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本帖最后由 t3486784401 于 2015-11-17 12:26 编辑
【背景】
前段时间跟着双十一的节奏，剁手收获了一大批乱七八糟的零件模块，WS2812灯串就是这其中之一。
本来想要买四脚版本的WS2812S，但是店里偏偏只有六脚版的WS2812搞活动，无奈买来几个玩玩。
相对于普通LED，这玩意真心不便宜，一块8灯串的模块就要￥10大洋，总之买来是这样的（背面焊了插座）：
网上关于WS2812的驱动，通篇都是 Arduino/ARM/FPGA，既然这样说明 AVR 驱动这玩意还是有望的。
至于 Arduino 怎么做我也没去研究，只是觉着这个事情应该不至于困难到举步维艰的地步。
【C级分析】
看了手册后发现，WS2812的传输码率约为800kbps，直接拿AVR做C语言级别的循环，基本没戏，原因如下：
1. 我板子是 7.3728M 主频的，C转一圈几十个时钟周期松松的（移位、循环判断），直接分频至不到700k；
2. 写驱动就要有通用性，如果都用直接指令写死了（减少移位等运算），那这驱动也就没意义了；
3. AVR没有锁相环诶（PLL），这个在ARM里用烂了的东西，这里不能用了，而且AVR最快也就16M不能瞎搞了。
上述分析，被我第一版纯C的程序证实了：即使数据循环逻辑都对，比特间也有us级的延时，LED失控瞎JB亮。
【汇编分析】
本来就已放弃，打算某日换STM32再战，不想无意中算了下周期，发现很有趣的事情：
1. WS2812规定：逻辑1：H/L=0.85us/0.4us，逻辑0：H/L=0.4us/0.85us，时间比接近 2:1 和 1:2；
2. 对于 7.3728M 主频而言，800kbps 约为其 1/9，即需要每 9T 时间内，完成一个比特的传输；
3. 9T 按照 2:1 和 1:2 分配，居然可以整除！（瞬间RP爆棚了）
上述三条分析的结果是，如果可以实现 H/L=6T/3T、H/L=3T/6T 这样IO代码，就可以正确驱动！
想到这里，我已经开始去翻 AVR 的指令集了（手册上居然有），找到这么几个有希望的指令：
a) sbi P, b // 2T, P|= (1<<b)
b) cbi P, b // 2T, P&= ~(1<<b)
c) out P, Rr // 1T, P = Rr
d) ld Rd, X+ // 2T, Rd= *(X++)
由于需要间接寻址（内存中颜色数据影响到比特内容），所以 ld 这条指令基本必不可少了（2T）；
访问端口的话，sbi/cbi虽然很好用，但一则需要 2T 太浪费，二则需要控制分支，最终选择用out，
置位、复位操作的数值用两个寄存器事先准备好，直接out就可以在 1T 时间内完成输出；
为了给循环控制挤出时间，将9T拆分为3*3T，前段确定为H输出，后段确定为L输出，中段为数据。
每段的最终输出使用out指令，因而每段当中还有2T空闲，可以用作加载、循环控制
【混编实现】
有了上述分析，就可以着手开始工作了。整个程序框架由C生成，在关键的 WS2812_Write 当中，
通过内嵌汇编的方式，确保 out 指令间隔严格为3T，实现WS2812驱动逻辑。
这个源码我在M64/M8上都跑过，除了头文件和MCU设置，其他直接移植就可用，
说明内嵌的汇编仅涉及AVR内核，在MEGA（甚至是TINY）系列当中还是可以复用的。
实测加载8个灯约5ms，这个性能将来刷动画是妥妥有希望的。
直接上源码（ICCAVR v7.22）：
附带个手册（六脚WS2812）：
【运行效果】
我只写了几个简单的颜色进去，稍后再改动画吧：
【后记】
不知不觉中感觉AVR也就那样了，毕竟有些年头了再加上ATMEL的态度，难怪新品都投奔ARM去了。
不过在稳定的平台上，做出些稳定的东西，终究是有人要的，Arduino就是很好的例子。
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不写了，[吃饭去鸟].....(((((ヾ( o=^•ェ•)o ┏━┓ |
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发表于 2015-11-17 12:29:22
楼主
