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【分享开发笔记，赚取电动螺丝刀】使用STM32F103的hal库，采用PWM+DMA发送方式驱动WS2812的RGB彩灯

news 来源：原创 2025/5/17 6:56:10

简单和大家介绍一下本文章的主要内容：使用STM32F103C8最小系统板，使用STM32 cubeMX 6.14版本生成底层的驱动库、结合定时器的PWM 输出功能、使用DMA发送数据的方式，驱动WS2812 的RGB三色灯。

本次小的DIY所需的物料：stm32f103c8系统板、DAP调试器（无线版本）、杜邦线（７根）、WS2812　RGB三色灯、

备注：为了调试方便，自己绘制了一块系统板的拓展板，引出了所有的GPIO口。

一：RGB三色灯的介绍：

WS2812俗称：三色 RGB 灯，其中 LED 灯珠内部存在一个芯片控制控制芯片，通讯方式采用单线归零码的方法，使用DIN信号线来发送特定的时序数据，控制灯的工作与否，如果额外增加一路信号线，实现双路信号传输，即使存在某个LED灯异常损坏的时候，也不会影响整体显示效果。

二：WS2812b功能特点：

1.5050 灯珠内部集成高质量外控单线级联恒流 IC和优质 RGB LED 芯片，体积小巧，外围简单。The 5050ball 2.内置 IC恒流精度高，内部 RGB 芯片预先分光处理。发光高度一致，白光效果纯正。3.整形转发强化技术，单线数据传输，可无限级联。4.数据传输频率 800Kbps/秒，可实现画面刷新速率 30 幀/秒时，不小于 1024 点。5.输出端口 PWM 控制能够实现 256 级灰度调节，端口扫描频率 1.5KHz/s。6.采用优化预置 12mA/通道恒流模式，低压驱动级联数量最大化。高恒流精度，片内误差<1.5%,片间误差<3%。 7.内置低压强化模块，VDD在 4.5-5.5V 以上 100%正常工作。8.超强数据整形能力:接受完本单元数据自动将后续数据整形输出。

三：驱动方式：

1.png

驱动的时序图：

2.png

a:LED灯珠主要根据高电平时间判断“0”码和“1”码。高电平时间介于 200ns~410ns,IC判断为“0”码,高电平时间介于 640ns~1000ns,判断为“1”码。 “0”码和“1”码的低电平代表此码结束，准备接收下一数据码。

b:低电平复位时间最小为100us，为了留有余度，一帧数据传输过程中(包括 24bit 和 24bit 之间、bit和 bit 之间)不要中断超过 35us，否则可能会被 IC 认为是RESET。中断时间在 35us之内，控制器可以进行正常数据传输等其他操作。

这里我使用的方式是：改变PWM脉宽的大小，即采用不同占空比的方式实现数据的输出。

四：PWM输出的方式：

之前在论坛分享了定时器输出PWM的方式，链接如下所示：

NUCLEO-U083RC学习历程5-PWM调试-电子产品世界论坛

https://forum.eepw.com.cn/thread/386882/1

这里不同于之前的帖子，这里使用PWM与DMA的方式发送不同的脉宽；

实现的主要思路如下：

采用定时器输出不同脉宽的PWM，并且结合DMA技术能够生成数量和占空比可编程控制的脉冲序列，主要利用DMA的自动数据传输功能，不占据CPU的资源，基本上不用担心被其他的任务打断。当定时器使能DMA时，每次计数器达到溢出值后，软件代码自动通过DMA总线获取新的比较值数据。通过动态改变DMA传输的比较值数据，即可实现每个PWM周期占空比的灵活调整。在本次项目中采用预定义数组存储比较值序列，由DMA控制器按需传输数组元素。通过配置数组长度（控制脉冲数量）和元素数值（决定各周期占空比），最终实现脉冲数量和占空比的双重可编程控制。

几个重要和大家分享一下：

工作机制：定时器溢出触发DMA传输，自动更新比较寄存器

动态调节：差异化的DMA传输数据实现占空比动态变化

实现方式：１：比较值序列存储在预定义数组。２：DMA负责数组元素的自动传输

控制难点：１：数组长度决定输出脉冲数量。２：数组元素值决定单个脉冲占空比

五：STM32 cube MX 软件配置如下：

对于基本的STM32 cube的配置，请大家移步到之前的帖子，这里i就不做介绍：

【DIY手势翻页笔】手势翻页笔-过程贴：使用cubx生成代码点亮板载的LED灯-电子产品世界论坛

https://forum.eepw.com.cn/thread/383040/1

大概的配置过程，如上所示，只是软件程序版本不一致，使用的主控不一致，

这里仅仅说明此处定时器输出PWM的配置图：

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