关于单片机做画面显示的探讨, 从点灯到点屏 | 增加【1线制硬件WS2812总线】

电子DI*** · 发表于 2024-9-23 20:59:40

点灯，规划增加专门的【1线制硬件WS2812总线】

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最近看到不少的小伙伴在讨论点灯、点屏的问题，随着STC单片机的迅猛发展，
其实目前能驱动的或者说能实现的点亮方式非常多，像上述的框图中的四种，每一种都有对应的专用MCU
（1）LED/数码管：STC8H4K64TL系列                                        （参考官网/论坛触摸电子琴等的代码：https://www.stcaimcu.com/forum.php?mod=viewthread&tid=1380）
（2）OLED：STC8H,STC32,AI8051系类等所有带IIC/SPI接口的MCU  （参考官网屠龙刀/开天斧等的代码）
（3）TFT:STC8H,STC32,AI8051系类等所有带SPI/LCM接口的MCU    （参考老梁示波器/STC8H试验箱/STC32G试验箱/AI8051U试验箱等的代码）
（4）段码屏：STC8H4K64TLCD系列                                           （参考官网/论坛段码屏的代码：https://www.stcaimcu.com/forum.php?mod=viewthread&tid=7070）

当然，上面列举的几种已经是烂大街的几种了，这里来讨论几个冷门赛道的点灯、点屏方式：
（1）WS2812的点灯/屏：
      例如论坛的这个雪花灯：https://www.stcaimcu.com/forum.php?mod=viewthread&tid=6591
      又或者这个多花样的：https://www.stcaimcu.com/forum.php?mod=viewthread&tid=292）
类似这样的灯其实可玩性非常高，他的优点就在于只要一个IO就可以控制几百上千个的LED，
但是缺点也非常明显，就是对时序要求极高，且成本略高。常用于灯条的控制和小彩屏的控制
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可以看到他只需要最少一个IO口无限级联就可以实现各种颜色花式的展示，
但点亮一个灯需要1.25us（±150ns）* 24 的时间，也就是30us左右一个灯，
所以在单IO驱动的时候，灯数越多，刷新的越慢！在STC单片机中，常见的几个点灯方式如下：
1.IO直接模拟时序逻辑（不推荐）：因为这种方法太占用资源，通过不断的延时消耗，且容易受中断的干扰，在做低成本，灯珠少，功能少的项目的时候可以采用，比如小台灯等。
2.SPI接口直驱：可以兼容绝大多数带SPI接口的MCU，优点是可以释放很多的MCU资源，缺点是会额外占用MISO和SCLK的两个引脚。（可以配合DMA,有多大内存就可以完美刷新多少的灯）
参考：WS2812彩灯@AI8051U,同时驱动2730个,DMA支持USART1-SPI或USART2-SPI或SPIhttps://www.stcaimcu.com/forum.php?mod=viewthread&tid=10810
3.PWM接口直驱：可以释放很多的MCU资源且只需要占用一个IO即可，缺点是单脉冲PWM模式下会频繁的进中断。（可以配合DMA,有多大内存就可以完美刷新多少的灯）
参考：基于PWM的驱动ws2812视频效果实现https://www.stcaimcu.com/forum.php?mod=viewthread&tid=367
当然其实还有别的方式也可以驱动，但是相对来说在STC的MCU上上面的几种方式相对来说比较好用，当然尤其是最近的PWM+DMA的的方式爆火之后，其实完全可以用它来做64*32的桌面摆件，配和小的0606的灯珠可以做到像素屏的画质，以64*32来计算，需要2048个灯珠，分成4组（也就是四个PWM口驱动）的话每个端口512个LED,只需要512*30us = 15.36ms即可完成一屏幕的刷新，可以得到近乎60HZ的刷新率的小显示屏！做全彩的歌词显示或者胸牌非常合适。
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（2）LCM接口通过8080接口点亮全彩LED单元屏：

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这种LED的单元板非常常见，路边的广告牌，门头牌，大屏幕均可使用他来做！
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其实这个屏幕的基本原理非常简单，就是控制RGB的三色灯，通过高刷实现全彩的显示，但是需要超高的速度才能实现全彩的效果，
https://www.stcaimcu.com/forum.php?mod=attachment&aid=NTc5NjF8NWJlNTMzZjl8MTc1MzkyOTQwOXwwfA%3D%3D

上述这个小效果，甚至可以无限级联下去的效果就可以用这个屏幕分分钟的做出来~可以直接用LCM的8080口驱动！效果非常理想！