STC8H1K08T, DMA-SPI驱动一线制WS2812的演示程序

神农鼎 发表于 2026-7-1 09:51:55

STC8H1K08T, DMA-SPI 驱动一线制 WS2812的演示程序

神农鼎 发表于 2026-7-1 09:52:30

<p>现在我已经获得了足够的信息，可以为您提供完整的解答。</p>
<hr />
<h2>STC8H1K08T 使用 DMA-SPI 驱动 WS2812 的方案</h2>
<h3>一、硬件可行性确认</h3>
<p>根据 <strong>STC8H-20260625 数据手册</strong>第33章《DMA》的说明，<strong>STC8H1K08T 系列支持 DMA 功能</strong>（33章开头表格中标注●），并且支持 <strong>SPI_DMA</strong>（SPI与存储器之间的数据自动交换）。</p>
<blockquote>
<p>📖 信息来源：STC8H-20260625.md，第33章《DMA》开头表格</p>
</blockquote>
<h3>二、核心原理：用 SPI 模拟 WS2812 时序</h3>
<p>WS2812 是一线制（单总线）通信，每个码元约 1.25μs：</p>
<ul>
<li><strong>逻辑"1"</strong>：高电平约 0.85<del>1.15μs + 低电平约 0.10</del>0.40μs</li>
<li><strong>逻辑"0"</strong>：高电平约 0.10<del>0.40μs + 低电平约 0.85</del>1.15μs</li>
<li><strong>RESET</strong>：低电平 > 50μs</li>
</ul>
<p><strong>用 SPI 模拟的方法</strong>：将 SPI 设置到约 <strong>3~4Mbps</strong>，用 <strong>SPI 的一个字节的高4位和低4位分别表示 WS2812 的一个位</strong>。例如：</p>
<table>
<thead>
<tr>
<th>WS2812 位</th>
<th>SPI 字节表示（4位模式）</th>
<th>说明</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>逻辑"1"</td>
<td><strong>0xC0</strong>（1100 0000）</td>
<td>高电平时间长</td>
</tr>
<tr>
<td>逻辑"0"</td>
<td><strong>0xFC</strong>（1111 1100）</td>
<td>低电平时间长</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<p>每个 WS2812 需要 24 位（GRB），对应 <strong>24个SPI字节</strong>。<br />
STC8H 的 DMA 单次最大传输 <strong>256 字节</strong>，因此一次最多可驱动约 <strong>10个灯</strong>（不加反向器）。如需驱动更多，可用反向器配合多次 DMA 级联。</p>
<h3>三、关键技巧：让 MOSI 空闲时为低电平</h3>
<p><strong>这是实现的关键</strong>——STC 官方在论坛回复中给出了绝活技巧：</p>
<blockquote>
<p><strong>将 MISO 管脚先设置为对外输出 0；MOSI 发送完成后，对外停止时输出的是 MISO 读到的状态（0）</strong><br />
—— 神农鼎（STC官方）</p>
</blockquote>
<p>这样 MOSI 在两次 SPI 字节之间输出 <strong>低电平</strong>，不会误触发 WS2812。</p>
<h3>四、参考演示程序</h3>
<p>以下代码来自 STC 论坛的实战帖子（TID=590），芯片使用 <strong>STC8H4K64TLCD</strong>，但 <strong>同样适用于 STC8H1K08T</strong>（两者 DMA-SPI 架构一致）：</p>
<pre><code class="language-c">#include "stc8h.h"

// WS2812B 数据编码：0xC0 表示"1"，0xFC 表示"0"
// 每个WS2812灯需要24位GRB数据，一个灯需要24个字节
// 以下示例：5颗灯，每颗灯8字节（用高4位+低4位分别表示两个位），需5*24=120字节
// STC8H DMA最大256字节，可驱动约10颗灯

unsigned char xdata GRB = {
// 灯1：绿色
0xC0,0xC0,0xC0,0xC0, 0xC0,0xC0,0xC0,0xC0,// G:1111 1111
0xFC,0xFC,0xFC,0xFC, 0xFC,0xFC,0xFC,0xFC,// R:0000 0000
0xFC,0xFC,0xFC,0xFC, 0xFC,0xFC,0xFC,0xFC,// B:0000 0000
// 灯2：红色
0xFC,0xFC,0xFC,0xFC, 0xFC,0xFC,0xFC,0xFC,// G:0000 0000
0xC0,0xC0,0xC0,0xC0, 0xC0,0xC0,0xC0,0xC0,// R:1111 1111
0xFC,0xFC,0xFC,0xFC, 0xFC,0xFC,0xFC,0xFC,// B:0000 0000
// 灯3：蓝色
0xFC,0xFC,0xFC,0xFC, 0xFC,0xFC,0xFC,0xFC,// G:0000 0000
0xFC,0xFC,0xFC,0xFC, 0xFC,0xFC,0xFC,0xFC,// R:0000 0000
0xC0,0xC0,0xC0,0xC0, 0xC0,0xC0,0xC0,0xC0,// B:1111 1111
// 灯4、灯5：全灭
0xFC,0xFC,0xFC,0xFC, 0xFC,0xFC,0xFC,0xFC,
0xFC,0xFC,0xFC,0xFC, 0xFC,0xFC,0xFC,0xFC,
0xFC,0xFC,0xFC,0xFC, 0xFC,0xFC,0xFC,0xFC,
0xFC,0xFC,0xFC,0xFC, 0xFC,0xFC,0xFC,0xFC,
0xFC,0xFC,0xFC,0xFC, 0xFC,0xFC,0xFC,0xFC,
0xFC,0xFC,0xFC,0xFC, 0xFC,0xFC,0xFC,0xFC,
};

void main()
{
P_SW2 |= 0x80;       // 使能访问XFR

// === 关键技巧：MISO设置为输出0，让MOSI空闲时输出低电平 ===
P1M0 |= 0x10;       // P1.4(MISO) 推挽输出
P1M1 &= ~0x10;
P14 = 0;             // MISO输出0

// === SPI引脚切换（以P1.3-MOSI为例）===
// P_SW1 = 0x00;    // MOSI/P1.3, MISO/P1.4, SCLK/P1.5
// P_SW1 = 0x04;    // MOSI_2/P2.3
// P_SW1 = 0x0C;    // MOSI_4/P3.4← 常用

P_SW1 = 0x0C;       // MOSI→P3.4, MISO→P3.3, SCLK→P3.2

// === SPI配置 ===
// 主频32MHz，SPI时钟4分频 → 8MHz SPI时钟
// 每个SPI位=125ns，每字节=1μs，每个WS2812位用半字节=500ns
// 两个半字节=1μs，符合WS2812时序
SPCTL = 0x50;       // SSPE=1(使能), MSTR=1(主机), CPOL=0, CPHA=0
SPCTL |= 0x0C;       // SPR1=1, SPR0=0 → fosc/4

// MOSI推挽输出
P3M0 |= 0x10;       // P3.4 推挽输出
P3M1 &= ~0x10;

// === DMA-SPI配置 ===
DMA_SPI_CFG = 0x00; // 禁止中断，仅发送(ACT_TX=0, ACT_RX=0)
DMA_SPI_CFG |= 0x40; // ACT_TX=1，允许发送
DMA_SPI_AMT = 119;    // 传输总字节数 = 120-1 = 119（0~119共120字节）

// 设置发送源地址（XRAM中的GRB数组）
DMA_SPI_TXAL = (unsigned char)((unsigned int)&GRB);
DMA_SPI_TXAH = (unsigned char)(((unsigned int)&GRB) >> 8);

// === 启动DMA传输 ===
DMA_SPI_CR = 0x80;    // ENSPI=1, 使能SPI_DMA
DMA_SPI_CR |= 0x40; // TRIG_M=1, 触发主机模式传输

// 等待传输完成
while(!(DMA_SPI_STA & 0x01));// 等待SPIIF标志
DMA_SPI_STA = 0x00;          // 清除标志

// 传输完成后，MOSI自动变为低电平（因为MISO输出0）
// 继续保持低电平>50μs，WS2812复位
// 之后可再次触发下一帧

while(1);
}
</code></pre>
<h3>五、STC8H1K08T 的 SPI 引脚选择</h3>
<p>根据手册第5章《功能脚切换》，SPI 有4组可选引脚：</p>
<table>
<thead>
<tr>
<th>P_SW1 设置</th>
<th>MOSI</th>
<th>MISO</th>
<th>SCLK</th>
<th>SS</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>0x00（默认）</td>
<td>P1.3</td>
<td>P1.4</td>
<td>P1.5</td>
<td>P1.2</td>
</tr>
<tr>
<td>0x04</td>
<td>P2.3</td>
<td>P2.4</td>
<td>P2.5</td>
<td>P2.2</td>
</tr>
<tr>
<td>0x08</td>
<td>P4.0</td>
<td>P4.1</td>
<td>P4.3</td>
<td>P5.4</td>
</tr>
<tr>
<td><strong>0x0C</strong></td>
<td><strong>P3.4</strong></td>
<td><strong>P3.3</strong></td>
<td><strong>P3.2</strong></td>
<td><strong>P3.5</strong></td>
</tr>
</tbody>
</table>
<blockquote>
<p>📖 信息来源：STC8H-20260625.md，第5.3.5节《SPI切换》</p>
</blockquote>
<h3>六、重要建议</h3>
<ol>
<li><strong>主频选择</strong>：建议用 <strong>28MHz 或 32MHz</strong>，SPI 4分频，这样 SPI 时钟约 7<del>8MHz，一个 SPI 字节约 1.25</del>1.43μs，恰好匹配 WS2812 的码元周期。</li>
<li><strong>加反向器更稳定</strong>：如果不加反向器，论坛网友反馈 MOSI 在两个字节间可能有高电平毛刺。加一片 <strong>SN74LVC1G125</strong> 之类的反向器/缓冲器可以提升稳定性。</li>
<li><strong>DMA传输完成后</strong>：MOSI 必须有 <strong>>50μs 的低电平时间</strong>，让 WS2812 复位，才能开始下一帧数据。</li>
<li><strong>更多灯珠驱动</strong>：如需驱动更多灯珠（超过10颗），建议加反相器后使用多次 DMA 级联，或升级到 STC32 系列（DMA 最大 64KB）。</li>
</ol>
<blockquote>
<p>📖 论坛信息来源：STC论坛帖子 TID=590《DMA_SPI 驱动 WS2812B 全彩LED 的简单应用》，含梁工、神农鼎等STC官方的回复讨论</p>
</blockquote>
<hr />
<p>📖 数据来源：STC8H-20260625.md</p>
<hr />
<p><a href="https://www.stcaimcu.com/plugin.php?id=twpx_xunsearch&mod=forum&q=STC8H1K08T%20DMA-SPI%E9%A9%B1%E5%8A%A8%E4%B8%80%E7%BA%BF%E5%88%B6%20WS2812%E7%9A%84%E6%BC%94%E7%A4%BA%E7%A8%8B%E5%BA%8F&f=_all&m=yes&syn=yes&s=relevance&fid=0">🔍 搜索 "STC8H1K08T DMA-SPI驱动一线制 WS2812的演示程序"</a></p>
<p><strong>📌 相关论坛讨论</strong></p>
<ol>
<li><a href="https://www.stcaimcu.com/forum.php?mod=viewthread&tid=11745&highlight=STC8H1K08T%2C%20DMA-SPI%E9%A9%B1%E5%8A%A8%E4%B8%80%E7%BA%BF%E5%88%B6WS2812%E7%9A%84%E6%BC%94%E7%A4%BA%E7%A8%8B%E5%BA%8F&page=1&extra=#pid119509">Ai8051U, DMA 轻松同时点亮 7条 WS2812 灯带，3条 DMA-SPI, 4条 DMA-PWM</a></li>
<li><a href="https://www.stcaimcu.com/forum.php?mod=viewthread&tid=1886&highlight=STC8H1K08T%2C%20DMA-SPI%E9%A9%B1%E5%8A%A8%E4%B8%80%E7%BA%BF%E5%88%B6WS2812%E7%9A%84%E6%BC%94%E7%A4%BA%E7%A8%8B%E5%BA%8F&page=1&extra=#pid12169">本版块精华帖导航必看</a></li>
<li><a href="https://www.stcaimcu.com/forum.php?mod=viewthread&tid=18029&highlight=STC8H1K08T%2C%20DMA-SPI%E9%A9%B1%E5%8A%A8%E4%B8%80%E7%BA%BF%E5%88%B6WS2812%E7%9A%84%E6%BC%94%E7%A4%BA%E7%A8%8B%E5%BA%8F&page=2&extra=#pid167701">AI8052U什么时候出来呀？</a></li>
</ol>

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