아두이노 16채널 WS2812B 네오픽셀 링 모듈 16-WS2812-5050RGB MODLUE

16채널 WS2812B 네오픽셀 링 모듈 16-WS2812-5050RGB MODLUE

 

 

Description:

 

 

 

Intelligent reverse connect protection, the power supply reverse connection does not damage the IC.

 

 

 

The control circuit and the LED share the only power source.

 

 

 

Control circuit and RGB chip are integrated in a package of 5050 components, form a complete control of pixel point.

 

 

 

Built-in signal reshaping circuit, after wave reshaping to the next driver, ensure wave-form distortion not accumulate.

 

 

 

Built-in electric reset circuit and power lost reset circuit.

 

 

 

Each pixel of the three primary color can achieve 256 brightness display, completed 16777216 color full color display, and scan frequency not less than 400Hz/s.

 

 

 

Cascading port transmission signal by single line.

 

 

 

Any two point the distance more than 5m transmission signal without any increase circuit.

 

 

 

When the refresh rate is 30fps, cascade number are not less than1024 points.

 

 

 

Send data at speeds of 800Kbps.

 

 

 

The color of the light were highly consistent, cost-effective..

 

Applications :

 

 

 

Full-color module, Full color soft lights a lamp strip.

 

 

 

LED decorative lighting, Indoor/outdoor LED video irregular screen.

 

 

 

WS2812 color LED 사용하기 

 

 

 

칼라 LED는 LED 내부에 빛의 3원색에 해당하는 Red, Green, Blue LED가 들어있어 각각의 밝기를 조절하면 원하는 색을 만들어 낼 수 있다. 

 

일반적인 형태의 칼라 LED는 아래 사진과 같은 형태로 4개의 다리가 나와 있다. 

 

Common Anode 타입의 LED인 경우 가장 긴 다리가 common anode로 이 다리는 +에 연결되어야 하고 나머지 3개의 다리는 프로세서의 I/O에 연결해 LED를 제어한다. 

 

각 IO핀이 LOW면 해당 LED가 켜지고, HIGH면 LED가 꺼지게 된다. (PWM의 경우 duty가 0%면 가장 밝게 켜지고 100%면 꺼짐)

 

 

 

 

 

반대로 common cathode 타입의 LED인 경우, common cathode는 GND에 연결하고 나머지 3개 다리는 프로세서의 I/O에 연결한다. 

 

이 경우 common anode와 반대로 IO핀이 HIGH이면 해당 LED가 켜지고, LOW면 LED가 꺼지게 된다. 

 

(PWM의 경우 duty가 100%면 가장 밝게 켜지고 0%면 꺼짐)

 

아래 그림은 common cathode타입의 컬러 LED를 사용할 때의 연결이다.

 

 

 

 

 

 

 

보통 위와 같이 전류제한 용으로 저항이 필요하다. 

 

이제 LED가 연결되면 컬러 LED를 제어하는 2가지 방법이 있다. 

 

첫번째는 GPIO를 이용하는 것으로, 이 경우 각각 IO핀은 2개의 상태, LOW(0V)/HIGH(Vcc),를 가질 수 있으므로 

 

총 8개의 다른 색(검은색 포함해서)을 낼 수 있다.

 

 

 

 

 

 

 

다른 방법으로는 각 색깔별 LED의 밝기를 조절하는 것이다. 

 

PWM을 사용해 각각의 밝기를 조절하면 매우 다양한 색을 만들어 낼 수가 있게 된다.

 

아두이노의 경우 6개의 8-bit PWM 채널을 가지고 있기 때문에, 각 PWM은 0~255 사이의 값을 가질 수 있다. 

 

그러므로 칼라 LED에 3개의 PWM 채널이 연결되기 때문에 총 256*256*256=16,777,216가지의 조합이 만들어 질 수 있다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

이 방법은 원하는 색을 만들어 낼 수 있지만, 단점은 칼라 LED 하나당 3개씩의 PWM 채널이 필요하다는 것이다. 

 

아두이노 우노의 경우 6개, 메가의 경우 14개의 PWM을 가지고 있기 때문에 각각 2개, 4개의 칼라 LED밖에 연결할 수 없다. 

 

물론 쉬프트 레지스터나 멀티플렉서등을 사용해서 더 많은 칼라 LED를 연결하는 방법이 있긴 해도 금새 매우 복잡해진다.

 

 

 

WS2812-based LED

 

Worldsemi라는 회사에서 이런 문제점을 완전히 해결해주는 새로운 칩을 만들었다. 

 

처음에 만든것은 WS2811이라는 SMD IC로 내부에 시리얼 통신, 3개의 8-bit PWM 채널, 전류제한회로등을 가지고 있다.

 

다음으로 만든것은 WS2812로 5mm*5mm 정사각형 패키지 안에 WS2811에 추가로 고휘도 RGB LED를 다 집어 넣어 버렸다.

 

 

 

 

 

 

 

이 칩의 가장 좋은 점은 단지 4개의 핀(GND, Power(5V), Data In, Data Out)만 있으면 된다는 것이다. 

 

즉 이 칩은 서로 daisy-chain으로 여러개를 연결해 줄 수 있다. 

 

프로세서가 체인의 첫번째 칩의 Data-In을 구동하고, 첫번째 칩의 Data-Out이 두번째 칩의 Data-In을 다시 구동하는 식이다. 

 

다음 그림을 보면 좀 더 이해하기 쉬울 것이다.

 

 

 

 

 

 

 

이런식으로 체인으로 연결하는데 특별히 칩 갯수 제한은 없다. 

 

프로세서는 24-bit 값을 연속으로 보내게 되는데, 각 24-bit 값은 3개의 8-bit RGB 값을 나타낸다. 

 

프로세서가 매번 24-bit 값을 보낼때마다 이 값은 체인의 첫번째 LED에 로드된다. 

 

동시에 첫번째 LED는 자신이 가지고 있던 24-bit값을 두번째 LED로 전달한다. 

 

두번째 LED는 세번째 LED로, 세번째 LED는 4번째 LED로 전달해 결국 값은 체인의 맨 마지막까지 전달되게 된다. 

 

이 모든 작업이 매우 빠르게 진행되기 때문에 사람 눈에는 순식간에 일어난 것으로 보이게 된다. 

 

결과적으로 프로세서의 IO 핀 1개(PWM이 아닌 일반 GPIO핀)만으로 수백개의 칼라 LED를 제어할 수 있게 된다.

 

 

 

 

 

WS2812 기반의 LED를 사용하려면 가장 쉬운 방법은 믿을만한 라이브러리를 사용하고 그 중 다른 사람에 의해 테스트 된 함수를 사용하는 것이다. 

 

Adafruit NeoPixel 라이브러리를 권장한다.

 

중요한점은 이 라이브러리는 아두이노 우노와 메가에서 사용될 수 있도록 하드코딩 되었다는 것이다. 

 

여기서 ‘하드코딩’의 믜미는 이 라이브러리 함수는 타이밍을 정확하게 맞추기 위해 어셈블리 코드를 사용하고 있다는 것이다. 

 

그 결과 매우 사용하기 쉬운 라이브러리가 만들어졌지만, 아두이노 패밀리의 다른 보드에 바로 사용할 수 없을수도 있다. 

 

또한 이 라이브러리 함수는 한가지 목적을 가지고 만들어졌기 때문에 NeoPixel 스트링에 새 값을 보내기 위한 함수를 호출하면 가장 먼저 모든 인터럽트를 비활성화 시킨다. 

 

인터럽트를 사용하지 않는 경우는 문제가 없지만, 코드에서 인터럽트를 많이 활용한다면 큰 문제가 될 수도 있다.

 

 

 

Example programs using the Adafruit Library

 

 

 

Ex1) Lighting the pixels one after the other

 

 

 

 

 

#include

 

 

 

#define pinPix 12 // WS2812에 연결하는데 사용하는 pin 번호

 

#define numPix 8 // 링에 연결되어 있는 WS2812 LED 갯수

 

 

 

// Parameter 1 = 링에 연결되어 있는 WS2812 LED 갯수

 

// Parameter 2 = WS2812에 연결하는데 사용하는 pin 번호

 

// Parameter 3 = pixel type flags, add together as needed:

 

// NEO_KHZ800 800 KHz bitstream (most NeoPixel products w/WS2812 LEDs)

 

// NEO_KHZ400 400 KHz (classic 'v1' (not v2) FLORA pixels, WS2811 drivers)

 

// NEO_GRB Pixels are wired for GRB bitstream (most NeoPixel products)