【DFRobot Beetle ESP32-C3开发板试用体验】Arduino编程控制WS2812B炫彩LED

开发板试用精选 2022-11-28 6227

描述

本文来源德赢Vwin官网社区，作者：HonestQiao，帖子地址：https://bbs.elecfans.com/jishu_2287670_1_1.html

演示视频（开发板体验视频，详见作者原文链接内容）

我最近分享的一篇文章中 Debian-StarFive下的SPI驱动WS2812B炫彩灯珠中，在Linux下，通过SPI来驱动WS2812B炫彩LED灯珠，感兴趣的同学可以前往了解，其中讲了给WS2812B发送数据的具体情况。
而在DFRobot Beetle ESP32-C3的Arduino编程中，得益于Arduino IDE强大的扩展功能，我们可以用第三方的扩展库，来很方便的控制WS2812B。
在这个分享中，使用的是Adafruit_NeoPixel，关于其详细资料，可以查看官方页面：Adafruit NeoPixel Library

WS2812B炫彩LED可以很灵活的组成各种实际所需要的形状，如条带状、环形、点阵，单颗也可以使用。
我这次所使用的，是一块8*8点阵的WS2812B炫彩LED点阵板：
ESP32

背面结构如下：

WS2812B炫彩LED很神奇，不管是1颗LED的控制，还是上千颗LED的控制，都只需要1根数据线即可，也就是上面板子背面的DIN。
多块这样的单体，还能够连接起来，前者的DOUT，连接到后者的DIN。实际上，相邻的两颗之间，也是这么连接的。

这款8*8的点阵板，每一颗灯珠都是可以单独控制的，所以有先后顺序，按照下面的顺序进行控制。
ESP32

通过1根线，发送控制数据给WS2812B，需要较高的数据发送速度，所以通常使用SPI接口发送。
查看DFRobot Beetle ESP32-C3的官方资料，了解引脚的具体定义情况：
ESP32

通过上图，可以了解到，D6可复用为SPI的MOSI，用于发送数据，因此，可以将该引脚与WS2812B点阵板的DIN连接。

另外，WS2812B的工作电压为5V，而每个红色、绿色和蓝色LED需要大约20mA，或者在全亮度下每个LED总共60mA，如果8*8共64颗灯珠都点到最亮，那将需要60*64=3840A的电流，这样严重超过DFRobot Beetle ESP32-C3的输出电流，产生不可预料的结果。因为 DFRobot Beetle ESP32-C3 的最大输出电流为500 mA。
所以，使用WS2812B的时候，如果是单颗的，使用开发板自身供电，没有问题。如果使用多颗，则一定要使用专门的外接电源。
在我的这个实例中，我使用了一个USB2TTL的电源引脚，来为WS2812B点阵供电。

最终，具体的连线如下：
ESP32

做好以上连线后，就可以使用Arduino IDE进行编程了。
在具体编程之前，需要现在Arduino IDE中安装Adafruit NeoPixel。
在Arduino IDE的库管理界面中，搜索Adafruit NeoPixel并安装如图所示的扩展库即可：
ESP32

在了解了 Adafruit NeoPixel 的具体使用后，编写如下的程序：
代码文件：（源码下载文件，见作者原文）

代码展示：

ESP32

编写好代码，按照以下参数设置，编译下载，就能看到效果：
ESP32

在上述代码中，包含了如下三个部分的内容：

串口调试信息输出：使用较为简单，不详细说明，可以自己查看Arduino资料了解
控制板载LED：端口为D10，根据idx奇偶点亮或者熄灭
Adafruit NeoPixel 控制WS2812B

Adafruit NeoPixel 部分的重点如下：
1. 初始化控制实例：

Adafruit_NeoPixel pixels(NUMPIXELS, PIN_NEOPIXEL, NEO_GRB + NEO_KHZ800)

复制代码

传入的参数为LED灯珠数，控制引脚，以及信息传输的频率(不用修改)。
8*8的点阵，灯珠数为64各。
根据前面了解DFRobot Beetle ESP32-C3的资料和连线，控制引脚为D6

2. 开始控制：

pixels.begin();

复制代码

3. 设置亮度：

pixels.setBrightness(20);

复制代码

最大值为255，也就是0xff，表示最亮。

4. 设置全部灯珠的颜色：

pixels.fill(0x000000);

复制代码

直接使用6位16进制数，每两位控制一个颜色，分别为RGB。
当使用0x000000时，表示没有颜色，也就是熄灭；
当使用0xFF0000是，表示红色R最亮。
此处的fill，表示控制所有的灯珠，而不是控制单个。

5. 清除当前灯珠颜色设置：

pixels.clear();

复制代码

6. 设置单颗灯珠的颜色：

pixels.setPixelColor(idx, pixels.Color(0, 0, 0));

复制代码

idx表示第几颗灯珠，从0开始；因为是8*8的点阵，所以最大值为63
而pixels.Color，分别则设置RGB三种颜色，最大为255，也就是0xff。

7. 让灯珠真正显示生效：

pixels.show();

复制代码

代码的整体逻辑结构，也相对比较简单，就是每次循环，先熄灭上一颗灯珠，然后点亮当前指向的灯珠，颜色使用了一定的随机。
显示完成后，指向下一颗灯珠；如果达到了最大值，则从0重新开始。

下载完成后，打开串口，也可以看到输出的调试信息：
ESP32

具体的呈现效果，如视频所示。

如果你还会一些数学函数的话，那么可以用数学函数，生成心形图案的坐标，对照到8*8点阵上，那么就能在情人节，给你最心爱的Ta，表达心意了。当然，如果不会没关系，可以提前用纸对着8*8点阵，描绘心形图案，记录下对应的LED灯珠的位置，在点亮对应的灯珠也是可以的。

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