Адресные (с цифровым управлением) светодиоды RGB используются в качестве цветных пикселей на световых рекламных щитах в качестве замены неоновых трубок с возможностью различных цветовых эффектов, например, елочные игрушки («световые змейки») и тому подобное. Это светодиоды со встроенным контроллером, которые обеспечивают питание отдельных сегментов и регулирует их яркость используя широко-импульсную модуляцию ШИМ.
На рынке представлено несколько типов адресных светодиодов RGB, наиболее распространенными из которых являются WS2812 и APA102C (и его клоны, такие как SK9822). WS2812 известны как «NeoPixel», APA102C носит торговое название «DotStar».
DotStar имеет интерфейс SPI и гораздо более высокую частоту ШИМ, что делает его пригодным для так называемой световой живописи (фотографии с длительной выдержкой, световые эффекты на велосипеде и т. д.) Старые светодиодные ленты, как правило, имеют контроллер WS2811, который припаян рядом с отдельными в отдельном SMD-корпусе.
RGB-cветодиоды NeoPixel и DotStar питаются от 5 В, в экстренных случаях можно использовать более низкие напряжения (обычно они без проблем работают даже на 3,3 В).
Потребление отдельных пикселей до 60 мА при полной яркости, поэтому рекомендуется вносить его для более длинных светодиодных лент. Электропитание по внешнему проводнику примерно через каждые 1-2 метра, в противном случае происходит падение напряжения, которое проявляется в искажении цвета из-за недостаточного напряжения на некоторых сегментах.
Желательно к питающим проводам подключить электролитический конденсатор большего размера, иначе яркость будет колебаться. При питании большего количества светодиодов лучше использовать внешний блок питания вместо USB.
Адресные светодиоды обычно соединяются полосами или массивами в одну длинную цепочку. Управляющий сигнал вводится к первому контроллеру, который берет свои собственные настройки из данных и передает остальные на следующий контроллер.
Адресные светодиоды NeoPixel (WS1812) устанавливаются одним проводом, на котором нули и единицы сигнализируются по-разному. Конец данных (цветное отображение и подготовка к следующему кадру) сигналы с задержкой около 50 мкс. Передача происходит в порядке (зеленый, красный, синий), а биты отправляются в порядке от самого высокого (7) до самого низкого (0).
Связь с WS2812 требует точной синхронизации импульсов, особенно первой части (высокого уровня). В случае проблем проверьте синхронизацию с помощью осциллографа.
Любое колебание длительности импульса, например, из-за считывания страниц в кэш или прерывание оператора, может вызвать ошибочную передачу данных. Это точно между отдельными байтами будет, и мы можем позволить себе большую задержку, но не более 10 мкс.
DotStar (APA102C) имеют, в отличие от NeoPixels, стандартный интерфейс SPI, и данные могут быть отправлены на них скорость до 20 МГц. Светодиоды снова соединены в длинную цепочку, но теперь тоже с тактовым сигналом.
Связь с APA102C проста, просто правильно установите периферийное устройство SPI (8 бит, CPOL = 1, CPHA = 1). Сначала отправляется заголовок: 4 байта 0x00.
На практике вместо первого байта мы всегда можем отправить 0xFF и отрегулировать яркость, используя интенсивность отдельных компонентов. После отправки всех цветов необходимо отправить несколько байтов только с одним (0xFF), что указывает на конец передачи. В даташите указано, что 4 завершающих байта достаточно, на практике они необходимы подробнее - проверено экспериментально.
Волоконно-оптическая световая скульптура на адресных светодиодах RGB:
Смотрите также:
Адресные светодиоды и светодиодные ленты - как устроены и работают, подключение и управление
