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NeoPixel介紹

NeoPixels是數(shù)字控制的紅、綠、藍(lán)像素。由于每種顏色都由8位表示，總共24位，因此每個像素可以顯示16777216種顏色中的一種。

每個NeoPixel實(shí)際上是一個WS2812 LED。這些LED包含五個輸入端，相對于地（VSS）在3.3V到5.0V（VDD和VCC）的電壓范圍內(nèi)工作。

來自WS2812 LED的輸入和輸出發(fā)生在DI和DO引腳上，這是數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出線路。

由于每個像素需要24位字來設(shè)置RGB像素值，因此輸入和輸出都使用串行自時鐘格式。這也節(jié)省了對時鐘輸入的要求。

為了傳輸數(shù)據(jù)，WS28 12像素使用非歸零（NRTZ）波形。

此波形的位周期和占空比都會根據(jù)所代表的位值是1還是0而變化。定時為：T0H=0.35μsec，T0L=0.8μsec，T1H=0.7μsec，T1L=0.6μsec。所有正時值的公差為±150nsec。這些時間給出了低位（1.15μs）與高位（1.3μs）稍有不同的持續(xù)時間。

NeoPixel如何知道24位值是為自己使用的，還是應(yīng)該在其輸出上傳遞字呢？

如何實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)實(shí)際上非常簡單，如果在接收到24位字之后，NeoPixel在50us內(nèi)沒有接收到另一個24位字，則該值被鎖定并顯示。如果NeoPixel50之前接收到另一個詞，NeoPixel會接收到另一個詞。

這意味著我們可以驅(qū)動無限長的NeoPixel—我們只受所需電源和更新所需時間的限制。

在這個例子中，我們將創(chuàng)建一個NeoPixel立方體，它可以通過PYNQ-Z2進(jìn)行控制，因此我們需要創(chuàng)建自己的Overlay。

要創(chuàng)建一個立方體，我們需要6個64 NeoPixel面板，總共可以提供384個NeoPixel。

2.IP核心設(shè)計(jì)

要從PYNQ環(huán)境生成NeoPixel驅(qū)動器，我們需要生成一個自定義覆蓋。這從創(chuàng)建可編程邏輯設(shè)計(jì)開始，該設(shè)計(jì)可以加載到Zynq上的可編程邏輯中。為了支持大量的NeoPixel，我將采用以下方法來實(shí)現(xiàn)邏輯設(shè)計(jì)架構(gòu)：

·NeoPixel IP核心-這將為NeoPixel生成計(jì)時并輸出正確數(shù)量的NeoPixel值。

·BRAM—一種雙端口BRAM，使Zynq處理器系統(tǒng)（PS）能夠存儲計(jì)算的NeoPixel值。然后，NeoPixel IP核心可以訪問第二個端口。

·BRAM控制器-提供Zynq PS和BRAM之間的接口，以啟用讀寫功能。

BRAM將包含NeoPixel驅(qū)動器值和字符串中的像素?cái)?shù)，以使其適用于其他應(yīng)用程序。

IP核心將是基于狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)機(jī)，狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)圖如下所示

3.創(chuàng)建PYNQ Overlay

創(chuàng)建一個PYNQ覆蓋，一旦我們擁有它是非常簡單的，我們需要：

·bit和tcl文件都具有相同的名稱

·設(shè)置.py

·Notebooks-一個示例筆記本，展示如何使用它

這將使我能夠創(chuàng)建一個GitHub repo，我可以（和其他任何人）從中下載并安裝帶有NeoPixel IP核心的PYNQ-Z2。

4.使用Overlay

現(xiàn)在有了Overlay，當(dāng)然可以用它來制作NeoPixel立方體和顯示器。

當(dāng)然，要做的第一件事就是確保它能正常工作，并且可以驅(qū)動顯示器上的第一個和最后一個像素。

首先將NeoPixel Overlay下載到可編程邏輯中。

為了能夠?qū)懭雺KRAM內(nèi)存，我們可以使用MMIO，要使用MMIO，我們需要定義一個物理基址（在Vivado中可用）和內(nèi)存大小。然后我們可以輕松地寫和讀塊ram。

為了檢查我是否正確地連接了NeoPixel并將它們正確地連接到PYNQ-Z2，我們可以使用下面的代碼。

請記住，當(dāng)我們?yōu)橐粋€32位系統(tǒng)尋址時，每個NeoPixel地址都被0x04偏移

一旦我們在塊RAM內(nèi)存中配置了所需的neopix值，我們可以通過將BRAM地址0寫入字符串中的像素?cái)?shù)來啟用它。

這段代碼能夠看到第一個LED亮起，因此PYNQ->PL->Pmod->neopix陣列工作正常。

所有的NeoPixel都是以一個字符串連接的，0-63在第一個面板上，64-127在第二個面板上，依此類推。

如果我們想讀取NeoPixel陣列中任何LED的設(shè)置：

將面板以相同顏色閃爍10次：

立方體所有的工作創(chuàng)建額外的模式是非常簡單的，因?yàn)橐磺卸际莾?nèi)存映射到BRAM。

要在三個面板上同時點(diǎn)亮的簡單LED，我們可以使用以下代碼：

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