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***

Debu*** 发表于 2024-9-23 23:32
要兼容4字节的SK6812（RGBW灯）和TM3130单总线数码管驱动器（还有TM18xx和TM19xx等单总线灯光控制芯片） ...

我看TM1809好像有400K和800K两种驱动速度

Debu***

电子DI*** 发表于 2024-9-24 08:05
如果是要增加单总线接口的话，个人建议可以参考下友商的RMT接口的方案，
RMT单总线可以驱动

D-shot 600、D-shot 1200、Multi-shot、WBUS、SBUS、PPM

chinese***

神*** 发表于 2024-9-23 21:38
计划增加专门的 【1线制硬件WS2812总线】来支持大家点灯

针对不同的行业应用，出一些不同的类似有专用功能的芯片也是不错的。

so***

这个适配所有单总线设备吧

CyberH***

电子DI*** 发表于 2024-9-24 11:44
我看TM1809好像有400K和800K两种驱动速度

CyberH***

DSHOT协议要点简介


什么是DSHOT？
DSHOT是无人机里边，一种新型的驱动电调（ESC，无刷直流电机电子调速器）的方式。
常规的电机驱动都是采用PWM模式，不管是无刷也好，有刷也好，都是一样。也就是固定频率，控制端通过调节占空比的方式来发送电机油门的控制信号，接收端（ESC）通过测量PWM的占空比，然后量化出油门值，并转换为对电机的驱动，这个也就是ESC的工作。PWM是一种方波，表面来看是数字信号的传输，但本质上是一种模拟值，为什么说是模拟值？如控制端产生400HZ的一组PWM，周期是1/400=0.0025s=2.5ms，油门信号范围是0-100%，对应波形高电平长度范围是1000-2000us，也就是这段PWM波形的高电平的时间长度就是对应的油门值，然后接收端（ESC），通过测量这段信号高电平的时间来量化成油门值，模拟值就是在于“测量”这里，通常测量一个PWM脉宽都是通过硬件捕获信号的上升沿和下降沿然后算出时间差，这就会出现时间误差问题，控制端发出的脉宽可能是1008us，但可能会由于接收端控制器的时钟精度不高，导致测量的时钟基准和控制端出现一定偏差，测量出来可能是1006，或者1009，1010都是正常的，PWM信号甚至很容易收到干扰导致信号出现畸形，虽然接收端可以通过软件滤除方式，但终归是存在这么一个缺陷。所以这里说PWM控制是一个模拟值，因为通信两端发送和接收的信息，会受时钟精度的不同产生信息不一致的情况。
ok上面哆嗦那么半天就是为了DSHOT出场的，DSHOT是真正意义的数字信号协议，也是一种波形，这个协议其实很简单，一帧信号就是一串完整的数据，包含3部分，1是油门值，2是请求数据回传标志，3是校验位。
下图是示波器抓取的一帧信号




简要介绍下一帧信号的3部分组成：
1.油门值(Throttle) 11位
由11位组成，按二进制计算可表示的数值范围是0-2047，共2048个油门值，可以表示非常精细的油门信号。
2.请求数据回传标志(Tlm request) 1位
这个位是向ESC请求数据回传的标志位，为0时表示不请求，为1表示请求，若发送请求，支持数据回传功能的ESC会回传ESC的各种状态信息给控制端。
3.校验位(CRC) 4位
校验位很重要，是验证一帧数据是否有效合法，是否未遭到破坏的一种校验方式，确保数据的正确性。这4个校验位是对前面11个油门值+1个回传标志这12个位按每组4位分3组，也就是三组4位的数据进行异或计算(C语言运算符就是^)，计算结果取低4位作为这串数据的校验码插入。
以上是组成的位数，每个位不是0就是1，这两种信号是如何通过波形表示呢？如下图：




DSHOT600为例（周期=1/600=1667ns）：
位长度（一个数据周期）为1667纳秒（T0H + T0L或T1H + T1L）。
对于某位为0，脉冲宽度为625纳秒（T0H - 当位值为0时，脉冲为高电平的时间）
一位为1时，脉冲宽度为1250纳秒（T1H - 当位值为1时，脉冲为高电平的时间）
(也就是T1H = 2T0H)
位0和位1值的脉冲长度允许一定的容差，所以这些时间可以稍微减少或者延长，结果仍然是一样的。
DSHOT信号有DSHOT100，DSHOT300，DSHOT600，DSHOT1200，每种代表了不同的通信速率，因为不同的速率，决定了上面0和1数据的T0H TOL T1H T1L的脉冲周期，当然，DSHOTxxx后面的数值越高，速率就越高，数据的时间宽度就越窄，对处理器要求就越高，纳秒级，实际使用DSHOT600足矣。
以上16位数据发送时高位在前，逐位发送，理解好这点，对软件开发非常重要。
软件实现的方式可以通过DMA方式，因为DSHOT还是比较占资源的，放任DMA去帮处理器lu最合适，非常高效，解放下处理器的双手，包括数据解析也是一样的思路。

来源：https://blog.csdn.net/zhengningwei/article/details/79815281

CyberH***

S-BUS协议

该协议长度为 25 字节，每 14 毫秒（模拟模式）或 7 毫秒（高速模式）发送一次。
一个字节 = 1 个起始位 + 8 个数据位 + 1 个奇偶校验位 + 2 个停止位（8E2），波特率 = 100'000 bit/s
最高位先发送。逻辑反转（高电平 = 1）

[起始字节] [数据1] [数据2] .... [数据22] [标志][结束字节]

起始字节 = 11110000b (0xF0)

数据 1-22 = [ch1, 11bit][ch2, 11bit] .... [ch16, 11bit] (ch# = 0 bis 2047)
通道 1 使用 data1 中的 8 位和 data2 中的 3 位
通道 2 使用最后 5 位来自 data2 和来自 data3 的 6 位
等。

flags = bit7 = ch17 = digital channel (0x80)
bit6 = ch18 = digital channel (0x40)
bit5 = Frame lost, equivalent red LED on receiver (0x20)
bit4 = failsafe activated (0x10)
bit3 = n/a
bit2 = n/a
bit1 = n/a
bit0 = n/a

endbyte = 00000000b

zji***

值得借鉴

CyberH***

单总线单极性归零码时序总结如下（如有遗漏请网友提出补充）：


WS2812和SK6812不同厂家不同芯片时序各不相同，最准确的方法是只接一个LED然后发多个LED的数据（因为它肯定不会自相矛盾）
如图所示测量了多款LED（备注实测），发现周期惊人的一致（0码周期1720μs，1码周期2390μs），但高低电平的时间不同
LED的手册可以不用看了，还是实测最准（因为它肯定不会自相矛盾）
测了一个WS2812控制器（备注成品控制器），时序比较合理，兼容性好，测过多款WS2812均能正常工作
TMxxxx是专用LED、数码管驱动芯片，这里只列出两款，0码周期和1码周期一致，应该是标准的三分之一或三分之二高电平的时序，两种速度二分频就可以兼容了
DSHOT是无人机飞控到电调的协议，是标准的三分之一或三分之二高电平的时序，分频可兼容4种速度，如果单极性归零码模块可以支持该协议，建议通道数设计4个或以上，用于无人机飞控

SBUS/WBUS/DBUS是无人机接收机到飞控的协议，属于反相的串口（100Kbps 8E2），由于不是单极性归零码，该表未列出
顺便希望串口硬件上支持反相（逻辑1低电平，逻辑0高电平，空闲低电平），支持SBUS和要求不高的RS-232逻辑（见过某设备的RS232接口，虽然逻辑是反相的，但是电平是0~5V的）


单总线单极性归零码时序.xlsx (12.44 KB, 下载次数: 190)

2024-10-9 00:07 上传

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CyberH***

CyberH*** 发表于 2024-10-9 00:46
单总线单极性归零码时序总结如下（如有遗漏请网友提出补充）：

SBUS/WBUS/DBUS虽然空闲状态也是0，但同步方式与上述的单极性归零码不同，是每字节同步（与串口相同），而单极性归零码是每位同步