絢麗的色彩從何而來(lái)_LOTO示波器實(shí)測(cè)WS2812B系LED光源

ID:412156 · 發(fā)表于 2021-3-18 09:57

絢麗的色彩從何而來(lái)_LOTO示波器實(shí)測(cè)WS2812B系LED光源

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2021-3-18 09:45 上傳

不管你對(duì) “RGB性能狂升300%” 的梗認(rèn)同不認(rèn)同,不可否認(rèn),絢麗的彩色很是酷炫,在現(xiàn)在市面上帶“燈”的肯定比不帶“燈”的貴也成了商家的一致行為。

在市面上呢，其中有一種RGB LED燈珠，因?yàn)閮r(jià)格便宜一個(gè)只要幾毛錢(qián)買(mǎi)的多了都可能到1毛錢(qián)一個(gè)，無(wú)需額外的“龐大”控制電路來(lái)驅(qū)動(dòng)，用各廉價(jià)的單片機(jī)和簡(jiǎn)單的元件，就可以單IO接口串聯(lián)讓成百上千個(gè)燈珠各自獨(dú)立的發(fā)出顏色，低功耗，而且還有不錯(cuò)的刷新率，讓DIY玩家在很是推崇。

這就是WS2812系類(lèi)，它是一種“集控制電路與發(fā)光電路于一體的智能外控LED光源”。

那么它是怎么實(shí)現(xiàn)的？相關(guān)的文檔、源碼很多，但具體到實(shí)際控制方式還是不明不白。本文以WS2812B-4為例，它是WS2812的ｍｉｎｉ版本，性能上沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)６腳的快，但是體積小，性能也用，可以讓點(diǎn)距更小些。

讓我們了解下它，然后為我們就會(huì)知道為什么要用LOTO示波器明明白折的分析下它是怎么被單片機(jī)控制并發(fā)出絢麗顏色的吧。

先來(lái)看看官方文檔的說(shuō)明～

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科普下時(shí)間單位，方便后邊說(shuō)明。

ms是毫秒=0.001秒 us是微秒=0.000,001秒 ns是納秒=0.000,000,001秒

現(xiàn)在開(kāi)始正文，簡(jiǎn)單總結(jié)下來(lái)就是想最快的讓一個(gè)WS2812B-4 LED亮出顏色就需要1960ns(1bit) * 24(紅綠藍(lán)3種顏色各8bit) + 280us = 47040ns(47.04us) + 280us = 327.04us。

也就是可以讓單個(gè)WS2812B-4 LED 在不考慮余輝的情況下1毫秒3次，1秒鐘約3000次的變換不同顏色。

再之后呢，每擴(kuò)展1個(gè)WS2812B-4 LED，就要多一個(gè)47.04us的顏色數(shù)據(jù)，那么要1秒60次刷新需要16.66ms = 16,666us – 280us = 16,386us /47.04us = 348個(gè)LED。

這個(gè)串聯(lián)數(shù)量，讓我們?cè)O(shè)計(jì)小的DIY RGB光源的時(shí)候可以游刃有余的完成所要的設(shè)計(jì)。這也就是WS2812受到推崇的原因了。

但是這么快的速度讓我們很難看到它是怎么工作了,用萬(wàn)用表什么的是絕對(duì)沒(méi)可能看到實(shí)際情況,因?yàn)樘�，電壓看�?lái)都是0。那么怎么才能看到LED怎么被電路驅(qū)動(dòng)的呢，只能用示波器了。

專(zhuān)業(yè)人士的示波器都是很貴的，幾萬(wàn)幾十萬(wàn)上百萬(wàn)的不在少數(shù)，而這價(jià)格讓我們DIY玩家很難承受，畢竟銀子難賺嘛，二三四手的也不省錢(qián)還有可能翻車(chē)。

這里就要讓本文的主角LOTO示波器出場(chǎng)了。有了它可以讓我們只要花幾百塊就可以在電腦上了解到專(zhuān)業(yè)示波器的分析結(jié)果，當(dāng)然了一分錢(qián)一分貨，帶寬和采樣和價(jià)格是同比的，不過(guò)一般的DIY也用不到那么專(zhuān)業(yè)的嘛，所以，LOTO讓你可以不用花很多錢(qián)就可以在日常場(chǎng)景中方便的了解學(xué)習(xí)電路原理，真的是物超所值的哦。

如圖~，這個(gè)洞洞板用一下1塊的STC8G單片機(jī)，用一個(gè)IO端口驅(qū)動(dòng)了2個(gè)WS2812B-4,讓第一個(gè)發(fā)出了綠色，第二個(gè)發(fā)出了紅色，并且是呼吸閃爍的效果，不過(guò)圖片嘛，就看不出來(lái)了。

因?yàn)槭?/font>5V的高電平電路，需要用10X擋的探頭，先來(lái)用1ms時(shí)域看,只有小小的一個(gè)尖刺,1ms里看9600bps的通訊那叫清楚,現(xiàn)在看us級(jí)的只能看成這樣的尖刺,只能說(shuō),真快啊。

再來(lái)?yè)Q成0.1ms擋位，已經(jīng)能看到連續(xù)的波紋了，不過(guò)還是太密集了，可以見(jiàn)到藍(lán)色的A通道是黃色B通道長(zhǎng)一倍，這就是LED1收到2組24bit后轉(zhuǎn)發(fā)給LED2的1組24bit的波紋啦。

0.1ms還太“慢”了，讓我們來(lái)到10us,也就是0.000,010秒。也因?yàn)樘炝�，這里用了觸發(fā)，可以攔截到有高電平，要不閃動(dòng)太快想找到波形可不容易�？梢钥吹矫黠@的波形情況了，但是還是不清楚，那我們繼續(xù)。

1us檔，現(xiàn)在就可以清楚的看到波形了。怎么樣，0.000,001秒的電壓變化清楚的展現(xiàn)給你的感覺(jué)？

也許你會(huì)奇怪為什么不是平的波形的呢？是不是示波器有問(wèn)題？我們先來(lái)試試示波器，看看是不是示波器的問(wèn)題，示波器多都有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)方波生成功能，來(lái)方便我們調(diào)校示波器。

看下圖，這是個(gè)1000hz的標(biāo)準(zhǔn)方波，嗯~很平，證明示波器沒(méi)問(wèn)題。那就是STC8G的輸出就是上圖中所顯示的波形了~

我們繼續(xù)，加上標(biāo)簽，可以看到第一個(gè)高電平是0.323us,這就是我們單片機(jī)里發(fā)的高電平的8位二進(jìn)制顏色的第一位顏色的波形表現(xiàn)，00011101就是我們第一個(gè)燈的綠色數(shù)值。

我們把波形縮小一點(diǎn)看下全部的波形。前8個(gè)第一組波形就是綠色G,第二組就是紅色R,第三組就是藍(lán)色B。

然后我們來(lái)看看第一個(gè)WS2812轉(zhuǎn)發(fā)給第2個(gè)的波形，可以看到只過(guò)了150ns,第二個(gè)WS2812就收到了轉(zhuǎn)發(fā)的波形信號(hào)了！真的很快了。

以上就是我們使用LOTO虛擬示波器對(duì)WS2812B-4的波形分析啦。如果沒(méi)有示波器，只能在單片機(jī)里盲目的調(diào)節(jié)頻率來(lái)適配WS2812的數(shù)據(jù)。而有了LOTO示波器就方便多了，不知道你有沒(méi)有感覺(jué)到示波器的方便呢。

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