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ESP8266 E1.31多路复用像素控制器

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资料介绍

描述

我正在寻找一种相对便宜的方式来驱动来自Vixen / Falcon Pi Player的大量 WS2811/WS2812 LED 像素，用于我的圣诞灯显示。我发现的大多数预建控制器都很昂贵，而且大多数 diy 版本是每个控制器的单通道/宇宙。所以，我开始编写/构建自己的代码。

硬件：

在硬件方面，ESP8266 非常适合这个价位，尽管我最初并不热衷于无线解决方案，但我还是开始看看我可以让它成功驱动多少像素。我选择了 Wemos D1 Mini Pro 来完成这项工作。它们可以从 Banggood、AliExpress 或 Ebay 以低于 5 美元的价格购买。

只有一个可用的 TX 端口（另一个用于编程和调试），需要以适当的时序写入 WS2811/WS2812 可寻址像素，我需要一个能够以非常高的速度切换的廉价组件，以支持多路复用跨输出通道的数据输出。SN74HCT125N 4 通道缓冲器/驱动器芯片提供了完美的功能，可以在 Ebay 上以 0.50 美元左右的价格找到。

最后但同样重要的是，不要忘记 10K 欧姆电阻器。虽然它可能在没有这些的情况下工作，但当驱动程序禁用输出时，像素可能不会完全锁存。发生这种情况时，“Y”输出端口电压可以浮动，对地电阻将保持像素 LED 锁存。

ESP8266转SN74HCT125原理图

软件：

在软件方面，我需要 3 个主要组件，1 个通过网络从协调器接收数据，1 个将数据写入像素链，1 个将 2 个粘合在一起。

接收数据组件：

E1.31 DMX 协议是开放的，受到Vixen和Falcon Pi Player的支持，因此通过简短的搜索找到了Arduino 的forkineye/E131库。因为我将从 Arduino GUI 对我的 ESP8266 进行编程，所以这个库将是完美的，并且只需要进行一些小改动即可简化和易用。DMX 协议确实将每个宇宙的通道数限制为 512 个，并且每个像素占用 3 个通道，我们限制为每个宇宙 170 个像素。

像素驱动组件：

有许多库可以通过位撞击来驱动像素，这不是一个选项，我想使用 UART，所以我不必担心时间问题。问题是，ESP 只有 2 个 UART TX 端口，其中一个被 USB/调试端口用完。是时候来点数学了……

如果我的照明显示器使用保守的 50 毫秒刷新率...

使用快速的 800kbps 像素，更新每个像素需要 30us，每个宇宙最多 170 个像素。

写入一个像素宇宙的时间：30us/1000 * 170 = 5.1ms

在 8 个像素输出通道上多路复用此值会导致总刷新时间为 40.8 毫秒。如果我们对所有通道使用所有像素，则这属于来自节目播放器的 50 毫秒刷新。

*在实际测试中，超过 1000 像素可能有点粗略，当处理器不堪重负时，可能会出现死机和重启。

我找到了Makuna/NeoPixelBus库，这是一个很棒的库，但我只需要两个文件 NeoEsp8266UartMethod.h和NeoEsp8266UartMethod.cpp 。我更新了它们以处理跨多个像素通道多路复用单个 UART。虽然它只写入端口 D4 上的 TXD1，但它现在启用和禁用与正在向其发送数据的像素通道相对应的 GPIO 引脚（D0、D1、D2、D3、D5、D6、D7、D8） . 我针对多路复用的文件进行了优化，并删除了任何不必要的代码。