【瑞萨RA6E2】驱动 WS2812 实现 RGB 跑马灯效果

首先说明硬件接线调整：WS2812 灯珠串联时，第一个灯珠的 DI 引脚连接 RA6E2 的 P001 引脚，VCC 接开发板 5V 电源，GND 与开发板 GND 共地，后续灯珠的 DO 引脚连接下一个灯珠的 DI 引脚。

接下来对代码进行拆解说明：

需要包含必要的头文件，hal_data.h用于瑞萨 FSP 框架的硬件初始化及外设控制，string.h用于内存操作函数支持：

#include "hal_data.h"
#include "string.h"

定义硬件相关参数，将 WS2812 的数据引脚改为 P001（对应瑞萨 FSP 的引脚标识为 BSP_IO_PORT_00_PIN_01），灯珠数量为 3 颗，系统主频为 RA6E2 的 120MHz，用于时序计算：

#define WS2812_PIN        BSP_IO_PORT_00_PIN_01
#define WS2812_NUM        3
#define SYS_CLOCK         120000000

WS2812 的通信时序要求严格，需通过 GPIO 模拟高低电平时长。根据手册，T0H 为 0.4μs、T0L 为 0.85μs，T1H 为 0.8μs、T1L 为 0.45μs；120MHz 主频下单个__NOP()指令约 8.33ns，因此通过计数__NOP()指令实现时序控制：

void ws2812_send_bit(uint8_t bit)
{
    if(bit)
    {
        // 发送逻辑1：T1H（0.8μs）高电平，T1L（0.45μs）低电平
        R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, WS2812_PIN, BSP_IO_LEVEL_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();__NOP();__NOP();
        __NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
        
        R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, WS2812_PIN, BSP_IO_LEVEL_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();__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();
    }
    else
    {
        // 发送逻辑0：T0H（0.4μs）高电平，T0L（0.85μs）低电平
        R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, WS2812_PIN, BSP_IO_LEVEL_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();
        
        R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, WS2812_PIN, BSP_IO_LEVEL_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();__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();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
        __NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();__NOP();
    }
}

WS2812 采用 GRB 颜色数据格式，需按绿色、红色、蓝色的顺序逐位发送 24bit 数据，每个颜色分量 8 位，从高位到低位依次传输：

void ws2812_send_pixel(uint8_t g, uint8_t r, uint8_t b)
{
    uint8_t i;
    // 发送绿色分量（高位优先）
    for(i = 0; i < 8; i++) ws2812_send_bit((g << i) & 0x80);
    // 发送红色分量（高位优先）
    for(i = 0; i < 8; i++) ws2812_send_bit((r << i) & 0x80);
    // 发送蓝色分量（高位优先）
    for(i = 0; i < 8; i++) ws2812_send_bit((b << i) & 0x80);
}

批量发送所有灯珠的颜色数据时，需关闭全局中断避免时序被打断，发送完成后恢复中断；最后需输出至少 50μs 的低电平复位信号，确保灯珠锁存数据：

void ws2812_send_all(uint8_t pixels[WS2812_NUM][3])
{
    uint8_t i;
    __disable_irq();  // 关闭全局中断，保证时序完整性
    for(i = 0; i < WS2812_NUM; i++)
    {
        ws2812_send_pixel(pixels[i][0], pixels[i][1], pixels[i][2]);
    }
    __enable_irq();   // 恢复全局中断
    
    // 输出复位信号（低电平持续100μs）
    R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, WS2812_PIN, BSP_IO_LEVEL_LOW);
    R_BSP_SoftwareDelay(100, BSP_DELAY_UNITS_MICROSECONDS);
}

实现跑马灯效果的逻辑：定义颜色数组存储 GRB 格式的红、绿、蓝三色，通过循环变量控制当前点亮的灯珠位置，每次清空所有灯珠颜色后，仅点亮对应位置的灯珠，延时后切换位置形成循环效果：

void rgb_running_light(void)
{
    uint8_t pixels[WS2812_NUM][3] = {0};  // 灯珠颜色缓存数组，初始化为0
    uint8_t pos = 0;                      // 当前点亮的灯珠位置索引
    // GRB格式颜色定义：红色、绿色、蓝色
    uint8_t colors[3][3] = {{0, 255, 0}, {255, 0, 0}, {0, 0, 255}};
    
    while(1)
    {
        memset(pixels, 0, sizeof(pixels));  // 清空所有灯珠颜色数据
        // 设置当前位置灯珠的颜色
        pixels[pos][0] = colors[pos][0];
        pixels[pos][1] = colors[pos][1];
        pixels[pos][2] = colors[pos][2];
        
        ws2812_send_all(pixels);           // 发送颜色数据至灯珠
        // 延时500ms，控制跑马灯切换速度
        R_BSP_SoftwareDelay(500, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);
        
        pos = (pos + 1) % WS2812_NUM;      // 循环切换灯珠位置
    }
}

在瑞萨 FSP 框架的程序入口函数hal_entry中调用跑马灯函数，启动效果：

void hal_entry(void)
{
    rgb_running_light();  // 执行跑马灯逻辑
    
#if BSP_TZ_SECURE_BUILD
    R_BSP_NonSecureEnter();
#endif
}

需注意的是，P001 引脚需在 FSP 配置中设置为输出模式；WS2812 工作时电流较大，建议外接 5V 电源保证供电稳定；若灯珠显示异常，需根据实际硬件时序微调__NOP()指令数量，确保高低电平时长符合要求。