カラーLEDテープを手に入れた

出窓 の新アトラクションに
・GitHub - KenKenMkIISR/Bouncing-LED: NeoPixel互換のLEDテープを利用したLEDが跳ねるアニメーション
はいかがかと（モータ駆動系のはうるさいんで）、カラーLEDテープを
手に入れてみました。


うまいこと光るもんですなぁ。

・「シリアルＬＥＤスティック」光らせてみた！ ? スイッチサイエンス マガジン
 　　※7年くらい前に遡れるようです。

制御ICの制御方法がなるほどです。
WS2812B の制御タイミングを見ますと、短パルスと長パルスで
データの0と1を表現。
RGBそれぞれ8ビットのデータをドバ～っとの連続送出。
そのタイミング、データシートにはけっこうキビシイ値が記されていますが、実際は・・・
といいますのが、この記事
・NeoPixel（WS2812B）の制御: 猫にコ・ン・バ・ン・ワ　（WS2812B）の制御をライブラリ無しで行ってみました。
・NeoPixel（WS2812B）の制御 その2　SPIで

Adafruit_NeoPixelライブラリーを使わず、自前で出力ポートを直叩き。
そして、SPIでもってハード的にパルス列を出そうという試み。

自前で制御すれば、Arduinoから離れられます。
28ピンのATmega328Pを使わないでもっと小さいマイコンで制御できるわけ
です。
　　※表示用バッファにRAMが必要ですが、1メートル60LEDの
　　　ものだと、1LEDに3バイトで240バイトのバッファ。
　　　ATtiny85だと512バイトでなんとかなりそう。

ということで、制御波形を見てみました。

まず、これがAdafruit_NeoPixelライブラリーでの制御波形。

これもI/O直叩きですが、Hパルス、Lパルスのパルス幅が仕様通りに
出ている感じです。

これが「猫にコ・ン・バ・ン・ワ」さんのI/O直叩き。


Lレベル部分がずいぶん長くなっていますが、これでもちゃんと制御
されています。

そしてSPIでの制御。
SCKパルスといっしょに見ています。

これもずいぶんLレベル部分が長い。

WS2812Bの制御、Hレベル部分の長短が重要でLレベル部が少々延びても
問題ないのかな？

昔のデータシートと新しいデータシートで値が変わっています。

パルス列のデューティーで判断してるんじゃ「TH」のパルス幅で
0/1を見ているのかな？
T0L、T1Lとももっと長くしてもOKなようです。

※ATmega328pのSPIについて
SPIを使っての転送タイミングを見ていて・・・
　「送信後の待ちってこんなにかかるの？」
っと、疑問に思ったんでちょっとテストプログラムを
書いてみました。

まず、関連するI/Oポート

    PORTB = 0b00010011;     // data/pull up
    DDRB  = 0b00101100;     // port in/out指定
    //          |||||+----  PB0  IO8    in  -
    //          ||||+-----  PB1  IO9    in  -
    //          |||+------  PB2  IO10   out /SS (L)
    //          ||+-------  PB3  IO11   out MOSI →★LED接続
    //          |+--------  PB4  IO12   in  MISO (pull up)
    //          +---------  PB5  IO13   out SCK

そしてSPI回りのイニシャル。

    SPCR  = 0b01010100;
    //        ||||||++----  SPR  fosc/2
    //        |||||+------  CPHA sck位相 SCH↑で出力確定
    //        ||||+-------  CPOL sck極性 mode1
    //        |||+--------  MSTR 主装置で
    //        ||+---------  DODR MSBから出力
    //        |+----------  SPE  SPI許可
    //        +-----------  SPIE 割り込みなしで
    SPSR  = 0b00000001;
    //        ||     +----  SPI2X fosc/2で
    //        |+----------  WCOL
    //        +-----------  SPIF SPI完了割り込みはなし

LEDデータバッファの転送ルーチン

void ledshow(void)
{
word i;
byte j;
byte d;
    cli();                  // 割り込み禁止
    for(i = 0; i < (LED_N * 3); i++){   // LEDの数*G,R,B
        d = led_bff[i];
        for(j = 0; j < 8; j++){         // 8bit loop
          if(d & 0x80)      SPDR = LED_1;   // H
          else              SPDR = LED_0;   // L
          d <<= 1;                          // MSBから出力
          PD7_H;                            // (!!!)
          while(!(SPSR & (1 << SPIF)));     // SPI送信完了待ち
          PD7_L;                            // (!!!)
        }
    }
    sei();                  // 割込許可
}

送信完了待ちのタイミング、D7ポートをH/Lして待ち時間を
見られるようにしています

その結果。


SPI完了の待ち時間だけでなく8回loopの処理時間も
大きいようです。　（しかし、どうしようもない）
クロックパルスが8MHzですんで。
これが限界かな。
　　※D7ポートへのテストパルス、これのH/Lだけで
　　　２クロック＋2クロック、0.25usかかっています。

「猫にコ・ン・バ・ン・ワ」さんのSPIでの描画ルーチンは
こんな具合。

void NeoUpdate() {
  // ピクセル数x24ビット送信
  for (uint8_t i = 0; i < PIXCELNUM*3; i++) {
    for (uint8_t j = 0; j < 8; j++) {
      SPDR = buf[i] & (0x80>>j) ? NEOSPI_1:NEOSPI_0; // SPIデータ送信
      while(!(SPSR & (1 << SPIF))) ;                 // 送信完了待ち
    }
  }
}

8回ループ内にバッファメモリの読み出しと0x80のシフト操作が
入っています。
毎回これが実行されるので遅くなっているのでしょう。

自由にタイミングを作れる出力ポート直叩きのほうが
よさそうです。