stm32 w2812

### STM32 控制 WS2812 LED 灯 教程

#### 使用 DMA 和 PWM 技术实现高效稳定的 WS2812 驱动

为了使 STM32 微控制器能够有效地控制 WS2812 LED 灯带，可以采用直接内存访问 (DMA) 和脉宽调制 (PWM) 的组合方式。这种方法不仅提高了数据传输效率，还增强了系统的稳定性[^1]。

#### 初始化硬件配置

在开始编写代码之前，需先完成必要的硬件初始化工作：

- **GPIO 设置**: 将 GPIO 引脚设置为复用推挽输出模式。
- **TIM 定时器配置**: 选择合适的定时器并配置其参数以生成所需的 PWM 波形。
- **DMA 流配置**: 启用 DMA 功能并将它关联到所选的 TIM 定时器上。

// GPIO Initialization Function
void MX_GPIO_Init(void){
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

// Timer Configuration for generating PWM signal
static void MX_TIM_Configuration(void){
    htim.Instance = TIM2;
    htim.Init.Prescaler = 79; // Set prescaler value according to system clock frequency.
    htim.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
    htim.Init.Period = 600 - 1;

    if(HAL_TIM_PWM_Init(&htim)!= HAL_OK){
        Error_Handler();
    }
}

#### 编写驱动函数

接下来定义几个辅助函数来处理实际的数据发送过程：

- `ws2812_send_bit` 函数负责根据输入位的状态调整相应的延时时间；
- `ws2812_write_pixel` 函数则用来向指定位置写入单个像素的颜色信息；

#define T0H 4     /* Low level time */
#define T1H 12    /* High level time */

/* Send one bit of data through the WS2812 protocol */
void ws2812_send_bit(uint8_t b){
    uint16_t t = b ? T1H : T0H ;
    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim,TIM_CHANNEL_1,t);  
    while (__HAL_TIM_GET_FLAG (&htim , TIM_FLAG_UPDATE ) != RESET );
}

/* Write a single pixel's color information into buffer at index i */
void ws2812_write_pixel(uint16_t *buffer,uint8_t r,uint8_t g,uint8_t b,int i){
    int j,k=0;
    uint8_t rgb[3]={g,r,b}; // GRB order
    
    for(j=0;j<3;j++){
      for(k=7;k>=0;k--){
          ws2812_send_bit((rgb[j]>>k)&1);
      }   
    }

    *(uint32_t*)&buffer[i]=r<<16|g<<8|b;
}

#### 主程序逻辑

最后，在主循环里调用上述编写的函数即可完成整个流程：

int main(){
    ...
    uint16_t led_data[NUM_LEDS];
    memset(led_data,0,sizeof(led_data));

    while (1){
       // Update your LEDs here with new colors as needed...
       
       for(int i=0;i<NUM_LEDS;i++)
           ws2812_write_pixel(led_data,R,G,B,i);

       // Start transmission via DMA after all pixels have been written
       HAL_DMA_Start_IT(htim.hdmarx,(uint32_t)led_data,
                        (uint32_t)&htim.Instance->CCR1,
                         sizeof(led_data)/sizeof(*led_data));
        
       // Wait until transfer complete interrupt occurs before continuing
       HAL_Delay(DELAY_MS_BETWEEN_FRAMES);
    }
}