Arduino и адресная светодиодная лента WS2812B

В этой статье мы научимся работать с адресной светодиодной RGB лентой WS2812B. Лента состоит из RGB пикселей WS2812B в корпусе LED 5050 (физические размеры каждого элемента составляют 5×5 мм).

Светодиодная лента WS2812B (30-60 LED / IP30-IP67)

NeoPixel 12 – кольцо из светодиодов WS2812B

WS2812 – светодиодный модуль (8 светодиодов)

NeoPixel 16 – кольцо из светодиодов WS2812B

Каждый пиксель содержит в себе красный, зелёный и синий светодиоды и контроллер ШИМ, с помощью которого можно управлять яркостью каждого светодиода и получать множество различных цветов из трёх основных.

Так как каждый WS2812B состоит из трёх светодиодов и контроллера ШИМ, будет лучше называть их пикселями, а не светодиодами. На фото справа можно увидеть устройство такого пикселя.

Немного о характеристиках адресных светодиодов WS2812B:

• Напряжение питания: 5 ± 0.5 В;
• Потребление тока:

20 мА один светодиод, т.е.

В начале нам необходимо подключить светодиоды к Arduino. Сделать это предельно просто. Контакты +5V и GND подключаем к плюсу и минусу источника питания, соответственно. Din подключаем к любому цифровому пину Arduino, по умолчанию это будет 6-ой цифровой пин, но можно использовать любой другой.

Кроме того, желательно соединить землю Arduino с землей источника питания. Нежелательно использовать Arduino в качестве источника питания, так как выход +5V может обеспечить ток лишь в 800 мА. Этого хватит не более чем на 13 пикселей светодиодной ленты.

С другой стороны ленты есть выход Do, он подключается к следующей ленте, позволяя управлять лентами по принципу каскада, как одной. Разъём питания в конце также продублирован.

Далее будем разобираться с управлением лентой. Описание протокола управления присутствует в Datasheet к WS2812B.

Все пиксели по умолчанию подключены друг к другу последовательно. Вход Din каждого их них подключается к выходу Do следующего. Сигнал управления должен поступать на первый из них.

Команды управления подаются пакетами по 3 байта, по одному для каждого из трёх цветов. Между пакетами идет пауза длительностью 50 мкс, пауза более 100 мкс означает конец передачи.

Длительность любого бита – 1,25 мкс. Бит “1” кодируется импульсом длительностью 0,8 мкс и паузой в 0,45 мкс. Бит “0”– 0,4 и 0,85 мкс. Возможны расхождения по времени до 150 нс. Такой пакет должен быть отправлен для каждого пикселя в светодиодной ленте. На диаграмме изображён требуемый сигнал.

Глядя на данную схему, несложно догадаться, что такое невозможно воплотить в жизнь стандартными функциями Wiring, вроде digitalWrite и delay. Однако ленты WS2812B достаточно популярны и для них уже есть библиотеки на языках более низкого уровня. Вам достаточно только выбрать любую из них.

Самые популярные библиотеки:

Поддерживает все версии Ардуино и множество протоколов передачи данных (не только для нашей ленты). Язык программирования, на котором она написана – чистый C.

Библиотека предназначена для работы со светодиодными кольцами NeoPixel Ring, разработки и производства Adafruit. Работает медленнее, обладает меньшими возможностями, но содержит в себе лишь самое нужное. Написана на C, языке ассемблера и немного на Wiring. Поддерживает всю линейку Ардуино.

Давайте попробуем обе библиотеки и сравним их. Напишем стандартный скетч Blink, чтобы лента загоралась красным на полсекунды и выключалась на такой же интервал.

По умолчанию, количество пикселей в ленте – 30, но при необходимости это можно изменить в скетче.

Пример с использованием библиотеки FastLED:

Скетч займёт 3758 байт в программной памяти Arduino и 187 байт ОЗУ.

Теперь попробуем тоже самое с библиотекой Adafruit NeoPixel:

Скетч займёт 2592 постоянной и 40 байт оперативной памяти Arduino.

Как можно увидеть, библиотека FastLED более ресурсоёмка. Кроме того, используя её в Arduino с 2 Кб ОЗУ (таковой является, например, UNO) можно управлять не более чем 600 пикселями светодиодной ленты. Это связано с тем, что на каждый пиксель резервируется 3 байта памяти.

А вот в Adafruit NeoPixel минимум нужных функций и меньший расход памяти. Какую из них использовать – ваш выбор. Удачи в проектах!

Товары, используемые в материале

Arduino Uno R3 (ATmega 328P / CH340G)

NeoPixel 12 – кольцо из светодиодов WS2812B

WS2812 – светодиодный модуль (8 светодиодов)

Шлейф проводов «Папа — Папа» (20см, 40шт.)

Ваш код не работает. Выдаётся ошибка no matching function for call to ‘CFastLED::addLeds(CRGB [30], int)’ с указанием строки FastLED.addLeds(strip, LED_COUNT);

Вы правили исходный скетч? Если да, напишите, наши специалисты посмотрят и ответят в комментариях.

в первом коде ошибка в инициализации ленты, строку 16 надо заменить на: FastLED.addLeds<WS2812B, LED_PIN, RGB>(strip, LED_COUNT);

и будет вам счастье))

Огромное спасибо за комментарий! Исправили в коде скетча.

Скажите пожалуйста, можно ли на ардуино подключить с десяток разных лент и каждой управлять отдельно? Вся земля лент так же проходят через минус ардуины?

Здравствуйте! Вся земля лент должна объединяться на единую шину питания данных лент, от ардуино к ленте питание подать не получится (только передачу данных). Количество светодиодов зависит от используемой библиотеки.

В библиотеке FastLED к Arduino можно подключить не более 600 пикселей ленты, используя Adafruit NeoPixel – около 800.

Скажите пожалуйста, а как в таком случае: Если я хочу собрать большой стенд из, допустим 10-000 пикселей, как это делается? Картинка при этом общая. Это каждые 3 матрицы 16*16 необходимо приваривать свой ледпин и стыковать общую картинку? А если картинка-анимация, это усложнит работы в разы

Кто может объяснить как работает DIN и можно ли без ардуино регулировать цвет каждого из светодиодов?

Выше указано что необходимо подавать на пин DIN чтобы светодиоды светились нужными цветами. А именно подавать на пин напряжение с интервалами в 40-45мкс и 80-85мкс, а так же между пакетами 50мкс и окончание >100мкс. Удачи!

Всем привет на монохромную ленту какой должен быть код, при добавлении ленты в setap

Что подразумеваете под “монохромностью”. Чтобы она светила черно-белым или нужно просто одним определенным цветом?

имеется адресная лента на 335 диодов. есть желание сделать разбегающийся и сбегающийся стопсигнал. где взять такую библиотеку?

Здравствуйте. Можно посмотреть примеры стандартной библиотеки adafruit, уверены, что бегущий маячок там есть.

Добрый день. Подскажите а возможно сделать так что бы: Через ПК я передаю цвет который нужно отправить на ленту. То есть получается связка ПК- АРДУИНО- ЛЕНТА. например я на компе выбираю цвет и он отправляется на ленту.

На ПК можно в порт (Serial) отправлять информацию, на ардуиной получать инфу и, собственно, творить… arduino1507@gmail.com

Здравствуйте ,подскажите как добавить дублирующий выход 12 к имеющемуся выходу 11 чтобы работали синхронно ? #include

int b1=0; int b2=0; int b3=0; int p_top, p_bottom; int t_top, t_bottom; int state_top, state_bottom;

char buf[32]; unsigned long prev_top, prev_bottom; int pin_bottom = 11; int pin_top = 13; int tick = 200;

unsigned long prev_t;

int thermoDO = 4; int thermoCLK = 5; int thermoCS_b = 6; int thermoCS_t = 7; MAX6675 thermocouple_b(thermoCLK, thermoCS_b, thermoDO); MAX6675 thermocouple_t(thermoCLK, thermoCS_t, thermoDO);

void setup()

void loop()

Ребята спасайте. замучился пробовать. С библиотекой Адафруит работает прекрасно и ваш скетч и часы, а с Фастлед ваш тестовый скетч только зажигает нужное количество диодов Белым цветом и стоит не моргает. Arduino Nano (CH340) v.3 и IDE 1.8.5

“функциями Wiring, вроде digitalWrite и delay. ” даладно – В ЛЁГКУЮ!, вместо делая просто микроделай юзай а Диггитал врайт всего 60 тактов тратит – даже на аттини 13 , на 8мГц уже вытянет это! а если по нормальному делать, то и на 1.2мгц уже справится!

Подскажите, как добавить к скетчу включение и выключение ленты сенсорной кнопкой?

Подскажите почему у меня в скетче написано Red а моргает зеленым?

поменяйте RGB на GRB

Вопрос к знатокам. Подскажите пожалуйста сколько адресных светодиодов можно подключить к ардуино, если питание самих светодиодов будет от блока питания и светодиоды ws2812b расположены на ленте

На сколько памяти хватит. В статье же описано.

какой скачать библиотеку? Adafruit NeoPixel. по ссылке выходит большой список

Просто найдите по названию в менеджере библиотек прямо Ардуино, я лично там нашёл FastLED.

Здравствуйте. Кто-нибудь работал с адресными светодиодами (не лентой, а именно отдельные светодиоды)? Имеются такие светодиоды как WS6812 и SK6812. И у тех и у других одна и та же проблема – при работе все время горят с произвольными параметрами, вне зависимости от прошивки. Использую библиотеку Fastled. Светодиодов всего 37 штук, блоки питания пробовал разные, ставил конденсаторы, все равно такой эффект. Платы нано и Уно подключал.

Скорее всего где то не пропай.

FastLED не поддерживает RGBW ленты. У него три байта на светодиод, а у ленты – четыре. Поэтому цвета смещаются, к тому же порядок цветов у ленты GRBW, что добавляет путаницы. Проблему уже года три никак не пофиксят, но, вроде, есть какой-то форк.

В ленте светодиоды далеко не всегда тянут 20 мА на цвет: при подключении питания с двух сторон мне не удалось получить больше 5А на метр ленты со 144 светодиодами. И это с учётом примерно 0,9мА, которые потребляет чип, когда все цвета установлены в 0. БП 5В 20А.

Помогите, нужна прошивка для адресной ленты на ардуино нано, нажимаешь сенсорную кнопку, включаетса белий свет, нажымаешь еще раз, включаютса различные ефекты. Можно сделать с пультом ДУ

тоже такую ищу. если вдруг попадётся буду благодарен если поделитесь ссылкой на эмайл.

Как доработать скетч,что бы лента загоралась плавно и так же плавно гасла?

Качественная недорогая 3D печать корпусов и другой мелкосерийной продукции. 6 видов пластика на выбор. Гарантия качества и соблюдения сроков. Наличный и безналичный расчет.