ATtiny85でカラーLEDテープを光らせてみる: 居酒屋ガレージ日記

2021年2月 3日 (水)

ATtiny85でカラーLEDテープを光らせてみる

『attiny85 ws2812b』と検索すると、ATtiny85マイコンで
カラーLEDテープを制御しているArduino環境とスケッチが見つかります。
私がトライしたのは、素の(Arduinoから離れた)ATtiny85での制御です。

ATtiny85のプログラムはAVR Studioで作成。
　　※ただ・・・使ってるのはV4.19と古～い環境
書き込みはAVRISPmk2とSTK500互換の書き込みツール。

Arduinoから離れますんで便利なライブラリは使えません。
delay関数さえもタイマー割り込みを使って作らなくて
はなりません。

LEDテープを制御する関数は、
「FastLED.h」や「Adafruit_NeoPixel.h」から借りてきます。

ATtiny85をArduino環境でという記事を見てますと、
皆さん「8MHz」で動かしておられます。
しかし、ヒューズビットを書き換えれば内蔵クロックで
16MHzで動かすことができます。
5V電源で動かしますんで、電流消費は気にしない。
早いほうが良っということで。

製作の目的は(とりあえず）女房から依頼の出窓のLEDアトラクション。
　　※光り物はモータ駆動のようにうるさくないので。
・旧ブログの出窓記事

LEDテープをちょん切って3つだけで「色相環データ」を
ぐるぐる回して制御してます。

　　・ダウンロード - tn85_rgb1.txt
　　　　ファイルタイプは.txtですんで.cに変更を

制御タイミングはdelayやmillisは使わずに、1msタイマー
割り込み内でセットするフラグ。
メインルーチンでこのフラグを見てタイミングを計ります。
　　　※delay、簡単なテストプログラムで使うのは構わ
　　　　ないんですがこれで待っている間は、他のことを
　　　　何もできなくなっちゃいます。
　　　　フラグというかイベントで処理を回すと、空き時間
　　　　は他のことができます。

LEDテープへのデータ転送タイミング波形です。

この部分はインライン・アセンブラで記述しています。
Cとの値の受け渡しが難しい。
AVR StudioではうまくいくのにArduino IDEに移すと
エラーが出ちゃうとか。
なかなかややこしいです。

その部分。

/****************************************/
/*      LEDテープ WS2812B 制御          */
/****************************************/
//  LEDの個数などデータ設定
#define LED_N       3           // LEDの数
//  LED制御ポートH/L (直接アドレスを記述 asmの関係で)
#define LED_H       "sbi 0x18, 4"  "\n"     // PB4 H/L
#define LED_L       "cbi 0x18, 4"  "\n"
//  LEDバッファ
byte led_bff[LED_N * 3];        // G,R,B LED輝度データバッファ
//  明るさ
byte led_bright = 255;          // 明るさデータ 0～255
                                // ledsetで使用
/*****  表示実行        *****/
//  led_bffの全データをWS2812Bに転送
//  LED_N : LEDの数(255コまで)
//  LED_H、LED_Lで直接出力ポートの操作を記述
//  0 H:310ns  L:870ns
//  1 H:750ns  L:370ns
void ledShow(void)
{
byte *p;
    PB3_H;                  // (!!!)
    p = led_bff;            // バッファの先頭
    cli();                  // 割り込み禁止
    asm volatile(
            "ldi    r24, %0"            "\n\t"  // LEDの数*G,R,B
        "loop1%=:"                      "\n\t"
            "ld     r25, %a1+"          "\n\t"  // 1バイト読み出し
            "ldi    r18, 8"             "\n\t"  // 8bit loop
        "loop2%=:"                      "\n\t"
             LED_H                              // ※LED出力:H
            "nop"                       "\n\t"
            "nop"                       "\n\t"
            "sbrs   r25, 7"             "\n\t"
             LED_L                              // ※0の時:L
            "nop"                       "\n\t"
            "nop"                       "\n\t"  // 時間調整
            "nop"                       "\n\t"
            "nop"                       "\n\t"
            "nop"                       "\n\t"
            "nop"                       "\n\t"
             LED_L                              // ※1の時:L
            "lsl    r25"                "\n\t"
            "dec    r18"                "\n\t"
            "brne   loop2%="            "\n\t"  // 8回loop
            "dec    r24"                "\n\t"
            "brne   loop1%="            "\n\t"  // バッファバイト数loop
            :
            : "M" (3*LED_N),        // %0:LEDの数*G,R,B
              "e" (p)               // %a1:バッファアドレス
            );
    sei();                  // 割込許可
    PB3_L;                  // (!!!)
}

時間待ちの「nop」をいくつか抜けば8MHzでも動きます。
LEDテープのバッファは1つのLEDで3バイト。
「1mで60コ」のテープだと180バイトのバッファが必要になります。
ループカウンタが8bitなんで256バイト、LEDの数で85個まで。

今回のLED照明はこのガラス製「白鳥」さん用。

出窓は一ヶ月先の「お雛様」モードになってます。

「跳ねるLED」も順調に光っています。