Witam
Niedawno dostałem w prezencie taśmę LED. Diody podobne do WS2812 ale nieco inne.
Nazywają się APA102C i poza bardzo podobnym wyglądem mocno różnią się od WS'ów.
Pierwszą, główną różnicą jest sposób sterowania. W WS'ach mamy własnościowy protokół NZR, używający tylko jednej linii danych.
APA102 używa okrojonego SPI... Tak właśnie SPI. Czyli mamy linię danych (MOSI) oraz linię zegarową (SCK).
Na pierwszy rzut oka to komplikacja. Ale za tym idą poważne implikacje.
Otóż AP102 kompletnie jest niewrażliwa na zaburzenia czasów podczas transmisji. W WS'ach jest to kluczowe zagadnienie i ich protokół jest dość wymagający. Pierwszą rzeczą jest to, że nie można ani na chwilę (dłuższą niż 10 us) przerwać transmisji, więc na czas wykonywania transmisji do taśmy led muszą zostać wyłączone przerwania.
APA102 nie ma na tym polu problemów. Ponieważ dane z linii MOSI są zapisywane do rejestru tylko w chwili gdy na wejściu SCK pojawia się zbocze narastające. Powoduje to, że można przerwać transmisję w trakcie a za chwile ją wznowić. Co więcej, możemy nawet w trakcie zmieniać częstotliwość pracy SPI.
Co więcej. Częstotliwość sygnału SCK może być właściwie dowolna. Ograniczona rozmywaniem się sygnału przez działanie pojemności pasożytniczych. Ostatnie testy wykonywałem na SCK pracującym z częstotliwością 10 MHz i pasek radzi sobie z tym doskonale. W sieci znajdują się doniesienia o poprawnym sterowaniu diod przy częstotliości SCK nawet 60 MHz i to przy logice 3,3 V, Np. Sterowanie z Raspberry czy BeagleBone lub innych ARMOwych systemów używających systemu operacyjnego.
Kolejną rzeczą, która jest novum w tych diodach to protokół trasmisji.
WSy używały 24 bitowej reprezentacji w organizacji GRB.
APA używa 32 bitowej w kolejności BGR. Kolory są kodowane na 3 bajtach ale pozostaje nam jeszcze jeden bajt (pierwszy w kolejności).
Jego funkcją jest oznaczenie początku transmisji danych pojedynczej diody, (trzy najstarsze bity ustawione na 111) oraz zawiera na najmłodszych 5 bitach (32 wartości) ustawienie globalnej luminancji diody. Mamy więc normalnie sterowane 256 poziomów PWM dla każdego koloru składowego, oraz globalnie dla całej diody jeszcze 5 bitową reprezentacje jasności ogólnej jednocześnie dla 3 kanałów.
Różnice w protokole jednak się na tym nie kończą.
Otóż paczka danych (komplet ramek dla całej taśmy) też ma oznaczony początek i koniec. Dzięki temu możliwa jest całkowita odporność na opóźnienia w transmisji.
Paczka danych musi zaczynać się od 4 bajtów o wartości zero następnie dopiero możemy wysyłać do diod kolejne 4 bajtowe ramki opisane powyżej.
Koniec ramki to nieco inna sprawa. Dokumentacja mówi o wysłaniu 4 bajtów złożonych z samych jedynek, jednak nie jest to do końca prawda...
Tak na prawdę wartości bitów ramki końcowej mogą być dowolne. Ja wysyłam zera.... Natomiast liczba bitów końca jest nieco źle opisana w dokumentacji. Nalezy bowiem wysłać tyle bitów ile wynosi liczba diod w pasku podzieloną przez dwa.
Dziwne... Ale wynika to ze sposobu działania tych diod. Każda dioda na swoim wyjściu neguje sygnał zegarowy, co powoduje przesuniecie się zbocza narastającego o pół okresu. Zadaniem ramki końcowej jest wysłać tyle impulsów zegarowych, żeby rejestry przesuwające w sterownikach diod mogły wprowadzić wszyskie ramki danych. Wydaje się to może zawiłe i jakby sztucznie skomplikowane, jednak ma to poważne uzasadnienie. Dzięki rozwiązaniu z negacją nie ma potrzeby odtwarzania przez sterowniki sygnału zegarowego co gwarantuje niezależność pracy w zakresie różnych częstotliwości sygnału zegarowanego.
Ciekawostką jest zawrotna szybkość PWM - ponad 19 kHz !
Minusem tych diod jest ich cena (nawet 5 większa niż WS'ów), oraz słaba dostępność w Polsce. WS2812b jednak króluje
Zamieszczam bardzo wstępną wersję biblioteki (wzorowanej na bibliotece Mirka do Ws'ów) z dodaną obsługą HSV.
Używam sprzętowego SPI, choć oczywiście można zrobić to programowo.
Na pewno da się to jeszcze zoptymalizować. Przedewszystkim funkcje liczące wektory RBG z przestrzeni HSV są nieoptymalne bowiem używają
zmiennych 16 bitowych. Co w praktyce przy takich zastosowaniach jak animacje jest zbytkiem.
Obiecuje sobie, ale ciągle bark czasu, że przerobię bibliotekę FASTLED do Arduino, która zawiera bardzo szybkiej funkcje HSV pracujące na wyłącznie na zmiennych 8 bitowych.
Może ktoś zetknął się z tymi diodami... Może ma jakieś sugestie.
Kanał - ATNEL tech-forum
Zaloguj
Zarejestruj
Informacje o cookies
FAQ
Szukaj
praktycznie żaden problem. Przy okazji można wtedy działać i na SPI sprzętowym i programowym ....
