NeoPixel（WS2812B）の制御

Arduino UnoでNeoPixel（WS2812B）の制御をライブラリ無しで行ってみました。
まずは手持ちのリング形状16個LEDのタイプを制御してみました。

動いている様子

スケッチ（2018/05/30 修正)

制御を行うためのプロトコル自体は非常に簡単です。
１ポートからLOW or HIGHを指定したタイミングで出力するだけです。

リセット(RET)コード送信後、１つのLED（ピクセル）毎に24ビット分の0 or 1の送信、
複数のLEDの場合、24ビットxLED数分のデータを送信します。

リセット(RET)コードは、Treset(50μ秒）間 LOWを出力、
1ビット 0 を送信（0 code)は、T0H間HIGHを出力後、T0L間LOWを出力、
1ビット 1 を送信（1 code)は、T1H間HIGHを出力後、T1L間LOWを出力、
します。

だだし、このタイミングがシビアです。

作成したスケッチでは、

   T0H、T1L ： 0.375μ秒 （6クロック分）
   T0L、T1H ： 0.625μ秒 （10クロック分）

としました。

値としては、「Data transfer time」の表の有効範囲から少々ずれていますが、
問題無いようです。

Arduino Unoはシステムクロックが16MHzで動作しています。
１クロックは 1/16000000 = 0.0625μ秒 となります。

わずか、6～10クロックというシビアなタイミングで信号を出力する必要があります。
今回は6～10クロックの待ち時間の調整はインラインアセンブラ命令でNOPを入れて
調整しました。

  *NeoOutReg |= NeoBitOut;   // HIGHの出力
が6クロック

  *NeoOutReg &= NeoBitMask;  // LOWの出力
が3クロック

要していることを考慮しています。

時間待ち中は割り込みを禁止しています。
割り込みが入ると動作に外乱が入り、データが化けます。
また、デジタル出力をdigitaｌWire()で行うと処理が間に合いません。
そこで、出力レジスタに直接、値を書き込んでいます。

まあ、これだとシリアル通信等、他に何も出来ません。
そこで、次の対策としてSPIを使って何とかしようと思います。

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参考にしたサイト
・uratan - WS2812B の駆動タイミングの限界調査
・PICマイコンの小部屋 - 秋月でWS2812B買ってしまったので動かないかも知れないけれど作ってみた