如何去制作一种基于STM32F103的电脑屏幕氛围灯

　　想法来源：笔者之前逛某宝时候，发现有个贴在电脑屏幕四周的灯带，并且灯带会随着电脑屏幕颜色变化而变化，当时就在心中就埋下了DIY的想法，直到后来帮老师做东西，得到了一些边角料，于是下决心干它！
　　软件
　　下位机
　　本次采用WS2812灯带，所以首先要将其驱动点亮。
　　于是查阅WS2812的数据手册，其驱动时序如下图。
　　
　　网上有很多驱动方法，有SPI、PWM、定时器等，但是本次笔者采用最简单的IO翻转来驱动它，上面提到其他方法请读者自行搜索查阅。
　　#ifndef __WS2812_H
　　#define __WS2812_H
　　#include “sys.h”
　　#define LED_Nums 60
　　#define RGB_LED_HIGH PAout（8）=1
　　#define RGB_LED_LOW PAout（8）=0
　　void RGB_LED_Init（void）;
　　void RGB_LED_Write0（void）;
　　void RGB_LED_Write1（void）;
　　void RGB_LED_Reset（void）;
　　void RGB_LED_Write_Byte（uint8_t byte）;
　　void RGB_LED_Write_24Bits（uint8_t red， uint8_t green， uint8_t blue）;
　　void RGB_LED_Show（uint8_t dat［］）;
　　#endif
　　```c
　　#include “WS2812.h”
　　#include “delay.h”
　　void RGB_LED_Init（void）
　　{
　　GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
　　RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_GPIOA， ENABLE）;
　　GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
　　GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
　　GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
　　GPIO_Init（GPIOA， &GPIO_InitStructure）;
　　GPIO_SetBits（GPIOA， GPIO_Pin_8）;
　　}
　　void RGB_LED_Write0（void）//WS2812写0码
　　{
　　RGB_LED_HIGH;
　　__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;
　　__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;
　　__nop（）;__nop（）;
　　RGB_LED_LOW;
　　__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;
　　__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;
　　__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;
　　}
　　void RGB_LED_Write1（void）//WS2812写1码
　　{
　　RGB_LED_HIGH;
　　__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;
　　__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;
　　__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;
　　__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;
　　__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;
　　__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;__nop（）;
　　RGB_LED_LOW;
　　__nop（）;__nop（）;
　　}
　　void RGB_LED_Reset（void）//WS2812复位操作
　　{
　　RGB_LED_LOW;
　　delay_us（80）;
　　}
　　void RGB_LED_Write_Byte（uint8_t byte）//WS2812写1字节
　　{
　　uint8_t i;
　　for（i=0;i《8;i++）
　　{
　　if（byte&0x80）
　　{
　　RGB_LED_Write1（）;
　　}
　　else
　　{
　　RGB_LED_Write0（）;
　　}
　　byte 《《= 1;
　　}
　　}
　　void RGB_LED_Write_24Bits（uint8_t red， uint8_t green， uint8_t blue）//WS2812写1个像素点
　　{
　　RGB_LED_Write_Byte（green）;
　　RGB_LED_Write_Byte（red）;
　　RGB_LED_Write_Byte（blue）;
　　}
　　void RGB_LED_Show（uint8_t dat［］）//WS2812写多个个像素点
　　{
　　int16_t i;
　　RGB_LED_Reset（）;
　　for（i=0; i《LED_Nums; i++）
　　{
　　RGB_LED_Write_24Bits（dat［3*i］， dat［3*i+1］， dat［3*i+2］）;
　　}
　　RGB_LED_HIGH;
　　}
　　在源文件中，为了提高STM32的IO翻转速度，采用了位带输出，然后再使用_nop（）;来调整延时，使其满足WS2812驱动信号的要求。有条件的可以使用逻辑分析仪或示波器来调整延时。这个笔者当时调整了有一会时间，需要点耐心。
　　
　　
　　本次的电脑屏幕氛围灯，单片机采用串口与PC通信。
　　接下来是串口接收程序。
　　void USART1_IRQHandler（void）//串口1中断服务程序
　　{
　　static uint8_t k=0，i=0，rebuf［3*LED_Nums+2］={0};
　　if（USART_GetITStatus（USART1， USART_IT_RXNE） ！= RESET）
　　{
　　rebuf［k++］ = USART_ReceiveData（USART1）;//读取接收到的数据
　　if（！（rebuf［0］==0xaa））//如果帧头错误，清缓存
　　{
　　k = 0;
　　rebuf［0］=0;
　　printf（“err！！！”）;
　　}
　　if（k == 3*LED_Nums + 2）//数据接收完毕
　　{
　　if（rebuf［3*LED_Nums + 1］ == 0x55）//判断帧尾
　　{
　　for（i = 1; i《3*LED_Nums + 1; i++）
　　{
　　LED_data［i-1］ = rebuf［i］;
　　show_flag = 1;
　　}
　　}
　　k=0;//清缓存
　　}
　　}
　　}
　　串口程序，是随便找个串口中断接收的例程修改的，只需修改串口中断服务函数即可。可以看到，本次笔者自定义了一个简单的通信协议，其为0xaa，R，G，B，R，G，B…，0x55。
　　主程序也很简单，如下。
　　while（1）
　　{
　　if（show_flag==1）
　　{
　　RGB_LED_Show（LED_data）;
　　show_flag=0;
　　printf（“show ok！”）;
　　}
　　}
　　自此，下位机的程序编写完毕。接下来，我们只需要让电脑通过串口向单片机发送相应像素点的颜色值即可。
　　上位机
　　本次上位机采用C#开发，这次也算我自学C#编程的一个练习项目。笔者主要是想学成后，可以自己做电脑与单片机的基础通信，其他东西都是需要用时，参考大佬的程序，一点一点修改成自己想要的样子。
　　上位机主要是串口通信部分和屏幕颜色获取部分。
　　颜色获取程序如下。
　　int len = 60; //设置像素点
　　Byte lightness = Convert.ToByte（textBox1.Text）; //获取亮度设置
　　int x = 0， y = 200; //截图起始点
　　Bitmap RGB_Led = new Bitmap（1920， 1）;
　　Graphics g = Graphics.FromImage（RGB_Led）;
　　Byte［］ fram_data = new Byte［3］;
　　Byte［］ GRB_data_last = new Byte［3 * len］;
　　Byte［］ GRB_data_curr = new Byte［3 * len］;
　　Byte RGB_r = 0， RGB_g = 0， RGB_b = 0;
　　fram_data［0］ = 0xAA;
　　fram_data［1］ = lightness;
　　fram_data［2］ = 0x55;
　　//g.CopyFromScreen（new Point（x， y）， new Point（0， 0）， new Size（1， 120））;
　　g.CopyFromScreen（x， y， 0， 0， new Size（1920， 1））;//起始坐标想x，y，取一个1920*1的屏幕图像
　　for （int i = 0; i 《 len; i++）
　　{
　　Color color_start = RGB_Led.GetPixel（16 * 2 * i， 0）; //隔每16点取颜色
　　RGB_r = color_start.R;
　　RGB_g = color_start.G;
　　RGB_b = color_start.B;
　　GRB_data_last［3 * i］ = RGB_r;
　　GRB_data_last［3 * i + 1］ = RGB_g;
　　GRB_data_last［3 * i + 2］ = RGB_b;
　　}
　　serialPort1.Write（fram_data， 0， 1）;
　　//serialPort1.Write（fram_data， 1， 1）;
　　serialPort1.Write（GRB_data_curr， 0， 3 * len）;
　　serialPort1.Write（fram_data， 2， 1）;
　　程序的思路很简单，就是定时获取屏幕固定像素点的颜色的RGB分量，然后按之前设计通信协议发送给单片机。具体的也不细讲了，上位机还有很多没有完善的地方，比如现在实现获取一个像素点，更好的是获取一块区域的像素点的颜色平均值，另外为了灯条显示效果更加顺滑，对获取到颜色数据也需要一些算法来处理。
　　不过，网上专门的取色软件Prismatik。它是我做完这个练习项目后才看到的。我也下载该软件测试过，发现其有一点不稳定，串口数据经常中断。不过，看其他人配合Arduino做出来效果还不错，不知道是我哪里出现了问题。
　　上位机运行结果如下。
　　
　　硬件
　　硬件部分，我打了一块小驱动板，顺便也是为了验证自己的一些想法，方便以后设计电路的时候参考。
　　一是，USB转串口芯片采用CH340E，它不需要外部晶振，体积也很小。
　　二是，串口和SWD下载接口共用Type-C接口，通过拨码开关进行选择。
　　总结一下，最后的效果并不是很理想，程序算法还需要优化，有机会我也再尝试Prismatik软件，因为它的效果确实可人。