【DFRobot Beetle ESP32-C3开发板试用体验】Arduino编程控制WS2812B炫彩LED

我最近分享的一篇文章中 Debian-StarFive下的SPI驱动WS2812B炫彩灯珠 中，在Linux下，通过SPI来驱动WS2812B炫彩LED灯珠，感兴趣的同学可以前往了解，其中讲了给WS2812B发送数据的具体情况。
而在DFRobot Beetle ESP32-C3的Arduino编程中，得益于Arduino IDE强大的扩展功能，我们可以用第三方的扩展库，来很方便的控制WS2812B。
在这个分享中，使用的是Adafruit_NeoPixel，关于其详细资料，可以查看官方页面：Adafruit NeoPixel Library

WS2812B炫彩LED可以很灵活的组成各种实际所需要的形状，如条带状、环形、点阵，单颗也可以使用。
我这次所使用的，是一块8*8点阵的WS2812B炫彩LED点阵板：


背面结构如下：


WS2812B炫彩LED很神奇，不管是1颗LED的控制，还是上千颗LED的控制，都只需要1根数据线即可，也就是上面板子背面的DIN。
多块这样的单体，还能够连接起来，前者的DOUT，连接到后者的DIN。实际上，相邻的两颗之间，也是这么连接的。


这款8*8的点阵板，每一颗灯珠都是可以单独控制的，所以有先后顺序，按照下面的顺序进行控制。


通过1根线，发送控制数据给WS2812B，需要较高的数据发送速度，所以通常使用SPI接口发送。
查看DFRobot Beetle ESP32-C3的官方资料，了解引脚的具体定义情况：


通过上图，可以了解到，D6可复用为SPI的MOSI，用于发送数据，因此，可以将该引脚与WS2812B点阵板的DIN连接。

另外，WS2812B的工作电压为5V，而每个红色、绿色和蓝色LED需要大约20mA，或者在全亮度下每个LED总共60mA，如果8*8共64颗灯珠都点到最亮，那将需要60*64=3840A的电流，这样严重超过DFRobot Beetle ESP32-C3的输出电流，产生不可预料的结果。因为 DFRobot Beetle ESP32-C3 的最大输出电流为500 mA。
所以，使用WS2812B的时候，如果是单颗的，使用开发板自身供电，没有问题。如果使用多颗，则一定要使用专门的外接电源。
在我的这个实例中，我使用了一个USB2TTL的电源引脚，来为WS2812B点阵供电。

最终，具体的连线如下：


做好以上连线后，就可以使用Arduino IDE进行编程了。
在具体编程之前，需要现在Arduino IDE中安装Adafruit NeoPixel。
在Arduino IDE的库管理界面中，搜索Adafruit NeoPixel并安装如图所示的扩展库即可：


在了解了 Adafruit NeoPixel 的具体使用后，编写如下的程序：
代码文件：

ESP32_NeoPixel_WS2812B.zip (1.21 KB)
(下载次数: 8, 2022-6-19 23:52 上传)

代码展示：


编写好代码，按照以下参数设置，编译下载，就能看到效果：


在上述代码中，包含了如下三个部分的内容：

• 串口调试信息输出：使用较为简单，不详细说明，可以自己查看Arduino资料了解
• 控制板载LED：端口为D10，根据idx奇偶点亮或者熄灭
• Adafruit NeoPixel 控制WS2812B
  

Adafruit NeoPixel 部分的重点如下：
1. 初始化控制实例：

1. Adafruit_NeoPixel pixels(NUMPIXELS, PIN_NEOPIXEL, NEO_GRB + NEO_KHZ800)

传入的参数为LED灯珠数，控制引脚，以及信息传输的频率(不用修改)。
8*8的点阵，灯珠数为64各。
根据前面了解DFRobot Beetle ESP32-C3的资料和连线，控制引脚为D6

2. 开始控制：


3. 设置亮度：
最大值为255，也就是0xff，表示最亮。

4. 设置全部灯珠的颜色：
直接使用6位16进制数，每两位控制一个颜色，分别为RGB。
当使用0x000000时，表示没有颜色，也就是熄灭；
当使用0xFF0000是，表示红色R最亮。
此处的fill，表示控制所有的灯珠，而不是控制单个。

5. 清除当前灯珠颜色设置：


6. 设置单颗灯珠的颜色：
idx表示第几颗灯珠，从0开始；因为是8*8的点阵，所以最大值为63
而pixels.Color，分别则设置RGB三种颜色，最大为255，也就是0xff。

7. 让灯珠真正显示生效：



代码的整体逻辑结构，也相对比较简单，就是每次循环，先熄灭上一颗灯珠，然后点亮当前指向的灯珠，颜色使用了一定的随机。
显示完成后，指向下一颗灯珠；如果达到了最大值，则从0重新开始。

下载完成后，打开串口，也可以看到输出的调试信息：


具体的呈现效果，如视频所示。

如果你还会一些数学函数的话，那么可以用数学函数，生成心形图案的坐标，对照到8*8点阵上，那么就能在情人节，给你最心爱的Ta，表达心意了。当然，如果不会没关系，可以提前用纸对着8*8点阵，描绘心形图案，记录下对应的LED灯珠的位置，在点亮对应的灯珠也是可以的。