深入解析：【普中ESP32S3开发攻略--基于Arduino】-- 第 15 章 RGB彩灯实验
(1)实验平台：
普中ESP32S3开发板
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本章来学习使用 Arduino 控制 WS2812B RGB 彩灯，实现任意颜色显示。本章分为如下几部分内容：
15.1 实验介绍
15.1.1 实验简介
WS2812B 是一款智能控制 LED 光源，控制电路和 RGB 芯片集成在一个5050组件的封装中。内部包括智能数字端口数据锁存器和信号整形放大驱动电路。其管脚图如下：
可将多个 RGB 灯珠级联，市面上的 RGB 彩灯带也是这样级联的，如下所示：
这样 ESP32 只需要通过 1 个 GPIO 口就可以控制数十上百的灯珠。注意：级联的灯珠越多，所需电流就越大，如果数量很多的情况，建议外接5V 电源，然后与开发板共 GND 即可。
我们知道颜色是由最基本的三种颜色的不同亮度混合出新颜色。这3 个最基本的颜色顺序分别是红，绿，蓝（RGB）。这里每个颜色的亮度级别从0-255,0表示没有，255 表示最亮。如（255,0,0）则表示红色最亮。GPIO 口就是将这些数据逐一发送给 WS2812B RGB 彩灯。
15.1.2 实验目的
使用 ESP32 控制 RGB 彩灯循环变化颜色。
15.1.3 Arduino 函数使用
WS2812B 是一种常用的 RGB 灯，在 Arduino IDE 平台，可在库管理器中搜索其对应的驱动包，可通过搜索“Adafruit_NeoPixel”安装。如下：
也可以通过我们下载好的.ZIP 固件包离线安装，具体方法如下：
在软件中选择"项目"-->"导入库"-->"添加.ZIP 库..."，将工程路径下"Adafruit_NeoPixel-1.11.0.zip"安装即可。有关驱动包常见的几种安装方式，前面我们也介绍过。
在使 Adafruit NeoPixel Library 用配置 WS2812 的时候首先需要实例化一个 Adafruit_NeoPixel 类，例如：
/*
参数 1 WS2812 的数量
参数 2 Arduino 引脚号（WS2812 DI 口与 Arduino 相连的引脚号）
参数 3 像素类型标志，根据需要一起添加:
NEO_KHZ800 800 KHz 比特流 (大部分的 NeoPixel 产品，如w/WS2812 LEDs)
NEO_KHZ400 400 KHz (classic 'v1' (not v2) FLORA pixels, WS2811 drivers)NEO_GRB GRB顺序的像素流方式(大部分 NeoPixel 产品)
NEO_RGB RGB 顺序的像素流方式 (v1 FLORA pixels, not v2)
NEO_RGBW RGBW 顺序的像素流方式 (NeoPixel RGBW products)
*/
Adafruit_NeoPixel pixels(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);实例化完成后需要通过 Adafruit_NeoPixel 类中的begin()方法完成类的初始化操作。例如：pixels.begin();。
下面简单介绍一下 Adafruit_NeoPixel 类中常用的一些方法。
15.1.3.1 clear()函数
用 0 填充整个像素条，即关闭所有 WS2812 灯珠。函数原型：
void clear(void)15.1.3.2 Color()函数
设置 RGB 的值，从 0,0,0 到 255,255,255。返回的是32 位压缩RGB 值，然后可以将其分配给 a 变量，供以后使用或传递给 setPixelColor()函数。函数原型：
uint32_t Color(uint8_t r, uint8_t g, uint8_t b)15.1.3.3 setPixelColor()函数
使用 32 位“打包”RGB 或 RGBW 值设置像素的颜色。n 为像素索引，从0开始。c 为 32 位的颜色值。函数原型：
void setPixelColor(uint16_t n, uint32_t c)15.1.3.4 fill()函数
使用一种颜色填充新像素条的全部或部分。c 为 32 位的颜色值。first 为要填充的第一个像素的第一个索引，从 0 开始，如果未指定，则默认从0 索引开始。count 为要填充的像素数，为正值。当是 0 或未指定将填充到条形图的末尾。函数原型：
void fill(uint32_t c, uint16_t first, uint16_t count)15.1.3.5 begin()函数
配置 WS1280 输入引脚（即对应单片机的引脚）。函数原型：
void begin(void)15.1.3.6 show()函数
将 RAM 中的像素数据传输到新像素。（注：在大多数体系结构中，中断是暂时禁用的以便实现正确的新像素信号定时。这意味着 Arduino millis()和micros()函数，它们需要中断时，会丢失一小段时间间隔函数被调用(大约每30微秒一 RGB 像素，每 40 微秒一 RGBW 像素)。）函数原型：
void show(void)15.1.3.7 ColorHSV()函数
将色调、饱和度和亮度转换为压缩的 32 位 RGB 颜色，可将该函数返回值传递给 setPixelColor()或其他与 rgb 作为输入的函数。hue，色调，为一个无符号的 16 位值，从 0 到 65535，表示一个完整色轮的回路；sat 为饱和度，8 位值，范围为 0 到 255，默认值为 255；val，亮度，8 位值，0 到255(最大或全亮度)。如果未指定，默认值为 255。函数原型：
uint32_t ColorHSV(uint16_t hue, uint8_t sat, uint8_t val)15.2 硬件设计
本实验使用到硬件资源如下：
（1）RGB 彩灯
（2）ESP32 GPIO
RGB 彩灯电路如下：
由图可知，J5 端子的 WS_DQ 脚为 RGB 彩灯控制口，可将该引脚与ESP32的GPIO 连接。
15.3 软件设计
下面我们打开“\4--实验程序\1--Arduino 实验\1--基础实验\13-RGB 彩灯实验”程序，控制代码在 main.ino 中，代码如下：
/* 深圳市普中科技有限公司（PRECHIN 普中）
* 在线视频：https://space.bilibili.com/2146492485/video
技术支持：www.prechin.net
*
* 实验名称：RGB彩灯实验
*
* 接线说明：RGB彩灯模块-->ESP32 IO
* WS-->(16)
*
* 实验现象：程序下载成功后，RGB彩灯循环变化颜色
*
* 注意事项：需要在软件中选择"项目"-->"导入库"-->"添加.ZIP库..."，将工程路径下"Adafruit_NeoPixel-1.11.0.zip"安装即可。
*
*/
#include "public.h"
#include
// 设置灯珠数量
#define NUMPIXELS 1
// 设置输出数据引脚
#define PIN_NEOPIXEL 16
// 初始化灯珠控制实例
Adafruit_NeoPixel pixels(NUMPIXELS, PIN_NEOPIXEL, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
// 启动设置
void setup() {
// 调试串口速率设置
Serial.begin(115200);
// 灯珠控制开始
pixels.begin();
// 设置亮度为255
pixels.setBrightness(255);
//将RGB设置为0
pixels.clear();
}
u8 r_value=0;
u8 g_value=0;
u8 b_value=0;
u8 dir=0;
// 循环主体程序
void loop() {
if(dir==0)
{
r_value++;
if(r_value>=255)
{
r_value=0;
dir=1;
}
}
else if(dir==1)
{
g_value++;
if(g_value>=255)
{
g_value=0;
dir=2;
}
}
else if(dir==2)
{
b_value++;
if(b_value>=255)
{
b_value=0;
dir=0;
}
}
//设置颜色
pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(r_value,g_value,b_value));
/*=======================================
全部点亮用该函数
pixels.fill(pixels.Color(c1,c2,c3));
=======================================*/
delay(10);//延时，改变速度
// 显示
pixels.show();
}15.4 实验现象
下载程序前，按照如下接线：
将程序下载到开发板内（可参考“2.2.3 程序下载运行”章节），实验现象：RGB 彩灯循环变换各种颜色。
浙公网安备 33010602011771号