Аудио спектроанализатор на rgb-ленте ws2812

Управление адресной лентой ws2812 с использованием библиотеки Adafruit NeoPixel. — Сообщество «Arduino для автомобиля» на DRIVE2

О чем это я и для кого?Я хочу рассказать как быстро и просто можно оживить ленту на базе “умных” светодиодов типа WS2811(12), SK6812, INK1003 и других без лишних затрат, имея только ардуино, библиотеку Adafruit NeoPixel, кусок ленты и час свободного времени, чтобы получить подобную занятную иллюминацию или что то еще в соответствии с вашей целью. Моя цель — не эта гирлянда или готовый скетч. Весь код в тексте и в прилагаемом скетче служит только для того, чтобы показать возможности сторонней библиотеки от компании Adafruit, накидан на скорую руку, и никак не является образцом для подражания или пособием по программированию. Он всего лишь работает с кусочком ленты и демонстрирует несложные эффекты. Вам не нужно ничего тупо повторять. Считайте это подробным справочником по нескольким функциям NeoPixel с примерами их использования в коде СИ. Посему просьба оставить мокрые тапки для своих котов)

Для кого обзор? Конечно для тех, кто только начинает знакомство со смарт-лентами и имеет представление о том, как работает ардуино и как пишется под него код.

ссылка на скетч из видео

Теперь поехали)Достаточно популярными “умные ленты” стали уже давно. Среди них существует множество китайских клонов, собранных как на обычных диодах RGB и внешними управляющими регистрами, так и “полноценные”, с использованием ws2812 со встроенным в корпус 5050 контроллером.

Принцип работы практически одинаков для всех лент и матриц с SPI (последовательным) интерфейсом. Это относится к WS2811(12), SK6812, INK1003 и другим подобным драйверам.

На вход первого контроллера ленты передается непрерывный поток данных, в каждом пакете которого содержится 3 или 4 (для RGBW пикселей)байта со значением цвета для каждого из 3 или 4 светодиодов в пикселе.

Контроллер первого пикселя “откусывает” себе первые 3(4) байта, устанавливает свой цвет в соответствии с содержимым, а остальной поток пропускает к следующим пикселям, где происходит аналогичное “откусывание” и дальнейшая передача “из рук в руки” до тех пор, пока в потоке не возникнет пауза в 50 мкс, означающая что пора принимать данные с начала)В зависимости от типа контроллера, тактовая частота может составлять 400 или 800 кГц. Это позволяет не видеть глазу переходных процессов при реализации достаточно сложных световых эффектов. В различных контроллерах может быть разной тактовая частота, разное кодирование 0 и 1 Lo-Hi уровнями и наоборот, разное следование цвета в пакете и другие мелочи, значительно усложняющие жизнь нормальным людям при выборе средств реализации задуманной елочной гирлянды или пересвета днища в 14-ке) Ленты могут иметь и 4 вывода — два питающих, один управляющий, и один тактируемый. В моем примере лента имеет три вывода — питание 12В и управление. Так же есть моменты, связанные с питанием ленты — это опять же напряжение — 5 или 12В и ток потребления на метр. Я использовал отдельный блок питания 12В. При этом нужно учитывать, что питание ленты и ардуино никак не должны между собой быть связаны, если у вас разные напряжения питания! Только по общему проводу для передачи данных. С ардуинки нужно подключить вывод GND к минусовому проводу ленты и управляющий пин 6 (или какой назначите) ко входу ленты D in. +12В подается на ленту от своего

источника питания, ардуинка питается от своего (либо от USB).

Капиталисты из Adafruit рекомендуют сигнальный провод подключать через резистор порядка нескольких сот Ом, а на саму ленту перед первым контроллером вешать по питанию электролит 1000-2000uF, но у меня все прекрасно работает и напрямую, и через килоОмный резистор при длине шлейфа около 0,5 метра и без каких либо кондеров на ленте.

Все страхи актуальны имхо при гораздо бОльших отрезках ленты, чем мой)С подключением в общем то ничего хитрого нет. Рассмотрим программную часть.

Для управления ws2812 настоящие true-программисты напишут true-код на ассемблере и прошьют true-контроллер от фирмы майкрочип, но для простых смертных выход тоже есть! Добрые дяди из Adafruit написали замечательную библиотеку, заточенную под ардуино, при помощи которой можно на простом cи из г.

на и костылей (как в моем случае) соорудить вполне себе работающий г.но код и не заботиться об организации интерфейса и не заглядывать в даташиты контроллеров лент. Об этом уже позаботились авторы библиотеки и нам не нужно ничего знать, кроме ее функций и конфигурирования двух строк в привычной среде.

Что еще следует понимать — каждый пиксель — это память. И она не бесконечна. Например ардуинка uno R3 потянет не более 500 пикселей.

С мегой можно развернуться и пошире)А пока хочу немного рассказать после пары дней экспериментов про использование возможностей библиотеки, назначение ее функций и конфигурирование в привязке к типу ленты и количества пикселей в ней.

Сам к ардуине подключал unoR3 и отрезок ленты с INK1003 всего на 6 пикселей (каждый из 3-х отдельных RGB диодов 5050?, бывает и такое в Китае). Но об этом немного позже, а сейчас начнем с самого начала — установки.Устанавливается библиотека просто — в программной среде для ардуино в меню “Скетч” выбираем “Подключить библиотеку” –> “Управлять библиотеками”.Откроется окно со списком библиотек, которые уже установлены. В форме поиска вводим “Adafruit NeoPixel”, находим, скачиваем и устанавливаем.

Теперь остается до функциии void setup()прописать заголовок библиотеки — #include , несколько строк конфигурации и можно начинать кодить)

Чтобы лучше понять, что мы получили, давайте посмотрим, что содержат файлы библиотеки)Каталог Adafruit_NeoPixel/examples/ — содержит несколько примеров использования библиотеки:RGBWstrandtest — не интересен, так как моя лента просто RGB)buttoncycler — демонстрирует переключение 3-х эффектов нажатием кнопкиsimple.ino показывает как покрасить ленту зеленымstrandtest.

ino — те же три эффекта, но без нажатия кнопокПримеры очень полезные и интересные, но лучше пойдем дальше и сделаем что то свое, пусть и не так красиво).Нужно условиться, что дальше по тексту под словом “пиксель” я подразумеваю три (или 4) разных светодиода в одном корпусе. Поэтому “красный цвет пикселя” и “красный цвет диода” — понятия совершенно разные.

Первый — это совокупность цветов. Второй — восьмибитная яркость отдельного красного светодиода из этой совокупности — от 0 до 255.Идем дальше, файл — Adafruit_NeoPixel.cpp

Содержит функции, с которыми мы будем работать. Желающие ознакомиться с оригинальным (на английский езыке) руководством можно здесь — learn.adafruit.

com/adafru…?view=all#arduino-library , а для ленивых продолжу излагать своим языком как умею)

Кстати — по ссылке много интересных проектов для ардуины с описанием и кодом не только для ленточных изделий)

Первая чуть ли не самая важная функция — strip.setPixelColor(n, red, green, blue, white); Она устанавливает цвет каждого диода (красного-зеленого-синего) в n-пикселе в соответствии с переданными функции параметрами.

Т.е. n здесь — номер пикселя в ленте, следующие за ним три или четыре параметра — цвета диодов от 0 до 255. Если используем ленту с дополнительным белым диодом в пикселе — мы задаем 4 параметра (32 бита информации, по байту на цвет) или 3 (24 бита информации), как в моем случае.
Например, strip.setPixelColor(45, 255, 0, 0); задаст красный цвет 46-му пикселю в ленте (нужно помнить, что в программе первый пиксель — это “0”).
Альтернативно — strip.setPixelColor(n, color); Здесь n так же — номер пикселя в ленте, но уже 32 битный цвет, например — uint32_t magenta = strip.Color(255, 0, 255);
Еще одна функция strip.Color(255, 0, 255); — как раз конвертирует в одно 32 битное значение три разных параметра цвета для отдельных диодов — RGB. В этом примере (255, 0, 255)- одинаковые по яркости красный и синий диоды. Теперь если мы вызовем strip.setPixelColor с 32 битным параметром magenta, которому ранее присвоили значение функцией strip.Color, мы зададим 46 пикселю этот цвет одним значением: strip.setPixelColor(45, magenta); Итого — всего два параметра) Просто вместо трех восьми битных имеем один 32 битный с местом под значение четвертого диода, даже если его в пикселях ленты нет.
Но как и сколько бы мы не задавали цвет, с лентой ничего не произойдет. Передачу каждого пакета данных с заданными цветами каждого диода в каждом пикселе нужно инициализировать. Поэтому ваш код должен быть как можно эффективнее, ибо для вывода сложных эффектов нужна максимальная частота обновления пикселей, а выполнение вашего кода тоже требует процессорного времени. Допустим, вы назначили каждому пикселю набор цветов. Пора вызывать функцию поважнее “сет_пиксел_колора” — strip.show(); Она вызывается без параметров и обновляет все пиксели ленты, один за другим с частотой 400 или 800 кГц). Теперь изменения можно увидеть). Эта же функция является обязательной в разделе void setup(). Перед ней в этом разделе так же обязан находится вызов функции strip.begin(), т.е. примерно так:
void setup(){strip.begin();strip.show(); // Здесь эта функция ничего не “засветит, а наоборот -принудительно выключит все пиксели.

Читайте также: Прерывания, прерывания и еще раз прерывания. таймеры

}

Продолжим по функциям, нужным для комфортного кодинга) Раз уж есть функция, “запихивающая” три байта в одно значение, логичным будет и обратный процесс. Но увы, его нет.

Есть только возможность средствами библиотеки извлечь тот же 32-битный цвет из конкретного пикселя. Занимается этим делом uint32_t color = strip.getPixelColor(11); Хотя при необходимости и желании можно уже “вручную” вытащить нужные цвета и определить каждый по своему байту)

Например так —

//—————————————long i = strip.

getPixelColor(15); //Получаем цвет 16-го пикселяuint8_t r = (uint8_t)((i >> 16) & 0xff), //Первый байт — красный цветuint8_t g = (uint8_t)((i >> 8) & 0xff), //Второй байт — зеленый цветuint8_t b = (uint8_t)(i & 0xff); //Третий байт — синий цветstrip.setPixelColor(16, r, g, b); //Назначаем полученные значения отдельным диодам 17-го пикселя

//—————————————

Это желательно оформить в свою отдельную функцию и для своего же удобства и упрощения кода. Хотя и необязательно.

Здесь важно понимать один момент — несмотря на название getPixelColor, функция не выполняет физического обращения к ленте для получения цвета заданного вами номера пикселя.

Это невозможно в SPI, работающего по принципу ниппеля — только “туда”. Но при первом же вызове setPixelColor в массив pixels[n] для значений пикселей записываются по порядку все устанавливаемые цвета всех диодов в 32-битном значении и хранятся там до следующего вызова этой же функции, которая опять обновит и ленту, и массив.

В промежутке можно извлечь из этого массива 32-битный цвет из нужного пикселя с помощью getPixelColor.

Это значит, что вы можете в любой момент в любом месте кода выполнять любые действия, не связанные с управлением лентой, и затем вернуться к установленным и включенным хоть 5 минут назад цветам в совсем другой функции и продолжить с ними работать “с того же места”.

Можно легко задать (установить) или изменить полученный 32-битный цвет в HEX формате. В качестве аргумента мы можем передать параметр цвета пикселя как 0xFF9C00 и функция это так же переварит.

Здесь то же самое, только FF — это красный диод с диапазоном значений от 0x00 до 0xFF, 9C — зеленый, и 00 — синий.Аналогично “вытаскиванию” восьмибитных десятичных значений каждого цвета мы можем побайтно изменить исходную величину.

Для этого я набросал небольшую функцию, которая изменяет HEX представление цвета SummColor на передаваемые значения RGB —

HEX_R, HEX_G, HEX_B.

uint32_t HEX_Math(uint32_t SummColor, uint32_t HEX_R, uint32_t HEX_G, uint32_t HEX_B){SummColor+=((HEX_R

Источник: https://www.drive2.ru/c/459471616670183295/

Аудио спектроанализатор на RGB-ленте WS2812

Имелась в наличии светодиодная лента на базе управляемых RGB светодиодов WS2812 (5м 150 светодиодов), оставшаяся от проекта Аргентина – Ямайка (5:0) (табло результатов ЧМ 2014 по футболу для пивбара).

Пока не используется и решил сделать аудио спектроанализатор на Arduino и MSGEQ7 с визуализацией на этой ленте. MSGEQ7 – 7-ми полосный фильтр для графического эквалайзера.

Данный 8-ми выводной чип способен из входного аудиосигнала выделить частотные полосы 63Гц, 160Гц, 400Гц, 1кГц, 2.5кГц, 6.25кГц и 16кГц:

На сайте есть проекты использования микросхемы MSGEQ7, например здесь, где рассмотрена работа MSGEQ7 в связке с Arduino. Так что задача – реализовать красивый вывод данных.

Доска 10×15

В качестве контроллера используем CraftDuino от российского “Robocraft”. Это по сути Arduino Duemilanove.

Схема следующая

И плата. Плата вставлена в CraftDuino как шилд,

Учтены ошибки проекта Аргентина – Ямайка 5:0 , приведшие к сгоранию светодиодов. Перед подключением ленты к источнику тока необходимо добавить конденсатор (1000 μF, 6.3 В или выше).

Это предотвратит секции от начального всплеска тока.

Кроме того желательно добавить резистор от 300 до 500 Ом резистор между выводом Arduino и вводом данных на первом диоде для предотвращения всплесков напряжения, которые могут повредить первую секцию ленты.

В качестве блока питания используется блок питания компьютера.

Теперь написание скетча.

Вывод осуществляем на прямоугольник 9×14. Разделяем спектр на 7 полос и выводим на 14 столбцов (2 на полосу) разными цветами. Цвета хранятся в массиве colors[14][3]. Кроме того делаем круговое смещение (движение) цветов по горизонтали. Используется Arduino библиотека Adafruit_NeoPixel.

#include “Adafruit_NeoPixel.h”
#define PIN 6 // Parameter 1 = number of pixels in strip
// Parameter 2 = Arduino pin number (most are valid)
// Parameter 3 = pixel type flags, add together as needed:
// NEO_KHZ800 800 KHz bitstream (most NeoPixel products w/WS2812 LEDs)
// NEO_KHZ400 400 KHz (classic 'v1' (not v2) FLORA pixels, WS2811 drivers)
// NEO_GRB Pixels are wired for GRB bitstream (most NeoPixel products)
// NEO_RGB Pixels are wired for RGB bitstream (v1 FLORA pixels, not v2)
Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(150, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800); #define MAX_X 10
#define MAX_Y 15 byte maska[135]={ 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1, 0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1, 0,1,1,0,0,0,0,1,0,0,0,0,1,1,1, 0,1,1,0,0,0,1,1,1,0,0,1,1,1,1, 0,1,1,0,1,1,1,1,1,0,0,1,1,1,1, 0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1, 0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1, };
int colors[14][3]={{0,150,0},{0,255,0}, {100,255,0},{255,255,0}, {150,0,0},{255,0,0}, {255,0,100},{255,0,255}, {150,0,255},{0,0,255}, {0,0,150},{0,150,255}, {0,255,255},{0,255,100} };
int offcolor=0;
unsigned long millis1=0;
// плохие светодиоды
int badleds[]={0,1,15,30}; //
#define msg7RESET 11
#define msg7Strobe 12
#define msg7DCout 0 int arr1[7]={0,0,0,0,0,0,0}; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(msg7RESET, OUTPUT); pinMode(msg7Strobe, OUTPUT); strip.begin(); for(int i=0;i

Источник: http://cxem.net/arduino/arduino132.php

Цветомузыка для светодиодной ленты WS2812, Аrduino и ПК

Поздравляю всех с новым годом! Перед новым годом собрал для дома цветомузыку на светодиодной ленте WS2812. Проект получился простым для повторения и не дорогим. Формирование цветомузыкальных программ осуществляется контроллером Arduino nano на основании данных полученных от программы «CMU.

EXE». Программа «CMU.EXE» для персонального компьютера выполняет роль 20 полосного анализатора спектра и пульта управления программами. Данная организация позволит всем желающим достаточно просто собрать цветомузыку.

Любители программирования могут, не вникая в тонкости цифровой обработки аудио сигналов, создавать свои цветомузыкальные программы в простой среде Arduino IDE.
→ Скетчи для Arduino и программа «CMU.

EXE» представлены на GitHub В проекте предусмотрены два вида подключения к персональному компьютеру.

Первый вариант, непосредственное подключение к USB ПК, скетч COMtoLed.

Второй вариант, подключение через радиомост построенный на nRF24L01, скетчи COMtoRF и RFtoLed.Вы можете использовать имеющиеся в скетче цветомузыкальные и динамические подпрограммы или заменить их своими. Все цветомузыкальные программы в скетче выполнены в виде отдельных подпрограмм, это облегчит понимание представленного исходного кода и написание своих подпрограмм. Для работы контроллера Аrduino вам потребуется

1. Установить в Arduino IDE библиотеки: Adafruit_Neopixels, IRremote, RF24(если используется беспроводной вариант)

2. Установить в скетче:

— Количество светодиодов в вашей ленте:#define stripLed 120 // количество светодиодов в ленте
— Номера выходов к которым подключена ваша лента и ИК приёмник ДУ:#define stripPin 2 // выход управления светодиодной лентой
#define irPin 3 // вход IR
— Номера контактов для управления радио модулем (если используется):RF24 radio(9, 10); // Объект radio для работы с nRF24, номера выводов nRF24L01+ (CE, CSN)
На данный момент в скетче реализованы 7 цветомузыкальных программ и более 70 вариантов бегущих огней (по китайскому исчислению, другой цвет = другая программа). Программа «CMU.EXE» для персонального компьютера достаточно сложна и предлагается в виде исполняемого модуля без исходного кода. Цветомузыкальная программа «CMU.EXE» может принимать аудио поток с любого записывающего звукового устройства персонального компьютера. Например: микшер, линейный вход, микрофон или любой виртуальный аудио кабель. Используя микшер или виртуальный аудио кабель можно получить аудио поток из любого аудио плеера. Например: ITUNES, AIMP, VLC или любого другого. Внешний вид программы:

Подключение к ITUNES с использованием виртуального аудиокабеля и проигрыванием через AIRPlay:Видео работы цветомузыкальной представлено на youtube:

Спасибо за внимание!

Источник: https://habr.com/post/409893/

Невероятно эффектная цветомузыка на Arduino и светодиодах

11 декабря 2017 в 17:58 (МСК) | сохранено

С наступающим! Приближается Новый год, а значит, пора срочно создавать настроение! Ну и как всегда в это время года рождаются десятки электронных схем различных цветомузыкальных установок. Чего только самобытные мастера не придумают. От трехцветных моргалок до лазерных многолучевых установок с управлением по MIDI интерфейсу.

Как большой поклонник, так называемых адресных светодиодов, хочу показать вам очень простую и удивительную цветомузыку. Я вообще такой ни разу не видел. Пока не собрал за один вечер. Итак, визуализатор звука!
Схема очень простая!Вам понадобятся Arduino Nano, или Uno.

Или какая там у вас есть? Два потенциометра, пять резисторов, пару конденсаторов и линейка (лента) из 180 светодиодов WS2812b. Всё! Светодиодов в линейке может быть 60, 120 или 180.

В визуализаторе с помощью алгоритма быстрого преобразования Фурье выделяются 8 частот (порог чувствительности на каждую частоту свой, снижается от 1 к 8), преобразуются в цвет и выводятся на линейку светодиодов по одному из восьми алгоритмов.

Скетч писал Майкл Крампас, парни из Чип и Дипа добавили функционал, а библиотека для светодиодов и быстрого преобразования Фурье (FFT) написана в Адафрут для проекта Piccolo. Библиотека FFT для 128 точек, адаптированная для AVR микроконтроллеров написана на ассемблере.

Сам скетч и библиотеку FFT нужно скачать здесь и здесь.

Не теряйте время на разбор алгоритмов, просто соберите, залейте скетч и наслаждайтесь шоу.

Это всего лишь развлечение!

В момент первого включения нужно сделать пару настроек:

Яркость: удерживайте кнопку color при включении питания. На первых 8 светодиодах будет отображаться радуга светодиодов. С помощью ручки param измените яркость. По завершении нажмите кнопку color еще раз, и ваша конфигурация будет сохранена в памяти.

Длина светодиодной полосы: удерживайте кнопку pattern при включении питания. Отобразится один, два или три красных светодиода. Используйте ручку param, чтобы выбрать длину светодиодной полосы в зависимости от количества красных светодиодов:

1=60 светодиодов 2=120 светодиодов 3=180 светодиодов По завершении нажмите кнопку pattern еще раз, и ваша конфигурация будет сохранена в памяти.
Танцы плюс: пики звуковых сигналов испускаются из центра полосы и исчезают по мере приближения к концам. Скорость пика пропорциональна величине звукового сигнала этого пика.

Танцы минус: то же, что и Dance Party, но пики сигналов испускаются с одного конца.

Импульс: пики сигналов отображаются как яркие импульсы, которые поступают из центра полосы. Ширина импульса зависит от уровня сигнала.

Световая полоса: в пиках освещается вся полоса.

Цветные полоски: пики сигналов отображаются как цветные полосы, которые исчезают.

Цветные полоски 2: подобно цветные полоски, но каждая полоска сжимается и исчезает.

Вспышки: пики сигналов отображаются в виде светодиодной вспышки в случайном месте. Начальный цвет белый, а затем исчезает через другой цвет.

Светлячки: пики сигналов отображаются как одиночные светодиоды в случайном месте, и они перемещаются влево или вправо и исчезают. Их скорость зависит от величины сигнала.

Случайная двухцветная схема: выбраны два случайных цвета и только они используются для отображения пиков сигнала. Со временем будут выбраны новые цвета. Используйте param, чтобы настроить скорость изменения цветовой схемы. Если ручка потенциометра «параметры» в верхнем положении, цвета будут меняться часто и каждый пик сигнала будет иметь новый цвет.

Рекомендую установить ручку в средину. Радуга: все пики сигналов отображаются как один и тот же цвет (с небольшим количеством случайных вариаций) и этот цвет меняется как радуга с течением времени. Скорость изменения цвета устанавливается потенциометром param.

Цветные частоты: в этом режиме каждый пик сигнала окрашивается в зависимости от частотной полосы где он находится. Самая низкая полоса красного цвета, и дальше вверх по спектру. Есть 8 полос частот: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый, белый. Этот цветовой режим наиболее интересен, когда частотная характеристика настроена на все полосы частот.

Диапазон частот: вы можете управлять тем диапазоном частот, на который откликается цветомузыка. Чтобы установить диапазон нажмите и удерживайте обе кнопки. Используйте ручку param, чтобы выбрать, сколько из восьми частотных диапазонов будет показываться.

Если вы хотите выделить бас и ритм музыки, установите частотную характеристику только на самые низкие 2 или 3 полосы. Если вы хотите показать все частоты в музыке (например, вокал и более высокие инструменты), выберите все полосы частот.

Источник: https://sohabr.net/gt/post/296359/

Подключение адресной светодиодной ленты WS2812B к Arduino

Введение

Приветствую всех. Мы продолжаем знакомить Вас со светодиодными лентами. На этот раз мы рассмотрим адресную RGB светодиодную ленту WS2812B.

Лента основана на светодиодах WS2812B в корпусе LED 5050, куда в корпус производители поместили не только три встроенных светодиода (Красный, Зеленый, Синий), но и управляемый ШИМ драйвер, управляющий их яркостью.

Благодаря этому мы можем получить произвольный цвет, изменяя яркость встроенных светодиодов, а так же управлять отдельно взятым пикселем на ленте. Собственно, три встроенных разноцветных светодиода вместе с ШИМ драйвером и образуют светодиод WS2812B.

Немного запутывает, не правда ли? Светодиод, который содержит себе три разноцветных светодиода, но при этом сам – не светит, а светятся те три, что в него встроены. Поэтому мне проще называть его пикселем, нежели светодиодом. И далее, если я упоминаю пиксель – знайте, что это светодиод WS2812B.

На фото справа вы можете увидеть этот самый светодиод WS2812B, где большой черный прямоугольник это ШИМ драйвер, а вот три встроенных в него светодиода настолько малы, что их с трудом видно, и можно отследить только по золотым нитям, идущим от драйвера к трем разноцветным светодиодам.

Технические характеристики

Теперь давайте немного пройдемся по техническим характеристикам из datasheet который мне удалось раскопать в интернете.

Светодиод WS2812B работает от напряжения 5В (±0.5).
Ток ~20мА на один встроенный светодиод, то есть ~60мА на пиксель в целом.
Рабочая температура от -20 до +80 ℃.

Остальное можете посмотреть самостоятельно в даташите.

Подключение

Подключается светодиодная лента довольно-таки просто, необходимо подать на +5V и GND, плюс (+) и минус (-) от 5В блока питания, а контакт DIN соединить с портом Arduino, как правило, по умолчанию используется 6-й порт Arduino, но вы вправе выбрать и любой другой свободный порт. Так же рекомендуется соединить земли Arduinoи блока питания, как нарисовано на рисунке ниже.

Будьте внимательны, лента на светодиодах WS2812B имеет направление, с одной стороны она имеет контакты DIN, +5V, GND, а с другой стороны DO, +5V, GND, подключать необходимо именно вход, то есть DIN, иначе лента не будет работать. Так же на ленте нарисованы стрелки, указывающие на направление.

Протокол

Теперь, когда мы разобрались, как подключить нашу ленту к Arduino, нам надо понять, как ею управлять, для этого в даташите есть описание протокола, который мы сейчас и рассмотрим.

Каждый светодиод WS2812B имеет один вход (DIN) и один выход (DO). Выход каждого светодиода подключается ко входу следующего. Подавать сигналы же надо на вход самого первого светодиода, таким образом, он запустит цепь, и данные будут поступать от первого ко второму, от второго к третьему и т. д.

Команды светодиодам передаются пачками по 24 бита (3 байта, один байт на каждый цвет, первым передается байт для зеленого, потом для красного, и заканчивает байт для синего светодиода. Порядок бит – от старшего к младшему). Перед каждой пачкой идет пауза в 50 мкс.

Пауза больше 100 мкс воспринимается как окончание передачи. Все биты, будь то 0 или 1, имеют фиксированное время 1.25 мкс. Бит 1 кодируется импульсом в 0.8 мкс, после чего идет пауза в 0.45 мкс. Бит 0 кодируется импульсом в 0.4 мкс, после чего идет пауза в 0.85 мкс.

Собственно, наглядная диаграмма на фото ниже. Так же допускаются небольшие погрешности в 0-150 нс на каждый фронт. Ну и следует учесть, что подобное необходимо повторить для каждого светодиода на ленте, после чего сделать паузу минимум в 100 мкс.

Потом можно повторить передачу.

Глядя на все эти цифры, становится ясно, что сделать все это, используя стандартные функции digitalWrite, delay и тому подобные – попросту невозможно, ввиду их долгой работы и неточности. Реализовать подобный протокол можно только использовав специальные библиотеки вроде CyberLib или написав собственную на чистом Си или, того хуже для нынешнего программиста, на Ассемблере.

Но не все так плохо, как кажется. Светодиоды WS2812B довольно таки популярны в Arduino сообществе, а это значит, что нам не придётся вдаваться в такие сложности, и достаточно выбрать одно из понравившихся решений.

Библиотеки

Поискав в интернете, вы найдете, как минимум, две большие библиотеки для работы со светодиодами WS2812B.

Под большими библиотеками я подразумеваю не количество функций и возможностей, хотя и это то же, а количество людей, участвовавших в их разработке.

Конечно, поискав, еще можно найти и другие библиотеки, разработанные отдельно взятыми ардуинщиками, но работающими не на всех микроконтроллерах Arduino и с большим количеством багов.

Библиотека FastLED, разрабатывается Даниэлем Гарсиа и Марком Кригсманом. Имеет свой сайт, справочную систему и большое сообщество в ~5000 человек. Библиотека написана на чистом Си, без использования Wiring. FastLED поддерживает все виды Arduino (и не только), а так же умеет работать с кучей различных протоколов и интерфейсов. В том числе и протокол для управления лентами на светодиодах WS2812B.
Библиотека Adafruit NeoPixel (Полное описание на нашем сайте), разрабатывается компанией Adafruit Industries. Предназначена для работы со светодиодными лентами и неопиксельными кольцами, продаваемыми в их интернет магазине. Библиотека написана на Си и Ассемблере с небольшим использованием Wiring. Эдакая солянка. Поддерживает все виды Arduino. Содержит меньший функционал по сравнению с FastLED, немного медленней, но имеет более компактный вид, только основное для работы.

Теперь давайте напишем наш излюбленный пример Blink, используя обе эти библиотеки, и затем сравним их.

Пример Blink используя ленту WS2812B (с 30 светодиодами) и библиотеку FastLED

// Подключаем библиотеку FastLED. #include “FastLED.h” // Указываем, какое количество пикселей у нашей ленты. #define LED_COUNT 30 // Указываем, к какому порту подключен вход ленты DIN. #define LED_PIN 6 // Создаем переменную strip для управления нашей лентой. CRGB strip[LED_COUNT]; void setup() { // Добавляем ленту.

FastLED.addLeds(strip, LED_COUNT); } void loop() { // Включаем все светодиоды. for (int i = 0; i < LED_COUNT; i++) { strip[i] = CRGB::Red; // Красный цвет. } // Передаем цвета ленте. FastLED.show(); // Ждем 500 мс. delay(500); // Выключаем все светодиоды.

for (int i = 0; i < LED_COUNT; i++) { strip[i] = CRGB::Black; // Черный цвет, т.е. выключено. } // Передаем цвета ленте. FastLED.show(); // Ждем 500 мс. delay(500); }Скетч использует 3758 байт (11%) памяти устройства. Всего доступно 32256 байт.

Глобальные переменные используют 187 байт (9%) динамической памяти, оставляя 1861 байт для локальных переменных. Максимум: 2048 байт.

Пример Blink используя ленту WS2812B (с 30 светодиодами) и библиотеку Adafruit NeoPixel

// Подключаем библиотеку Adafruit NeoPixel. #include “Adafruit_NeoPixel.h” // Указываем, какое количество пикселей у нашей ленты. #define LED_COUNT 30 // Указываем, к какому порту подключен вход ленты DIN. #define LED_PIN 6 // Создаем переменную strip для управления нашей лентой.

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(LED_COUNT, LED_PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800); void setup() { // Инициализируем ленту. strip.begin(); } void loop() { // Включаем все светодиоды. for (int i = 0; i < LED_COUNT; i++) { strip.setPixelColor(i, strip.Color(255, 0, 0)); // Красный цвет. } // Передаем цвета ленте. strip.show(); // Ждем 500 мс.

delay(500); // Выключаем все светодиоды. for (int i = 0; i < LED_COUNT; i++) { strip.setPixelColor(i, strip.Color(0, 0, 0)); // Черный цвет, т.е. выключено. } // Передаем цвета ленте. strip.show(); // Ждем 500 мс. delay(500); }Скетч использует 2592 байт (8%) памяти устройства. Всего доступно 32256 байт.

Глобальные переменные используют 40 байт (1%) динамической памяти, оставляя 2008 байт для локальных переменных. Максимум: 2048 байт.

Подытожим

Как вы видите из скетчей выше, работать с обеими библиотеками довольно таки просто. Но библиотека FastLED занимает больше места в памяти Arduino, более того чем больше пикселей в вашей ленте тем больше памяти она зарезервирует для своей работы, а точнее 3 байта на каждый пиксель.

Таким образом подключить к Arduino можно не более 600 пикселей при использовании минимальной логики. По этому, мне больше приглянулась библиотека Adafruit NeoPixel. В ней только нужное для работы со светодиодными лентами и более рациональное использование памяти. Какую из этих библиотек использовать, решать, конечно, вам.

Обе они работают и со своею задачей справляются на 5+.

Ну а мы на этом закончим с обзором ленты. Далее мы сделаем на ее основе несколько проектов, для более наглядной демонстрации, но это уже буду отдельные статьи. Успехов вам и удачи. Оставляйте свои отзывы и комментарии.

Смотрите также

Источник: http://arduino.on.kg/podklyuchenie-adresnoy-svetodiodnoy-lenty-WS2812B-k-Arduino

Цветомузыка на Arduino, Светодиодный проект на WS2812b

То, что у вас уже есть, вы можете удалить в корзине.

От трехцветных моргалок до лазерных многолучевых установок с управлением по MIDI интерфейсу. Чип и Дип является крупнейшим поставщиком адресных светодиодов WS2812b на российский рынок.

Поэтому мы хотим показать вам очень простую и удивительную цветомузыку, которую работает на Arduino. Назовем её – визуализатор звука!

Инструкция

Схема очень простая!

Вам понадобятся Arduino Nano, или Uno. Или какая там у вас есть? Два потенциометра, пять резисторов, пару конденсаторов и линейка (лента) из светодиодов WS2812b. Всё! Светодиодов в линейке может быть 60, 120 или 180. А впрочем, любое количество.

В визуализаторе с помощью алгоритма быстрого преобразования Фурье выделяются 8 частот (порог чувствительности на каждую частоту свой, снижается от 1 к 8), преобразуются в цвет и выводятся на линейку светодиодов по одному из восьми алгоритмов. Основную часть скетча писал Майкл Крампас, парни из Чип и Дипа добавили функционал, ещё одна часть кода взята из проекта Piccolo компании Adafruit.

В Adafruit также писали библиотеку для светодиодов neopixel. А библиотека быстрого преобразования Фурье (FFT) написана уважаемым ChaN, это библиотека FFT для 128 точек, адаптированная для AVR микроконтроллеров написана на ассемблере. Сам скетч и библиотеки ffft.h и Adafruit_NeoPixel.h нужно скачать в подвале этой страницы и распаковать в папку с другими библиотеками Arduino.

Например C:Program Files (x86)Arduinolibraries Не теряйте время на разбор алгоритмов, просто соберите, залейте скетч в плату Arduino и наслаждайтесь шоу.

Это всего лишь развлечение!

Настройки

В момент первого включения нужно сделать пару настроек:
Яркость: удерживайте кнопку color при включении питания. На первых 8 светодиодах будет отображаться радуга светодиодов. С помощью ручки param измените яркость. По завершении нажмите кнопку color еще раз, и ваша конфигурация будет сохранена в памяти.

Длина светодиодной полосы: удерживайте кнопку pattern при включении питания. Отобразится один, два или три красных светодиода.

Используйте ручку param, чтобы выбрать длину светодиодной полосы в зависимости от количества красных светодиодов: 1=60 светодиодов2=120 светодиодов3=180 светодиодов По завершении нажмите кнопку pattern еще раз, и ваша конфигурация будет сохранена в памяти.

Алгоритмы

Танцы плюс: пики звуковых сигналов испускаются из центра полосы и исчезают по мере приближения к концам. Скорость пика пропорциональна величине звукового сигнала этого пика.
Танцы минус: то же, что и Dance Party, но пики сигналов испускаются с одного конца.

Импульс: пики сигналов отображаются как яркие импульсы, которые поступают из центра полосы. Ширина импульса зависит от уровня сигнала.
Световая полоса: в пиках освещается вся полоса.
Цветные полоски: пики сигналов отображаются как цветные полосы, которые исчезают.

Цветные полоски 2: подобно цветные полоски, но каждая полоска сжимается и исчезает.
Вспышки: пики сигналов отображаются в виде светодиодной вспышки в случайном месте. Начальный цвет белый, а затем исчезает через другой цвет.

Цветовые схемы

Случайная двухцветная схема: выбраны два случайных цвета и только они используются для отображения пиков сигнала. Со временем будут выбраны новые цвета. Используйте param, чтобы настроить скорость изменения цветовой схемы.

Если ручка потенциометра «параметры» в верхнем положении, цвета будут меняться часто и каждый пик сигнала будет иметь новый цвет. Рекомендую установить ручку в средину.

Радуга: все пики сигналов отображаются как один и тот же цвет (с небольшим количеством случайных вариаций) и этот цвет меняется как радуга с течением времени. Скорость изменения цвета устанавливается потенциометром param.

Цветные частоты: в этом режиме каждый пик сигнала окрашивается в зависимости от частотной полосы где он находится. Самая низкая полоса красного цвета, и дальше вверх по спектру. Есть 8 полос частот: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый, белый.

Этот цветовой режим наиболее интересен, когда частотная характеристика настроена на все полосы частот.
Диапазон частот: вы можете управлять тем диапазоном частот, на который откликается цветомузыка. Чтобы установить диапазон нажмите и удерживайте обе кнопки.

Используйте ручку param, чтобы выбрать, сколько из восьми частотных диапазонов будет показываться. Если вы хотите выделить бас и ритм музыки, установите частотную характеристику только на самые низкие 2 или 3 полосы. Если вы хотите показать все частоты в музыке (например, вокал и более высокие инструменты), выберите все полосы частот. Это видеоинструкция по настройке и она же демонстрация визуализатора в работе. Там, в конце, две музыкальные композиции с разными алгоритмами.

Ещё одна композиция

Эпилог или разбор полётов 1. Как изменить подсветку в паузах? 2. Можно ли изменить динамику? 3. Как подключить ленту с количеством светодиодов отличным от 60/120/180?

Источник: https://www.chipdip.ru/product0/9000450949