RaspberryPi で WS281X LEDストリップをマルチチャンネル駆動する

「Raspberry Pi 16-channel WS2812 NeoPixel LED driver – Lean」
https://iosoft.blog/2020/09/29/raspberry-pi-multi-channel-ws2812/

で、最大16チャンネルの WS281X LEDストリップを駆動する方法が記されている。

コード：https://github.com/jbentham/rpi

これは、 RaspberryPi の セカンダリメモリインターフェイス (SMI) を使って正確な信号を生成するもの。
SMI は 18ch 使えるらしいが、記事で紹介されているのは 8ch ないし 16ch 。 SMI バス信号は SD0〜SD17となっていて、GPIO 8~25 に割り当てられている。

今回はこの記事を元に GPIO8〜15 を使って 8ch を制御してみた。
試してみたらちょっとコツが必要だったので記事化。

環境

• Raspberry Pi 3
• Raspberry Pi OS Lite
• Release date: February 21st 2023
• System: 32-bit

ダウンロード

$ git clone https://github.com/jbentham/rpi_multichannel_ws281x.git

編集

Raspberry Pi 3 にあわせて rpi_dma_utils.h を編集

// Location of peripheral registers in physical memory
#define PHYS_REG_BASE   PI_01_REG_BASE
#define PI_01_REG_BASE  0x20000000  // Pi Zero or 1
#define PI_23_REG_BASE  0x3F000000  // Pi 2 or 3
#define PI_4_REG_BASE   0xFE000000  // Pi 4

//#define CLOCK_HZ      250000000   // Pi 2 - 4
#define CLOCK_HZ        400000000   // Pi Zero

↓

// Location of peripheral registers in physical memory
#define PHYS_REG_BASE   PI_23_REG_BASE
#define PI_01_REG_BASE  0x20000000  // Pi Zero or 1
#define PI_23_REG_BASE  0x3F000000  // Pi 2 or 3
#define PI_4_REG_BASE   0xFE000000  // Pi 4

#define CLOCK_HZ      250000000   // Pi 2 - 4
//#define CLOCK_HZ        400000000   // Pi Zero

コンパイル

$ gcc -Wall -z muldefs -o rpi_pixleds rpi_pixleds.c rpi_dma_utils.c

実行

3つのチャンネルの1つのLEDをそれぞれ指定色で光らせます。

$ sudo ./rpi_pixleds 7f0000 007f00 00007f
VC mem handle 2, phys 0xfebf8000, virt 0x76fb2000
Setting 1 LED per channel, 8 channels
Closing

チャンネルごとに5つのLEDをテストパターンで光らせます。

$ sudo ./rpi_pixleds -n 5 -t
VC mem handle 2, phys 0xfebf8000, virt 0x76f0f000
Testing 5 LEDs per channel, 8 channels

アレンジ

フォークして新しいレポジトリを作ってみました。
https://github.com/nanbuwks/rpi_multichannel_ws281x

rpi_8chwave というコマンドで、8ch を波のように光らせることができます。

 $ sudo ./rpi_8chwave -n 100 -w 100 -B 10 FF0000 00FF00 0000FF FFFF00 00FFFF FF00FF 808080 FFFFFF 

それぞれのチャンネルごとに、RGB色コードを指定します。消灯の場合は色コード 00000 を与えます。

その他、主なオプションは以下の通りです。

• -W ウェイトを指定することで、速度を調整できます。
• -B 0~100% の明るさ
• -n 1チャンネルでのLED数