Адресная светодиодная лента NeoPixels ws2812b

WS2812D NeoPixel лента

Адресная светодиодная лента на примере ws2812b она же NeoPixels. О подключении этой ленты читайте здесь: лента светодиодная rgb что это такое.

Так выглядит этот светодиод. Как видно на фото, в самом светодиоде помимо трех излучающих кристаллов установлена микросхема, которая ими управляет.

ws2812b

Управление происходит по 1 проводной шине на частоте 800 килогерц. У каждого светодиода есть 1 выходной пин и один выходной, а так же 2 контакта – питание светодиода. Блок схема такого диода выглядит так:

ws2812b схема подключения

Светодиодные ленты с такими светодиодами наиболее популярны в данный момент. Сама же серия WS включает в себя и другие пиксельные светодиоды, отличающиеся как конструктивно, так и по интерфейсу передачи данных. В эту линейку так же входят:

WS2801, это микросхема-драйвер для RGB светодиода с интерфейсом SPI.

WS2811 так же микросхема драйвер RGB светодиода, но в более компактном корпусе и с однопроводным управлением.

WS2812(S) это светодиод в СМД корпусе 5050 с 6 выводами (таком же, как и старые RGB ленты но без пиксельной адресации). Интерфейс однопроводный, последовательный, но по таймингам не совместимый с WS2811

Ну и WS2812B этот диод очень похож на WS2812 , но имеет 4 ножки и измененные таймингами последовательного протокола (возможна совместимость но в пределах значений из даташита – есть компромиссные значения)

WS2812(S) и WS2812B

На просторах магазинов встречается еще WS2812D (аналог PD9823), но он менее распространен, и выпускается в корпусе 8мм.

Диод WS2812D

Даташиты ищите в конце статьи.

Принцип работы WS2812B

Вся информация взята из даташита.
По сути пиксельный светодиод, это обычный RGB светодиод, в который добавили ШИМ драйвер. Шим драйвер работает непрерывно после включения светодиода. ШИМ драйвер состоит из 3х канального генератора ШИМ (по каналу на диод). Разрядность ШИМ 8 бит на диод (256 градаций от 0 до 255, суммарно цвет кодируется 8х3=24 бита).

Протокол передачи данных однопроводный (не считая линии земли) с фиксированной скоростью. Биты в передаче кодируются разной длительностью высокого и низкого уровней сигнала. Частота работы интерфейса примерно 800 килогерц или 1/800К=0.125мкс, что довольно не плохо.

Единицы кодируются высоким уровнем длительностью 0,8мкс, а нули длительностью 0,4мкс. Если зазевались, и допустили паузу больше 0,125мкс диоды переходят в режим установки цвета, и драйвера переключают светодиоды на полученное значение.

Диоды работают по цепочке. В начале необходимо придавить шину данных к земле на время большее 50мкс. Затем необходимо передавать данные – 3 байта для каждого светодиода (последовательность байт GRB). Всего нужно передать N*3 Где N это количество светодиодов.

Например имеем ленту с 300 светодиодами, нужно зажечь ее.

ws2812b лента

Для этого прижимаем шину данных на время более 50мкс, отпускаем и начинаем слать 3 байта для первого светодиода, затем для второго, третьего и т.д. пока не дойдем до последнего 30 того.
Со стороны светодиодов это выглядит так – первый светодиод принял 3 байта, запомнил их, и если передача продолжается, то начинает передавать полученные данные второму светодиоду, второй получает 3 байта, запоминает и… дальше я думаю все понятно.
Если передача закончится, или прервется то светодиоды загорятся теми цветами, которые они получили.
Для обновления 300 светодиодов будет затрачено время (без учета стартовой паузы в 50мкс) 300*3байта*8бит*0.125мкс=900мкс. Иными словами 300 диодов можно обновлять с частотой 111 герц!

Отсюда сразу возникает недостаток данной ленты – если один светодиод сгорит, то следующие за ним по цепочке светодиоды работать не будут. Так же поочередное включение светодиодов говорит нам о том, что у ленты есть начало и конец, и необходимо следить, с какого конца подключен вход с шины данных. На светодиодных лентах для этого есть маркировка в виде стрелочек.

Datasheet

WS2801 datasheet (даташит, описание)


WS2811 datasheet (даташит, описание)


WS2812(S) datasheet (даташит, описание)


WS2812B datasheet (даташит, описание)


WS2812D datasheet (даташит, описание)

Если возникнут вопросы пишите в комментарии или в  группе в контакте. https://vk.com/public179183134

Автор: Ryazanec13

Я справлялся в адрес ном столе, но там еще не было вашего адреса.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *