BetaFlight代码解析（21）—LED 控制和视觉反馈

本文档介绍了Betaflight中的LED灯条控制系统，该系统通过可编程RGB LED灯条提供有关飞行状态、警告和系统状态的视觉反馈。该系统支持WS2811/WS2812 LED灯条，并可配置其布局、颜色、功能和视觉效果。

LED配置系统

该LED系统采用分层配置方式，通过参数组实现持久性控制，并提供灵活的LED布局定义格式。每个LED的位置、方向、功能、叠加层和颜色均可单独配置。

配置数据结构

结构	目的	关键字段
ledStripConfig_t	全局 LED 设置	轮廓、亮度、彩虹参数
ledStripStatusModeConfig_t	状态模式布局	LED配置、颜色、模式映射
ledConfig_t	单个LED定义	位置、功能、方向、叠加层
hsvColor_t	颜色定义	色相、饱和度、明度（HSV颜色空间）

LED功能和叠加层

该系统支持多种决定 LED 行为的基本功能，并结合叠加效果来改变基本功能。

功能类型	枚举值	描述
颜色	LED_FUNCTION_COLOR	静态彩色显示
飞行模式	LED_FUNCTION_FLIGHT_MODE	显示当前飞行模式
武装国家	LED_FUNCTION_ARM_STATE	武装/解除武装指示
电池	LED_FUNCTION_BATTERY	电池电量指示器
全球定位系统	LED_FUNCTION_GPS	GPS状态显示
推力环	LED_FUNCTION_THRUST_RING	旋转推力指示器

叠加类型	枚举值	描述
警告	LED_OVERLAY_WARNING	闪烁警告图案
彩虹	LED_OVERLAY_RAINBOW	彩虹色循环
垂直传输	LED_OVERLAY_VTX	视频发射机频率
风门	LED_OVERLAY_THROTTLE	节气门位置颜色变化
拉尔森扫描仪	LED_OVERLAY_LARSON_SCANNER	移动扫描仪效应

WS2811 驱动程序实现

WS2811 驱动程序提供底层接口，用于通过精确的时序和 DMA 传输来控制可寻址 LED 灯条。该驱动程序将 HSV 颜色值转换为 RGB，并管理 WS2811 协议复杂的时序要求。

驱动程序功能

• 渐进式更新：LED 指示灯以增量方式更新，以防止阻塞其他任务。
• 亮度控制：RGB转换期间应用全局亮度缩放
• DMA传输：使用硬件DMA进行非阻塞数据传输
• 格式支持：RGB、GRB 和 GRBW LED 灯条格式

LED层处理

该LED系统依次应用多个处理层，每个处理层负责视觉反馈的不同方面。主更新功能协调这些处理层并管理时序。

主更新循环

该ledStripUpdate()功能通过精确的定时控制和基于系统状态的条件更新来协调所有 LED 处理。

预警系统

警告层使用特定的颜色模式和时间，为各种系统状态提供关键的视觉反馈。

警告类型	颜色图案	触发条件
武装已禁用	绿/黑闪光	isArmingDisabled()
电量低	红/黑闪光	电池电压低
故障安全	黄/蓝闪光	failsafeIsActive()
翻滚	品红色/黑色闪光灯	翻滚模式已激活
可视蜂鸣器	可配置	蜂鸣器声音已激活

色彩管理

该系统采用 HSV（色调、饱和度、明度）色彩空间进行所有颜色处理，提供直观的颜色操控和流畅的过渡效果。颜色在配置中定义，并可通过 CLI 命令进行自定义。

默认调色板

颜色处理功能

• HSV色彩空间处理：颜色在HSV色彩空间中进行处理，以实现平滑过渡。
• 亮度缩放：在驱动程序级别应用全局亮度控制。
• 颜色插值：为油门叠加层实现平滑的颜色过渡。
• 色调偏移：基于传感器输入的动态颜色变化。

配置和设置

LED灯条配置通过CLI命令和参数组进行管理，并具有验证和实时更新功能。

配置参数

范围	默认	描述
ledstrip_profile	LED_PROFILE_RACE	主动式 LED 配置文件模式
ledstrip_brightness	100	全球亮度（0-100%）
ledstrip_rainbow_delta	0	LED灯之间彩虹色调渐变
ledstrip_rainbow_freq	120	彩虹动画频率
ledstrip_beacon_period_ms	500	信标闪光周期
ledstrip_visual_beeper	0	启用可视蜂鸣器

命令行界面命令

• LED配置：led <index> <x>,<y>:<directions>:<functions>:<color>
• 颜色定义：color <index> <hue>,<saturation>,<value>
• 模式颜色：配置飞行模式的方向颜色
• 配置文件选择：在种族、信标和状态配置文件之间切换