STM32+PWM+DMA驱动WS2812

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一、引言

WS2812是一种集控制电路与发光电路于一体的智能外控LED光源，每个像素点都能独立控制颜色，在照明、装饰、显示等领域有广泛应用。STM32微控制器具有丰富的外设资源，结合PWM（脉冲宽度调制）和DMA（直接内存访问）技术，可以高效地驱动WS2812灯带。本文将详细介绍如何使用STM32通过PWM和DMA来驱动WS2812。

二、WS2812工作原理

WS2812采用单总线通信协议，通过一根数据线传输数据。每个像素点的数据由24位二进制数表示，分别对应红（R）、绿（G）、蓝（B）三个颜色通道，每个通道8位。数据传输时，通过不同宽度的脉冲信号来表示逻辑“0”和逻辑“1”。逻辑“0”用一个较窄的高电平脉冲表示，逻辑“1”用一个较宽的高电平脉冲表示。

三、STM32的PWM和DMA

3.1 PWM

PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法，通过调节脉冲的占空比来控制输出信号的平均电平。在驱动WS2812时，利用PWM产生不同宽度的脉冲信号来表示逻辑“0”和逻辑“1”。

3.2 DMA

DMA允许外部设备直接与内存进行数据传输，而无需CPU的干预。在驱动WS2812时，使用DMA可以将预先计算好的PWM占空比数据快速地传输到PWM寄存器，提高数据传输效率。

四、硬件连接

将STM32的一个PWM输出引脚连接到WS2812灯带的数据输入引脚。同时，确保WS2812灯带的电源供应稳定，避免因电源波动导致显示异常。

五、软件设计

5.1 初始化PWM和DMA

以下是使用STM32 HAL库进行PWM和DMA初始化的代码示例：

#include "stm32f4xx_hal.h"

#define LED_COUNT 10  // WS2812灯珠数量
#define BIT_COUNT (LED_COUNT * 24)  // 每个灯珠24位数据

TIM_HandleTypeDef htim3;
DMA_HandleTypeDef hdma_tim3_ch1;

// 定义PWM占空比数组
uint16_t pwm_buffer[BIT_COUNT];

void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_DMA_Init(void);
static void MX_TIM3_Init(void);

int main(void)
{
   
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_TIM3_Init();

  // 初始化PWM缓冲区
  for (int i = 0; i < BIT_COUNT; i++) {
   
    pwm_buffer[i] = 0;
  }

  // 启动PWM和DMA传输
  HAL_TIM_PWM_Start_DMA(&htim3, TIM_CHANNEL_1, (uint32_t *)pwm_buffer, BIT_COUNT);

  while (1