Как регулировать яркость WS2812b?

[-=FISHER=-]

Здравствуйте!

Начинаю разбираться в управлении адресными светодиодами WS2812b по SPI МК Atmega8. Понятно? что для последовательно соединенных светодиодов имеется возможность задать каждому из них любой цвет из цветовой схемы RGB (любой из 16777216 возможных). Но не совсем понятно как же быть с яркостью? Есть ли возможность её регулировать отдельно для каждого светодиода? На всякий случай, вот DATASHEET, но в нем я ничего не нашел про регулировку яркости. Однако из демонстрационных видео в интернете я делаю вывод что регулировка яркости возможна, только вот каким образом?...

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[ARV]

Мда... 0xFF0000 это красный 100% яркости, а 0х7F0000 это красный 50% яркости... Так и регулируйте

Можно, конечно, заморочится с HSV-моделью цвета, там с яркостью все элементарно, но придётся пожертвовать либо объёмом кода (float-математика), либо количеством доступных цветов... Ну и в RGB модели как-то проще ориентироваться... имхо.

Да, чуть не забыл: яркость в моём сообщении "математическая", для глаза это будет совсем не в 2 раза меньше... А с учётом того, что эти светодиоды при 0x010101 уже очень ярко светят белым, то и подавно...

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[-=FISHER=-]

8 часов назад, ARV сказал:

Мда... 0xFF0000 это красный 100% яркости, а 0х7F0000 это красный 50% яркости... Так и регулируйте

А при 0xFF светодиод не светится в принципе?

И ещё вопрос, посмотрите пожалуйста, правильно ли я понимаю как управляются эти светодиоды?

Итак, я вычитал следующую информацию, при частоте SPI 2.5 МГц управляющие сигналы для WS2812b будут такие бит 0 - 1000, а бит 1 - 1100. А если учесть что посылка формируется из 24 бит, то например для передачи цвета RGB(100, 150, 200); необходимо по SPI отправить подряд 12 байт для одного светодиода? Если светодиодов в ленте например 10, то 120 байт? А потом выждать указанные 50 мкС и снова передать последовательность из 120 байт?

 

[Реклама]

Выбираем схему BMS для заряда литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ очень важен контроль процесса заряда и разряда для избегания воздействия внешнего зарядного напряжения после достижения 100% заряда. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список таких решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[ARV]

57 минут назад, -=FISHER=- сказал:

А при 0xFF светодиод не светится в принципе?

Как не светится? Я ж написал - яркость МАКСИМАЛЬНАЯ. 0х00 - не светится, точнее, цветовая составляющая отсутствует. Полная тьма это 0x000000, когда все три составляющие отсутствуют (равны нулю).

57 минут назад, -=FISHER=- сказал:

Итак, я вычитал следующую информацию

Сильно не вдумывался, но общий принцип представляется верным. Хотя на вашем месте я бы поступил (и именно так и делал в своем проекте DIGISCRIPT) иначе: поднял бы частоту SPI и выдавал бы 1 бит на светодиоды передачей 1 байта по SPI. У вас 2 бита в одном байте, т.е. добавляется еще морока с преобразованием бита в соответствующую тетраду, а если кодировать 1 бит одним байтом, то это делается проще. Имхо.

Изменено 2 марта, 2020 пользователем ARV

[-=FISHER=-]

3 часа назад, ARV сказал:

Как не светится? Я ж написал - яркость МАКСИМАЛЬНАЯ

Простите, опечатка, я хотел написать как раз 0х00.

3 часа назад, ARV сказал:

Хотя на вашем месте я бы поступил (и именно так и делал в своем проекте DIGISCRIPT) иначе: поднял бы частоту SPI и выдавал бы 1 бит на светодиоды передачей 1 байта по SPI. У вас 2 бита в одном байте, т.е. добавляется еще морока с преобразованием бита в соответствующую тетраду, а если кодировать 1 бит одним байтом, то это делается проще. Имхо.

Отличная идея! А как точно рассчитать какая нужна частота SPI и какой при этом байт будет 0, а какой 1? 

[ARV]

Вот код из моего проекта:

/// Константа для формирования импульса "0" для WS2812
#define WS2812_BIT_0	0b11000000
/// Константа для формирования импульса "1" для WS2812
#define WS2812_BIT_1	0b11111100

/// Константа для формирования импульса "0" для WS2811
#define WS2811_BIT_0	0b11110000
/// Константа для формирования импульса "1" для WS2811
#define WS2811_BIT_1	0b11111111

/** Побитовая выдача 1 байта данных в WS2812
 *
 * @param byte выводимый байт
 */
__inline
static void send_byte(uint8_t byte){
	for(uint8_t mask=0x80; mask; mask >>=1){
		while(bit_is_clear(SPSR, SPIF));
		SPDR = byte & mask ? WS2812_BIT_1 : WS2812_BIT_0;
	}
}

__inline
static void send_byte_ws11(uint8_t byte){
   for(uint8_t mask=0x80; mask; mask >>=1){
      while(bit_is_clear(SPSR, SPIF));
      SPDR = byte & mask ? WS2811_BIT_1 : WS2811_BIT_0;
      while(bit_is_clear(SPSR, SPIF));
      SPDR = 0x00;
   }
}

static void ws2811_show(void){
   uint16_t b;
   leave_sd_mode();
   ATOMIC_BLOCK(ATOMIC_RESTORESTATE){
      for(uint8_t i=0; i<cfg.tp/*PIXEL_CNT*/; i++){
         b = pixels[i].bright+1;
         // для чипа WS2811 порядок цветовых составляющих должен быть таким:
         send_byte_ws11((pixels[i].r * b)>>8);   // сначала КРАСНЫЙ
         send_byte_ws11((pixels[i].g * b)>>8);   // затем ЗЕЛЕНЫЙ
         send_byte_ws11((pixels[i].b * b)>>8);   // в конце - СИНИЙ
      }
   }
   while(bit_is_clear(SPSR, SPIF)); // ждем завершения передачи последнего бита
   enter_sd_mode();
}

/** Обновление содержимого цепочки светодиодов WS2812
 *
 */
static void ws2812_show(void){
	uint16_t b;
	leave_sd_mode();
	ATOMIC_BLOCK(ATOMIC_RESTORESTATE){
		for(uint8_t i=0; i < cfg.tp; i++){
			b = pixels[i].bright+1;
			// для чипа WS2812 порядок цветовых составляющих должен быть таким:
			send_byte((pixels[i].g * b)>>8);	// сначала ЗЕЛЕНЫЙ
			send_byte((pixels[i].r * b)>>8);	// затем КРАСНЫЙ
			send_byte((pixels[i].b * b)>>8);	// в конце - СИНИЙ
		}
	}
	while(bit_is_clear(SPSR, SPIF)); // ждем завершения передачи последнего бита
	enter_sd_mode();
}

В этом коде все должно быть понятно, кроме того, что массив pixels представляет из себя вот такое:

/// Структура, описывающая один пиксель
typedef struct pixel_t{
	union{
		rgb_t 			rgb;
		struct{
			uint8_t		g;			///< зеленая составляющая цвета
			uint8_t		r;			///< красная составляющая цвета
			uint8_t		b;			///< синяя составляющая цвета
		};
	};
	uint8_t		bright;		///< яркость пиксела
	int8_t		fade;		///< условная скорость автоматического изменения яркости
} pixel_t;

/// массив пикселей
extern pixel_t pixels[];

То есть в моём проекте яркость сама по себе, я цвет - сам по себе, то есть как вы и хотели  

SPI настраивается на 8 МГц (кварц 16 МГц).

Изменено 2 марта, 2020 пользователем ARV

[-=FISHER=-]

5 часов назад, ARV сказал:

В этом коде все должно быть понятно

И всё же, если разрешите для начала я задам пару вопросов. Заранее извинюсь за свои, возможно, скудные знания Си. Итак.

Что это за функции/макросы?

1. ATOMIC_BLOCK(ATOMIC_RESTORESTATE) {}

2. leave_sd_mode();

3. enter_sd_mode();

 

[ARV]

Первый макрос - это "библиотечный" макрос атомарной, т.е. не прерываемой операции. Остальные два - это специфичные для моего проекта макросы, переключающие SPI со светодиодов на SD-карту и обратно, вам они не требуются.

[-=FISHER=-]

03.03.2020 в 00:22, ARV сказал:

Первый макрос - это "библиотечный" макрос атомарной, т.е. не прерываемой операции.

То есть например пока цикл for не закончится и МК не отправит все байты для инициализации  светодиодов, не сможет произойти например прерывание по переполнению таймера?

 

[ARV]

Да

[-=FISHER=-]

Я правда не совсем понял про регулировку яркости, не могли бы вы чуть более подробно рассказать про её реализацию?

[ARV]

3 минуты назад, -=FISHER=- сказал:

не совсем понял про регулировку яркости

У меня в проекте за яркость отвечает отдельный байт в массиве "цвета", т.е. у меня модель цвета RGB+Bright. А сами байты для оправки в светодиод вычисляются вот так:

b = pixels[i].bright+1;
// для чипа WS2812 порядок цветовых составляющих должен быть таким:
send_byte((pixels[i].g * b)>>8);	// сначала ЗЕЛЕНЫЙ
send_byte((pixels[i].r * b)>>8);	// затем КРАСНЫЙ
send_byte((pixels[i].b * b)>>8);	// в конце - СИНИЙ

Т.е. значение байта яркости попросту умножается на значение цветовой составляющей и в качестве итогового результата берется старший байт этого произведения. Таким образом, если цвет, предположим, красный 0xFF0000, а яркость 50% (т.е. 0xFF/2 = 0x7F), по вышеуказанным операторам выходит результирующий цвет 0x7F0000, т.е. красный, но меньшей яркости. Конечно, это достаточно грубый метод, дающий искажения цвета при малых уровнях, но для 8-битной математики это естественно...

[-=FISHER=-]

24 минуты назад, ARV сказал:

b = pixels[i].bright+1;

А почему именно +1 ?

[ARV]

Потому, что FF - это максимальное значение яркости, соответствующее 100% яркости. А (0xFF * 0xFF) >> 8 = 0xFE, как вы можете убедиться при помощи калькулятора Windows  

А вот (0xFF * 0x100) >> 8 уже будет правильно 0xFF. При этом для "нулевой" яркости результат тоже правильный: (0xFF * (0x00 + 1)) >> 8 = 0x00.

[-=FISHER=-]

3 часа назад, ARV сказал:

У меня в проекте за яркость отвечает отдельный байт

Я вот просто пытаюсь представить, если допустим светодиод горит цветом RGB(50,128,200), то при его плавном затухании по Вашей методике неизбежно произойдет искажение цвета, ведь в определенный момент времени значение станет (0,78,150) и это будет совсем другой цвет. Или я неправильно понял Вашу идею?

Изменено 4 марта, 2020 пользователем -=FISHER=-

[ARV]

Мою идею вы поняли правильно, и выводы сделали близкие к истине.

Однако, смею вас спросить: а какой цвет должен бы быть в описанном вами случае уменьшения вдвое яркости цвета RGB(50,128,200) ?  что за цвет был бы правильным по-вашему?

Посмотрите мой проект: https://sites.google.com/view/digiscript/ , там есть видео... Еще немного видео есть у меня в ютубе https://www.youtube.com/user/ARVResearch/videos... последние 9 видосиков - это как раз из моего проекта.

Сильно заметно искажение цвета при малых яркостях?  

[Yurkin2015]

2 hours ago, -=FISHER=- said:

станет (0,78,150) и это будет совсем другой цвет.

Надо не вычитать, а делить на какое-то число. Например, для RGB(50,128,200) уменьшить яркость в 2 раза, то получится RGB(25, 64, 100).

[-=FISHER=-]

6 часов назад, ARV сказал:

Сильно заметно искажение цвета при малых яркостях?  

На видео я этого совсем не заметил.

6 часов назад, ARV сказал:

Однако, смею вас спросить: а какой цвет должен бы быть

Получается что @Yurkin2015 прав  и цвет должен получиться (25,64,100).

 

[ARV]

22 минуты назад, -=FISHER=- сказал:

Получается что @Yurkin2015 прав  и цвет должен получиться (25,64,100).

Он прав в том, что поделил корректно. Но принципиально правы вы - рано или поздно красная составляющая обнулится, а остальные нет, и это НЕИЗБЕЖНО приведет к искажению цвета.

Однако, прав и я, так как при малых яркостях глаз не различает такое же большое количество оттенков, как и при "полной" яркости. Помните: вечером все кошки серы?  

[-=FISHER=-]

02.03.2020 в 17:45, ARV сказал:

static void send_byte(uint8_t byte)
{
	for(uint8_t mask=0x80; mask; mask >>=1)
    {
    	while(bit_is_clear(SPSR, SPIF));
    	SPDR = byte & mask ? WS2812_BIT_1 : WS2812_BIT_0;
    }
}

 

Мне очень понравилась Ваша функция отправки байта по SPI, точнее формирование 1 или 0 проходя по каждому байту маской. Я правильно "визуализировал" данный проход?

 

Правда я нигде в коде не увидел требуемую задержку в 50 мкс между обновлением всей ленты. Наверное она у вас в другой функции, которая формирует склейку 24 бит каждого пикселя в одну длинную цепочку 24*n_{пикселей}

ОГО! А специальную программу-симулятор DSM (DigiScriptMaker) тоже вы разработали? По-моему это просто бомба, пошел тестировать.

Изменено 4 марта, 2020 пользователем -=FISHER=-

[ARV]

18 минут назад, -=FISHER=- сказал:

Правда я нигде в коде не увидел требуемую задержку в 50 мкс между обновлением всей ленты.

В моём проекте обновление ленты осуществляется 1 раз в 10 мс, не чаще, поэтому думать о жалких 50 мкс задержки между обновлениями никакого смысла нет. Это будет верно и для множества других проектов: подготовка данных для ленты займет больше 50 мкс практически всегда, разве что вы будете мигать тремя свтодиодами

18 минут назад, -=FISHER=- сказал:

А специальную программу-симулятор DSM (DigiScriptMaker) тоже вы разработали?

А кто же еще?

18 минут назад, -=FISHER=- сказал:

Я правильно "визуализировал" данный проход?

Ну разумеется, это же обычный битовый AND... 

Изменено 4 марта, 2020 пользователем ARV

[-=FISHER=-]

Только что, ARV сказал:

А кто же еще?

Это, конечно, очень крутой проект!

[LEVV2006]

Извините что вмешиваюсь. Всю ветку не читал. НО яркость на своих диодах я меняю одной строчкой.

ws2812_buff=(uint8_t)((double)DataArray[i+3]*(((double)DataArray[2]*25.0+1.0)/255.0));

Данный приходят с ПК в виде R (0-254), G (0-254), B (0-254)   И яркости (0-100)

ws2812_buff - буфер цвета 

DataArray[i+3] - Код цвета.

DataArray[2] - Яркость.

[-=FISHER=-]

@ARV Добрый вечер!

Пытаюсь с помощью Atmega8 зажечь для начала хотя бы 1 светодиод из колечка состоящего из 16 светодиодов WS2812b. Подключил + и - 5 В прямо на отладочную плату, получается питание от USB. А Data Input на MOSI (PB3). 

1. Поставил внешний кварц на 16 МГц, фьюзы выставил соответствующим образом;

2. Далее по коду, инициализация SPI:

#include "SPI.h"

#define SS _BV(PB2) //ножка SS (Chip Select) (1<<PB2)
#define MOSI _BV(PB3) //ножка MOSI (1<<PB3)
#define SCK _BV(PB5) //ножка SCK (1<<PB5)
#define SPI_pins (SS|MOSI|SCK) //комбинация ножек интерфейса SPI
#define SPI_DDR DDRB //порт интерфейса SPI выбран порт B

void SPI_ini(void)
{
	SPI_DDR|=SPI_pins; //ножки SPI на выход
	PORTB&=~((1<<2)|(1<<3)|(1<<5)); //низкий уровень
	SPCR=((1<<SPE)|(1<<MSTR))|(1<<SPI2X); //включим шину, объявим ведущим, скорость 16 / 2 = 8 МГц
}

void SPI_SendByte(uint8_t byte)
{
	for(uint8_t mask=0x80; mask; mask >>=1)
	{
		while (!(SPSR & (1 << SPIF)));
		SPDR = byte & mask ? WS2812_BIT_1 : WS2812_BIT_0;
	}
}

3. Потом просто "по-тупому" пытаюсь отправить некий цвет таким вот образом:

#include "main.h"

int main(void)
{
    SPI_ini();
	SPI_SendByte(0xDB); //ЗЕЛЁНЫЙ
	SPI_SendByte(0x5C); //КРАСНЫЙ
	SPI_SendByte(0xB3); //СИНИЙ
    while (1) 
    {
    }
}

Но, как Вы уже наверное догадались, ничего не происходит. Где я ошибся, подскажите пожалуйста. Программатор в момент теста подключен к отладочной плате.

[optima]

Для того, чтобы значения переданных вами цветов стали активными должна быть выдержана пауза в передаче в течении 50мкс.  Прежде не мешало бы ознакомится с документацией!