初学者
10 分钟

使用1312121320437和STM32F446RE创建视觉上吸引人的互动灯光显示

2x4 RGB LED矩阵,用于动态和彩色的灯光效果

2x4 RGB Click with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

2x4 RGB Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

为信息展示或广告提供动态且引人注目的视觉显示

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

2x4 RGB Click基于来自Würth Elektronik的2x4 RGB LED阵列(WL-ICLED 1312121320437),专为动态和色彩丰富的照明应用而设计。这些LED集成了一个IC(常称为可寻址或智能LED),通过脉宽调制(PWM)实现对每个二极管的红、绿、蓝组件的单独控制,从而实现精确的颜色混合,提供广泛的色彩输出。为确保与3.3V和5V逻辑系统兼容,该Click板™配备了LSF0102电压转换器,无缝控制LED,无论MCU

的逻辑电平如何,确保在各种系统配置中的可靠性能。2x4 RGB Click采用了独特的设计,支持MIKROE新推出的“Click Snap”功能。与标准版Click板不同,此功能允许通过断开PCB使主IC区域变为可移动状态,开辟了许多新的实现可能性。得益于Snap功能,1312121320437可以通过直接访问标记为1-8的引脚自主运行。此外,Snap部分还包含指定和固定的螺钉孔位置,允许用户将Snap板固定在所需位置,并在顶

部配备未焊接的J1接头,允许串联多个Snap单元进行控制。此Click板™可以通过VCC SEL跳线选择在3.3V或5V逻辑电压下运行。这样,支持3.3V和5V逻辑电平的MCU都可以正确使用通信线路。此外,该Click板™还配备了包含易于使用的函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

2x4 RGB Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F446RE MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于 ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

131072

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
ID COMM
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
PWM Signal
PC8
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

2x4 RGB Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F446RE MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Board mapper by product8 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Clicker 4 for STM32F4 HA MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含 2x4 RGB Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • c2x4rgb_set_leds_intensity - 此函数设置LED矩阵中所有LED的亮度和电流增益级别。

  • c2x4rgb_set_led_color - 此函数设置LED矩阵中选定LED的颜色。

  • c2x4rgb_write_led_matrix - 此函数从click上下文对象中写入LED矩阵数据。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief 2x4 RGB Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of 2x4 RGB click board by cycling through
 * a set of colors, gradually increasing the brightness of each LED in a sequence,
 * and then decreasing the brightness before moving on to the next color in the array.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the click default configuration which sets
 * the LEDs brightness and current gain to a minimum and the color to black (all LEDs off).
 *
 * ## Application Task
 * Cycles through a set of colors, gradually increases the brightness of each LED
 * in a sequence, and then decreases the brightness before moving on to the next
 * color in the array. The current color's name and RGB value are logged to the USB UART.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "c2x4rgb.h"
#include "c2x4rgb_delays.h"

static c2x4rgb_t c2x4rgb;   /**< 2x4 RGB Click driver object. */
static log_t logger;    /**< Logger object. */

static c2x4rgb_color_t color[ C2X4RGB_NUM_COLORS ] = 
{ 
    { C2X4RGB_COLOR_BLACK, "BLACK" },
    { C2X4RGB_COLOR_WHITE, "WHITE" },
    { C2X4RGB_COLOR_RED, "RED" },
    { C2X4RGB_COLOR_LIME, "LIME" },
    { C2X4RGB_COLOR_BLUE, "BLUE" },
    { C2X4RGB_COLOR_YELLOW, "YELLOW" },
    { C2X4RGB_COLOR_CYAN, "CYAN" },
    { C2X4RGB_COLOR_MAGENTA, "MAGENTA" },
    { C2X4RGB_COLOR_SILVER, "SILVER" },
    { C2X4RGB_COLOR_GRAY, "GRAY" },
    { C2X4RGB_COLOR_MAROON, "MAROON" },
    { C2X4RGB_COLOR_OLIVE, "OLIVE" },
    { C2X4RGB_COLOR_GREEN, "GREEN" },
    { C2X4RGB_COLOR_PURPLE, "PURPLE" },
    { C2X4RGB_COLOR_TEAL, "TEAL" },
    { C2X4RGB_COLOR_NAVY, "NAVY" }
};

/**
 * @brief 2x4 RGB logic zero function.
 * @details This function toggles the data pin with exact high and low time pulse for logic zero.
 * @return None.
 * @note None.
 */
static void c2x4rgb_logic_zero ( void );

/**
 * @brief 2x4 RGB logic one function.
 * @details This function toggles the data pin with exact high and low time pulse for logic one.
 * @return None.
 * @note None.
 */
static void c2x4rgb_logic_one ( void );

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    c2x4rgb_cfg_t c2x4rgb_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    c2x4rgb_cfg_setup( &c2x4rgb_cfg );
    C2X4RGB_MAP_MIKROBUS( c2x4rgb_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( DIGITAL_OUT_UNSUPPORTED_PIN == 
         c2x4rgb_init( &c2x4rgb, &c2x4rgb_logic_zero, &c2x4rgb_logic_one, &c2x4rgb_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }

    if ( C2X4RGB_ERROR == c2x4rgb_default_cfg ( &c2x4rgb ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    static uint32_t color_num = 0;
    static int8_t led_cnt = 0;
    static int8_t brightness = 0;
    log_printf( &logger, " Color: %s [%.6LX]\r\n\n", color[ color_num ].name, color[ color_num ].rgb );
    Delay_ms ( 100 );
    c2x4rgb_set_leds_intensity ( &c2x4rgb, C2X4RGB_LED_BRIGHTNESS_MIN, C2X4RGB_LED_CURRENT_GAIN_DEFAULT );
    for ( led_cnt = C2X4RGB_LED_7; led_cnt >= C2X4RGB_LED_0; led_cnt-- )
    {
        c2x4rgb_set_led_color ( &c2x4rgb, led_cnt, color[ color_num ].rgb );
        c2x4rgb_write_led_matrix ( &c2x4rgb );
        Delay_ms ( 100 );
    }
    for ( brightness = C2X4RGB_LED_BRIGHTNESS_MIN; brightness < C2X4RGB_LED_BRIGHTNESS_MAX; brightness++ )
    {
        c2x4rgb_set_leds_intensity ( &c2x4rgb, brightness, C2X4RGB_LED_CURRENT_GAIN_DEFAULT );
        c2x4rgb_write_led_matrix ( &c2x4rgb );
        Delay_ms ( 50 );
    }
    for ( brightness = C2X4RGB_LED_BRIGHTNESS_MAX; brightness >= C2X4RGB_LED_BRIGHTNESS_MIN; brightness-- )
    {
        c2x4rgb_set_leds_intensity ( &c2x4rgb, brightness, C2X4RGB_LED_CURRENT_GAIN_DEFAULT );
        c2x4rgb_write_led_matrix ( &c2x4rgb );
        Delay_ms ( 50 );
    }
    if ( ++color_num >= C2X4RGB_NUM_COLORS )
    {
        color_num = 0;
    }
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

static void c2x4rgb_logic_zero ( void )
{
    hal_ll_gpio_set_pin_output( &c2x4rgb.din.pin );
    DELAY_TOH;
    hal_ll_gpio_clear_pin_output( &c2x4rgb.din.pin );
    DELAY_TOL;
}

static void c2x4rgb_logic_one ( void )
{
    hal_ll_gpio_set_pin_output( &c2x4rgb.din.pin );
    DELAY_T1H;
    hal_ll_gpio_clear_pin_output( &c2x4rgb.din.pin );
    DELAY_T1L;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

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