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Arduino – 使用 Adafruit_NeoPixel 控制 WS2815 LED 灯带 简单

头像 小牛哥 2024.04.26 1144 0

- 安装开发工具Arduino IDE 2.3.2

我使用的桌面软件Arduino IDE2.3.2，在Software | Arduino这里下载。

使用Arduino需要先设置稳定的代理，后续下载esp32和各种库都需要用到代理。

设置代理.png

设置稳定的代理以后，就可以很愉快的安装ESP32库

配置首选项

首选项的其它开发板管理器地址可以使用：

https://espressif.github.io/arduino-esp32/package_esp32_dev_index.json

开发版管理器地址.png

这个地址亲测有用。

也可以使用另外一个地址https://djzrs.github.io/picx-images-hosting/package_esp32_dev_index.json，感谢乔帮主（HonestQiao|乔楚）推荐。

 

- 安装ESP32

安装esp32 3.0.0-rc1版本的最新库

安装esp32.png

 

- 准备物料

 

开发板: Beetle ESP32 C6，1个

WS2815 LED灯带，1根或2根

12V开关电源1个

杜邦线4根

Type C开发线1根

 

Beetle ESP32 C6开发板

Beetle ESP32-C6是一款基于ESP32-C6芯片设计的迷你体积的Arduino低功耗物联网开发板，该开发板仅有硬币大小（25*20.5mm）。ESP32-C6搭载160MHz的高性能RISC-V 32位处理器，支持Wi-Fi 6、Bluetooth 5、Zigbee 3.0、Thread 1.3通讯协议，可接入多种通讯协议的物联网网络。Beetle ESP32-C6在仅硬币大小的体积上引出了多达13个IO口。

采购网址https://www.dfrobot.com.cn/goods-3834.html

技术规格书https://wiki.dfrobot.com.cn/SKU_DFR1117_Beetle_ESP32_C6

引脚示意图.png

引脚示意图是需要经常翻看的，主要是了解GND公共地引脚和GPIO即ESP32默认GPIO号。像毫米波雷达人体存在传感器使用串口通讯，一定是要知道RX和TX对应的GPIO。像AHT20温湿度传感器一定要知道SDA和SCL对应的GPIO。不用太费劲去记住上图，熟能生巧，GPIO用的多了，自然然就记住，经常玩经常用，插杜邦线到Beetle ESP32 C6的引脚上都会很熟练，看到开发板就能知道GPIO在哪。

 

WS2815 LED灯带

我个人采购的灯带供货商主要是莱美光电，WS2815 12V 断点续传单点单控30/60/72/96/120/144灯全系列灯带，我主要采购了一米144灯珠和60灯珠的灯带。144灯珠的灯带单端供电3米以上会有明显压降，60灯珠的灯带单端供电5米没有明显压降。10米可以寄给我，我可以帮忙测试压降情况，(*∩_∩*)。

WS2812b LED灯条是一款5V可单独寻址的灯条，IC内嵌在5050 LED中，使其具有更好的照明性能。

WS2815 LED灯条是将控制电路和RGB芯片集成在一个由5050个元件封装而成的智能控制LED光源。 其内部包括一个智能数字端口数据锁存器和信号整形放大驱动电路。 双信号线版本，信号断点续传。 任何像素的故障都不会影响信号传输和总发光效果。

WS2812B和WS2815对于Arduino开发来说，其实两者代码区别不大，主要是RGB顺序有点区别，其它代码基本上改动不大。WS2815是12V供电，WS2812B是5V供电，用ESP32C3可能还会用开发板自带的5V给灯板灯带供电，用ESP32C6都是用外部供电的方式了。

在接线上就需要注意下，别烧了开发板，把GPIO的杜邦线接到12V，有可能就把开发板烧了。在通电时一定反复检查下。

 

WS2812灯带、WS2813灯带、WS2815灯带均内置IC，都可以单点单控，每颗灯珠都可以单独控制的。WS2812B和WS2813是5V供电，一米60颗灯珠，5米就会有很明显压降，需要双端供电。

WS2813灯带和WS2815灯带都是双信号电路，具有断续功能。 这意味着如果一个 IC 有缺陷，它不会影响 LED 灯条的其余部分。

 

我公司使用最多的灯带是WS2812B和WS2815灯带，本文主要使用WS2815灯带演示（注意下，我司采购的WS2815灯带是3针连接器，非4针连接器）。WS2815一是12V供电，一个开关电源单端供电可以管一米60灯珠的灯带可以5米无明显压降。WS2815本身有备份信号，某个灯珠坏了，不影响后面的灯珠灯效。

 

开关电源

WS2815 LED灯带是12v供电，所以我使用了明纬的12v开关电源。

https://www.meanwell.com.cn/distributors.aspx?s=&c1=4&c2=62

通过这个网址可以找到自己所在城市的经销商，找经销商购买即可。

ESP32C6板载没有5v和12v电压，不会出现PCB板给灯带供电这种坑，以前用ESP32C3，有5V的输出，就给WS2812B灯带供电，就有明显的压降。除非是功率小的灯板，灯珠数量多的灯带最好用外部供电，用专业的开关电源对灯带进行供电。

 

- 接线

我们约定：红色杜邦线接电源正极（VCC），白色杜邦线接低（GND），绿色杜邦线接信号GPIO。

 

准备4根杜邦线如下。

线缆颜色公母头数量杜邦线白色公对公1根杜邦线绿色公对公1根杜邦线红色公对母1根杜邦线白色公对母1根

image.png

Beetle ESP32 C6的公共地引脚GND有2个，接任何一个均可。我图方便，一般接3V3上面的GND，这个位置也比较好记。对应板子对角的GPIO是6，我用来做灯效信号输出。

 

image.png

白色杜邦线是信号-，接开发板的GNDgnd。绿色杜邦线是信号+，接开发板的GPIO6引脚

image.png

1根公对公的白色杜邦线：白色杜邦线的1个公头接Beetle ESP32 C6的公共地引脚GND，另一个公头接WS2815公头的白色线。

注意：绿色线千万不要错接灯带的红色线，会烧开发板。

image.png

1跟公对公的绿色杜邦线：绿色杜邦线的1个公头接Beetle ESP32 C6的GPIO6，另一个公头接WS2815公头的绿色线。

如果接其它GPIO，记得后续的源代码修改一下PIN的定义

#define PIN 6

 

image.png

 

1跟公对母的红色杜邦线，一头接灯带母头的红色线对应的针，一头接开源电源的正极。

1根公对母的白色杜邦线，一头接灯带母头的白色线对应的针，一头接开关电源的负极。

image.png

明纬12V开关电源220V转12V开关电源稳压输出集中供电监控电源，最好购买正版的明纬电源，一个可靠的电源对灯效起很好的保障。

 

- 开发准备

安装 Adafruit_NeoPixel

image.png

安装FastLED

image.png

这两个库是驱动WS2815灯带的典型库，也是业内用的比较多的库。Adafruit_NeoPixel自带的Simple示例是可以在C6上运行通过的代码示例，下文重点讲解示例代码simple。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

代码
// NeoPixel Ring simple sketch (c) 2013 Shae Erisson
// Released under the GPLv3 license to match the rest of the
// Adafruit NeoPixel library

#include <Adafruit_NeoPixel.h>
#ifdef __AVR__
 #include <avr/power.h> // Required for 16 MHz Adafruit Trinket
#endif

// Which pin on the Arduino is connected to the NeoPixels?
#define PIN        6 // On Trinket or Gemma, suggest changing this to 1

// How many NeoPixels are attached to the Arduino?
#define NUMPIXELS 16 // Popular NeoPixel ring size

// When setting up the NeoPixel library, we tell it how many pixels,
// and which pin to use to send signals. Note that for older NeoPixel
// strips you might need to change the third parameter -- see the
// strandtest example for more information on possible values.
Adafruit_NeoPixel pixels(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

#define DELAYVAL 500 // Time (in milliseconds) to pause between pixels

void setup() {
  // These lines are specifically to support the Adafruit Trinket 5V 16 MHz.
  // Any other board, you can remove this part (but no harm leaving it):
#if defined(__AVR_ATtiny85__) && (F_CPU == 16000000)
  clock_prescale_set(clock_div_1);
#endif
  // END of Trinket-specific code.

  pixels.begin(); // INITIALIZE NeoPixel strip object (REQUIRED)
}

void loop() {
  pixels.clear(); // Set all pixel colors to 'off'

  // The first NeoPixel in a strand is #0, second is 1, all the way up
  // to the count of pixels minus one.
  for(int i=0; i<NUMPIXELS; i++) { // For each pixel...

    // pixels.Color() takes RGB values, from 0,0,0 up to 255,255,255
    // Here we're using a moderately bright green color:
    pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0, 150, 0));

    pixels.show();   // Send the updated pixel colors to the hardware.

    delay(DELAYVAL); // Pause before next pass through loop
  }
}

#define PIN        6

使用GPIO6这个引脚来驱动WS2815灯带

 

#define NUMPIXELS 16

驱动的灯珠数量，我的1条灯带8颗灯珠，这里的16可以改成8。

 

Adafruit_NeoPixel pixels(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

定义Adafruit_NeoPixel对象，入参1是灯珠数量，入参2是使用哪个GPIO来发出灯效信号，入参3是LED灯类型。12V的WS2815一般使用NEO_GRB，指灯带按RGB顺序。5V灯带WS2812B一般用NEO_GRB，使用GRB顺序。5V RGBW灯带一般用NEO_GRBW，使用GRBW。如果发现颜色不是预期的颜色，可以询问询问一下供货商RGB顺序，顺便也检查一下供电和开发板是否共地。

 

#define DELAYVAL 500

每颗灯珠亮了以后，等待500毫秒以后，下一颗灯珠亮

 

#if defined(__AVR_ATtiny85__) && (F_CPU == 16000000)

  clock_prescale_set(clock_div_1);

#endif

因为我们是用的是C6开发板，这段代码可以删除掉，不影响灯效

 

setup() 用于初始化，loop()运行一直重复运行的代码。

 

pixels.begin();

这句必须执行，表示实例化完成后需要通过Adafruit_NeoPixel类中的begin()方法完成类的初始化操作。

 

pixels.clear();

用0填充整个像素条，即关闭所有WS2812灯珠。

 

for(int i=0; i<NUMPIXELS; i++) {

表示循环所有灯珠，这里的NUMPIXELS可以通过pixels.numPixels()动态获取。

 

uint16_t numPixels(void) const { return numLEDs; }

返回灯带的灯珠数量

 

pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0, 150, 0));

给第i个灯珠设置RGB颜色0, 150, 0，这个颜色是一种红色

RGB的值可以设置0,0,0 到 255,255,255。

pixels.Color(0, 150, 0)这个可以看一下函数定义

 

void Adafruit_NeoPixel::Color(uint8_t r, uint8_t g, uint8_t b)

设置RGB的值，从0,0,0到 255,255,255。返回的是32位压缩RGB值，然后可以将其分配给a变量，供以后使用或传递给setPixelColor()函数。

 

void Adafruit_NeoPixel::setPixelColor(uint16_t n, uint32_t c)

使用32位“打包”RGB或RGBW值设置像素的颜色。n为像素索引，从0开始。c为32位的颜色值。

 

pixels.show();

显示灯效，show可以看一下它的定义：

void Adafruit_NeoPixel::show(void)

将RAM中的像素数据传输到新像素。注：在大多数体系结构中，中断是暂时禁用的以便实现正确的新像素信号定时。这意味着Arduino millis()和micros()函数，它们需要中断时，会丢失一小段时间间隔函数被调用(大约每30微秒一RGB像素，每40微秒一RGBW像素)。

 

delay(DELAYVAL);

下一个灯珠要灯DELAYVAL毫秒以后才能进行上面的灯效逻辑

 

光看代码不够直观，可以看看下面视频看看具体的灯效。

因为我是一根8颗灯珠的WS2815灯带，所以我修改了NUMPIXELS 的值为8。

#define NUMPIXELS 8

 

https://github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel/blob/master/Adafruit_NeoPixel.cpp

https://github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel/blob/master/Adafruit_NeoPixel.h

这个连接可以查看Adafruit_NeoPixel各个方法的定义。

Makelog作者原创文章，未经授权禁止转载。
#Arduino#物联网#ESP32C6

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