杰理蓝牙耳机开发 -- 单线级联RGB幻彩灯控制
蓝牙耳机或音箱中使用到的幻彩灯珠，本质上是一种集成了RGB (Red/Green/Blue)三色LED灯珠与内置控制IC的微型照明元件，能通过编程控制实现灯珠颜色动态色彩变化，覆盖从单色指示到七彩流动的多种灯光效果，显著提升产品视觉体验和交互性。在蓝牙耳机和音箱产品中，在蓝牙耳机和音箱产品中，幻彩灯常用的控制数据协议为单线归零码通讯方式，本文将演示如何通过杰理蓝牙耳机SDK控制单线级联RGB幻彩灯珠。
RGB幻彩灯基础资料
目前主流的 RGB 幻彩灯芯片型号包括 WS2812、WS2812B、APA102、SK6812 等，下文将以最常用的 WS2812 为例展开说明。
灯珠级联方法
芯片采用单线通信的方式，采用归零码的方式发送信号，芯片上电复位以后，接收DIN端从控制器打来的数据，接收够24bit数据后，送到芯片内部的数据锁存器，剩余的数据经过内部整形处理电路整形放大后通过DO端口开始转发输出给下一个级联的芯片，每经过一个芯片的传输，信号减少24bit。芯片采用自动整形转发技术，使得该芯片的级联个数不受信号传送的限制，仅仅受限刷屏速度要求，芯片级联方法如下图。
数据传输结构
RGB幻彩灯数据传输结构如下图
其中D1为芯片端对RGB幻彩灯发送的数据，D2、D3、D4为RGB级联电路自动整形转发的数据。
数据码逻辑实现
RGB幻彩灯输入码型和码型时间定义如下图（不同的RGB幻彩灯芯片会有些差别）
由以上可知RGB灯主要根据高电平时间判断"0"码和"1"码。高电平时间介于 250ns ~ 450ns，之间IC判断为"0"码，高电平时间介于 600ns ~ 1000ns,判断为"1"码。 "0"码和"1"码的低电平代表此码结束，准备接收下一数据码。
低电平复位时间最小为60us，为了留有余量一帧数据传输过程中(包括 24bit和24bit之间、bit和bit之间)不要中断超过50us，否则可能会被IC认为是RESET信号。中断时间在 50us之内，控制器都可以进行正常数据传输等其他操作。
单线RGB幻彩灯的控制
思路
控制RGB信号当然可以直接使用GPIO去模拟控制，但是这方法控制精度低，而且信号还容易受到系统中断、任务调度等因素的干扰；且需要CPU持续不断地翻转GPIO电平，这会占用大量的CPU资源，影响程序的其他功能运行。
除了使用GPIO去模拟RGB控制之外，我们想到还可以使用SPI模拟RGB控制逻辑进行控制，因为SPI波特率分档位可调，可以用来发送字节数据，没有起始位和停止位，空闲时也可以设置成高电平（避免发送了RST码），使用SPI发送数据模拟RGB控制信号的方式可以几乎完美契合RGB控制器控制时序的要求。
因此总体思路是将颜色数据(R G B)转换成SPI的数据，通过SPI输出数据到灯珠芯片DO(数据)引脚模拟灯珠的通信协议。
设计要点
- 通过使用SPI发送数据的byte字节去模拟RGB控制器一个bit码的时序波形；
- 使用SDK的SPI发送数据0x55，使用逻辑分析仪观察SPI数据一个bit高低电平翻转时间T；
- 一个bit中连续的1/0控制0码/1码时序波形的高和低电平持续时间；
- 码元周期(T0H+T0L或者T1H+T1L)=T*8；
- SPI发送数据时高低电平翻转的时间T，需要满足：T0H=Tn1，T0L=T (8-n1); T1H=Tn2，T1L=T(8-n2)
- 以上n1和n2取值1 ~ 7；
- 发送数据时，用最后一个字节的第7位来控制发送完数据之后DO引脚的高低电平
杰理SDK幻彩灯控制实现步骤
以下以杰理JL708N-SDK为例，演示如何使用SDK中的SPI控制单线RGB幻彩灯
SPI初始化
这里主要配置SPI的模式、数据输出引脚、波特率等配置，MOSI引脚接RGB灯芯片的数据DI引脚。
SPI数据位翻转时间
首先可以使用SPI接口发送一个0x55的数据
由以上spi配置8Mbps时钟速度计算可以得出，每个bit翻转时间大概为125ns，
使用示波器或逻辑分析仪抓出每个bit翻转的时间是否和理论值没有太大误差，如下图。
码型实现
根据RGB芯片规格书由于"0码" T0H高电平时间需要250ns ~ 550ns，T0L低电平时间700ns ~ 1000ns，因此"0码"只需要2个bit高电平，6个bit低电平即可满足时序的需求；同理对于"1码"，则需要6个bit高电平，2个bit低电平即可满足，所以"0码"SPI发送字节0xC0，SPI发送字节0xF8代表一个"1码"。
RGB码转成SPI数据
码型实现后就可以发送RGB数据了，由于一个灯需要的数据为24bit，所以需要每个灯需要SPI发送24字节的数据，RGB数据结构如下
需要将24个颜色数据转换成SPI数据发送给幻彩灯芯片，比如纯红色数据为{0，255，0}，需要发送24bit码为000000001111111100000000，转换成SPI需要发送的24字节数据为
0xC0，0xC0，0xC0，0xC0，0xC0，0xC0，0xC0，0xC0，0xF8，0xF8，0xF8，0xF8，0xF8，0xF8，0xF8，0xF8，0xC0，0xC0，0xC0，0xC0，0xC0，0xC0，0xC0，0xC0。
RGB24bit数据转换成SPI24字节代码示例如下图
