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文章 29
原创 29
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原创 ESP32开发之WS2812B控制

 2025-6-9 22:37  929 0 1 分类: MCU/ 嵌入式文集: ESP32

WS2812B数据手册重点摘录
硬件电路
Remote Control Transceive(RMT)概念
RMT的相关API函数
一段简单的控制WS2812B的应用举例
总结

WS2812B数据手册重点摘录

WS2812的数据手册还是很好找的，可以直接去立创商城输入型号就可以找到。

重点一：引脚结构

VDD:供电输入；DI：数据输入；DO：数据输出(用于级联)；GND：供电地

fig:

重点二：供电

如图供电5V足够了

fig:

重点三：数据结构

每个颜色数据为8bit

fig:

重点四：数据传输波形

波形图还是很明了易懂的，类似于NEC编码方式。根据数据传输定义，可以知道咱们需要给它的控制信号是1MHz的。

fig:

重点五：厂商给的设计建议

一定要看，厂商一般都会做大量的测试，他们的建议是最好的参考标准。这个器件的手册还是很详细的，如图的1、2条说明仔细看。

fig:

电路图

根据器件的数据手册，可以很轻松的绘制电路图

fig:

Remote Control Transceive(RMT)概念

背景：还记得在上次的呼吸灯么？通过ESP32自带的LEDC控制器实现的呼吸灯还是很轻松的。通过对WS2812B的数据手册阅读，可以发现对它的驱动其实也是PWM，是否也可用LEDC呢？答案是不行的，在使用LEDC产生PWM的时候可以发现，PWM的占空比是不可控的(无法控制其之发送一段PWM)。由WS2812B的传输波形可知，其需要的波形是一段的且每个周期是可控的。

引入：根据WS2812B的传输波形特征，发现ESP32中有一个Remote Control Transceive的外设控制器，结合安可信官网的知识解读，这个RMT是控制WS2812B的不二之选。且在RMT的案例库中有一个控制WS2812这类LED的例程，路径如下：

例程内容较为复杂，初学者一时半会很难明白其中的逻辑。在此，我做一个简单的实现例程，

RMT的概念：RMT是一个红外发射和接收控制器，数据格式灵活，可以发送或接收多种类型的信号。它有自己的数据模式，叫做RMT符号。每个符号由两对两个值组成，每对中的第一个值是一个 15 位的值，表示信号持续时间，以 RMT 滴答计。每对中的第二个值是一个 1 位的值，表示信号的逻辑电平，即高电平或低电平。这个格式非常适合控制WS2812B .

fig:

其他具体信息可以查看官方手册https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/zh_CN/v5.4.1/esp32/api-reference/peripherals/rmt.html

RMT的相关API函数

目前只用到了RMT的发送，所以只说明发送的API函数

RMT发送通道配置结构体

typedef struct {
    gpio_num_t gpio_num;        /*所要映射的GPIO口，不使用时设置为-1*/
    rmt_clock_source_t clk_src; /*RMT通道所使用的时钟源 */
    uint32_t resolution_hz;     /*此通道的时钟分辨率 */
    size_t mem_block_symbols;   /*内存块大小，如果启用了DMA，则该字段可以控制内部DMA缓冲区大小，建议设置1024；如果未启用DMA，则至少设置为64。不是所有通道都支持DMA，具体要查看芯片的TRM文档*/
    size_t trans_queue_depth;   /*设置后台等待处理的事务数量*/
    int intr_priority;          /*设置中断优先级 */
    struct {
        uint32_t invert_out: 1;   /*设置是否反转输出信号*/
        uint32_t with_dma: 1;     /*是否开启DMA */
        uint32_t io_loop_back: 1; /*是否返回给输入，作为换回测试 */
        uint32_t io_od_mode: 1;   /*设置GPIO是否作为开漏模式 */
    } flags;                      /*!< TX channel config flags */
} rmt_tx_channel_config_t;

分配和初始化TX通道

esp_err_t rmt_new_tx_channel(const rmt_tx_channel_config_t *config, rmt_channel_handle_t *ret_chan)
/*第一个参数是 rmt_tx_channel_config_t定义并填充的结构体变量，第二个参数是此函数返回的RMT通道句柄，需要使用rmt_channel_handle_t先声明一个变量*/

使能通道和禁用通道

//使能
esp_err_t rmt_enable(rmt_channel_handle_t channel) //参数为rmt_new_tx_channel返回的RMT通道句柄
//禁用
esp_err_t rmt_disable(rmt_channel_handle_t channel)//参数为rmt_new_tx_channel返回的RMT通道句柄

设置RMT符号格式，即输出什么样的信号

typedef struct {
    rmt_symbol_word_t bit0; /*RMT符号的bit0字节格式 */
    rmt_symbol_word_t bit1; /*RMT符号的bit1字节格式*/
    struct {
        uint32_t msb_first: 1; /*最先编最高有效位*/
    } flags;                   /*编码配置状态 */
} rmt_bytes_encoder_config_t;

typedef union {
    struct {
        uint16_t duration0 : 15; /* level0 持续时间*/
        uint16_t level0 : 1;     /*Level0的电平值*/
        uint16_t duration1 : 15; /*level1 持续时间*/
        uint16_t level1 : 1;     /*Level1的电平值 */
    };
    uint32_t val; /* 与RMT 符号等价的无符号值 */
} rmt_symbol_word_t;

创建字节编码器

esp_err_t rmt_new_bytes_encoder(
    const rmt_bytes_encoder_config_t *config, //创建好的 rmt_bytes_encoder_config_t的结构体变量
    rmt_encoder_handle_t *ret_encoder//返回的编码器句柄，需要在调用前创建 rmt_encoder_handle_t变量
)

发送配置结构体

typedef struct {
    int loop_count; /*循环次数 ，设置为-1则无限循环*/
    struct {
        uint32_t eot_level : 1;         /*发送结束后输出的电平 */
        uint32_t queue_nonblocking : 1; /*设置当传输队列满的时候该函数是否需要等待 */
    } flags;                            /*!< Transmit specific config flags */
} rmt_transmit_config_t;

启动发送

esp_err_t rmt_transmit(
    rmt_channel_handle_t tx_channel,//发送通道句柄
    rmt_encoder_handle_t encoder, //编码器句柄
    const void *payload, //指向需要发送的值
    size_t payload_bytes, //发送的值的大小
    const rmt_transmit_config_t *config//发送的配置结构体
)

一段简单的控制WS2812B的应用举例

/**
 * Copyright (C) 2024-2034 HalfMoon2.
 * All rights reserved.
 * 
 * @file 	 Filename without the absolute path
 * @brief 	 Brief description
 * @author 	 HalfMoon2
 * @date 	 2025-06-05
 * @version	 v0.1
 * 
 * @revision history:
 * 	 2025-06-05 - Initial version.
 */
#include <stdio.h>
#include "driver/rmt_common.h"
#include "driver/rmt_tx.h"
#include "driver/rmt_encoder.h"
#include <freertos/FreeRTOS.h>
#include <freertos/task.h>

void app_main(void)
{
	uint8_t value[3]={0x0f,0xb0,0x01};
	rmt_channel_handle_t tx_chan = NULL;
	rmt_tx_channel_config_t tx_chan_config = {
		.clk_src = RMT_CLK_SRC_DEFAULT,   // 选择时钟源
		.gpio_num = 48,                    // GPIO 编号
		.mem_block_symbols = 64,          // 内存块大小，即 64 * 4 = 256 字节
		.resolution_hz = 10 * 1000 * 1000, // 10 MHz 滴答分辨率，即 1 滴答 = 100ns
		.trans_queue_depth = 4,           // 设置后台等待处理的事务数量
		.flags.invert_out = false,        // 不反转输出信号
		.flags.with_dma = false,          // 不需要 DMA 后端
	};
	ESP_ERROR_CHECK(rmt_new_tx_channel(&tx_chan_config, &tx_chan));
	rmt_encoder_handle_t rmt_encoder=NULL;
	rmt_bytes_encoder_config_t rmt_bytes_encoder={
		.bit0={
			.level0=1,
			.duration0=0.3*10000000/1000000, //T0H
			.level1=0,
			.duration1=0.6*10000000/1000000, //T0L
		},
		.bit1={
			.level0=1,
			.duration0=0.6*10000000/1000000, //T1H
			.level1=0,
			.duration1=0.3*10000000/1000000, //T1L
		},
		.flags={
			.msb_first=1,
		}
	};

	rmt_new_bytes_encoder(&rmt_bytes_encoder,&rmt_encoder);
	
	rmt_transmit_config_t rmt_transmit_config={
		.loop_count=0,
	};
	
	ESP_ERROR_CHECK(rmt_enable(tx_chan));
	ESP_ERROR_CHECK(rmt_transmit(tx_chan,rmt_encoder,value,sizeof(value),&rmt_transmit_config));
}