ESP32用のマイコン内蔵RGB LED WS2813Bドライバの製作

ESP32-WROOM-32Dでマイコン内蔵RGB LED WS2813Bを駆動するためにこのプログラムを作りました。ハードウェアタイマ割込みハンドラとして記述していますので、メインの処理を(ほとんど)邪魔することなくLEDをドライブできます。作者はSDカードからwavデータを読み出し再生するプログラムに本LEDドライバを組み込んで動作確認しました。

開発環境はVisual Studio Code + PlatformIOです。
RGB_LEDで定義している定数値がGPIOピン番号(任意)です。
CPUクロックについては、board_build.f_cpu = 240000000L に最適化してありますのでCPUクロック80MHzなどの場合は、LED_WAITの定義値を小さくしてみてください。

main.cpp

# define RGB_LED     (27)

const unsigned int ledMask[24] = {
  0b000000000000000000000001,
  0b000000000000000000000010,
  0b000000000000000000000100,
  0b000000000000000000001000,
  0b000000000000000000010000,
  0b000000000000000000100000,
  0b000000000000000001000000,
  0b000000000000000010000000,
  0b000000000000000100000000,
  0b000000000000001000000000,
  0b000000000000010000000000,
  0b000000000000100000000000,
  0b000000000001000000000000,
  0b000000000010000000000000,
  0b000000000100000000000000,
  0b000000001000000000000000,
  0b000000010000000000000000,
  0b000000100000000000000000,
  0b000001000000000000000000,
  0b000010000000000000000000,
  0b000100000000000000000000,
  0b001000000000000000000000,
  0b010000000000000000000000,
  0b100000000000000000000000,
};

// cnt == 1 : 0.08us @ 240MHz
void ledWait(unsigned int cnt) {
  volatile int timeWaster;
  for(int i = 0; i < cnt; i++) {
    timeWaster += i;
  }
}

# define LED_WAIT  (5)
// data sender for WS2813B
void IRAM_ATTR send24bits(unsigned int dat) {
  // reset
  //digitalWrite(RGB_LED, 0); ledWait(500);
  for(int i = sizeof(ledMask) / sizeof(unsigned int) - 1; i >= 0; i--) {
    if((dat & ledMask[i])) {
      // send '1'
      digitalWrite(RGB_LED, 1); ledWait(LED_WAIT << 2);   // 'H' about 0.8us
      digitalWrite(RGB_LED, 0); ledWait(LED_WAIT);        // 'L' about 0.4us
    } else {
      // send '0'
      digitalWrite(RGB_LED, 1); ledWait(LED_WAIT);
      digitalWrite(RGB_LED, 0); ledWait(LED_WAIT << 2);
    }
  }
}

使用例を以下に示します。

main.cpp

hw_timer_t *timerLed = NULL;

const unsigned int ledPattern[] = {
  0b000000000000000011111111,
  0b000000001111111100000000,
  0b111111110000000000000000,
};

void IRAM_ATTR ledOut() {
  static int idx = 0;
  send24bits(ledPattern[idx]);
  ++idx %= 3;
}

void setup(void) {
  pinMode(RGB_LED, OUTPUT);

  timerLed = timerBegin(2, 16, true);
  timerAttachInterrupt(timerLed, ledOut, true);
  timerAlarmWrite(timerLed, 300000, true);
  timerAlarmEnable(timerLed);
}

void loop() {

}