CH585 的 LED 屏控制器（串行输出接口）

矜辰所致2025-12-20 9:27
复制代码 
 CH585 上的 LED 点阵屏接口学习使用     ...... 矜辰所致

前言

在 CH585 芯片手册最后部分，介绍了一个名为 LED屏控制器的设备，初看的时候，没太明白，官方也没有太多的说明。

最近正好想用 CH585 控制 WS2812 灯带，与官方 FAE 沟通得知可以使用 LED屏控制 接口，于是回头去研究了一番，嘿嘿，别看其貌不扬，发现可以用在很多地方。

所以本文我们主要就是来聊一下这个 "LED 屏控制器" ，看看如何使用以及它可以适用的场合。

我是矜辰所致，全网同名，尽量用心写好每一系列文章，不浮夸，不将就，认真对待学知识的我们，矜辰所致，金石为开！

目录

  • 前言
  • [一、 基础说明](#一、 基础说明)
    • [1.1 使用流程](#1.1 使用流程)
    • [1.2 输出对应关系](#1.2 输出对应关系)
      • [1.2.1 输出位序](#1.2.1 输出位序)
      • [1.2.2 输出极性](#1.2.2 输出极性)
      • [1.2.3 数据存储模式对输出的影响](#1.2.3 数据存储模式对输出的影响)
    • [1.3 多通道输出](#1.3 多通道输出)
    • [1.4 时钟](#1.4 时钟)
    • [1.5 发送长度](#1.5 发送长度)
  • [二、 应用说明](#二、 应用说明)
    • [2.1 应用核心和场景](#2.1 应用核心和场景)
    • [2.2 部分应用示例](#2.2 部分应用示例)
      • [2.2.1 WS2812 控制](#2.2.1 WS2812 控制)
      • [2.2.2 互补 PWM](#2.2.2 互补 PWM)
      • [2.2.3 LED点阵屏幕驱动](#2.2.3 LED点阵屏幕驱动)
      • [2.2.4 I2S 音频驱动](#2.2.4 I2S 音频驱动)
      • [2.2.5 关于模拟 SPI](#2.2.5 关于模拟 SPI)
  • 结语

总结写在前面：

CH585 的 LED 屏控制器 就是一个可配置 周期、极性、位序、通道（1~8路）的串行输出总线 ，支持 DMA 传输。

一、 基础说明

官方文档的介绍比较简单：

示例名为 LED ：

看示例名字，估计会有不少人联想到点亮 LED 灯的吧 ， 官方是没有单独的 GPIO 实验的，GPIO 中断测试大家可参考官方 PM 休眠实验，关于 GPIO 使用也可以参考博主另外一篇文章：

沁恒微 RISC-V 蓝牙 CH5xx GPIO使用说明

如果单看介绍，估计很多小伙伴觉得没用屏幕就不会再去了解了，博主最初也这样 = =！ 前面总结写了，他是一个可配置的串行输出，我们即便不驱动屏幕，也可以在很多地方使用起来。

1.1 使用流程

使用流程参考官方示例即可，整个流程其实很简单，概括来说：

  1. 设置对应的 GPIO 为输出模式：

    通道和 GPIO 的对应关系是固定的，示例一目了然，芯片手册也有标注；

    PA4 引脚为时钟输出引脚；

  2. LED 驱动器初始化，配置时钟和通道：

    使用函数 ch58x_led_controller_init 配置分频和模式，第一个参数选择通道数量，第二个参数选择分频系数，通过主频时钟分频（细节会在下文分析）。

  3. DMA 配置：

    使用函数 TMR_DMACfg配置 DMA，参数依次为：是否打开 DMA 功能，DMA 起始地址，DMA 发送长度，DMA传输模式。

  4. 输出使能：

    使用宏定义 LED_ENABLE();进行输出使能，开始传输。

  5. 根据需求开启中断：

    如果使用 DMA 循环传输，可以不用开启中断，也能够保证持续的输出（每次传输的都是固定的值），如果单次传输，需要开启中断，在中断中调用ch58x_led_controller_send函数实现连续发送（可以改变传输的值）。

这里还是上一下示例代码，以便于后面讲解时候大家参考，细节我们下文慢慢分析：

c 复制代码 
__attribute__((__aligned__(4))) uint32_t tx_data[8] = {0x01020408,0x10204080,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08};

#define  LSB_HSB         0           // LED串行数据位序, 1:高位在前;  0:低位在前
#define  POLAR           0           // LED数据输出极性, 0:直通，数据0输出0，数据1输出1; 1为反相

int main()
{
    HSECFG_Capacitance(HSECap_18p);
    SetSysClock(SYSCLK_FREQ);
    /* 配置串口调试 */
    DebugInit();
    PRINT( "Start @ChipID=%02X\n", R8_CHIP_ID );

    //led clk
    GPIOA_ModeCfg( GPIO_Pin_4, GPIO_ModeOut_PP_5mA );

    //led data
    //LED 0
    GPIOA_ModeCfg( GPIO_Pin_0, GPIO_ModeOut_PP_5mA );
    //LED 1
    GPIOA_ModeCfg( GPIO_Pin_1, GPIO_ModeOut_PP_5mA );
    //LED 2
    GPIOA_ModeCfg( GPIO_Pin_2, GPIO_ModeOut_PP_5mA );
    //LED 3
    GPIOA_ModeCfg( GPIO_Pin_3, GPIO_ModeOut_PP_5mA );
    //lED 4
    GPIOA_ModeCfg( GPIO_Pin_5 , GPIO_ModeOut_PP_5mA );
    //lED 5
    GPIOA_ModeCfg( GPIO_Pin_6 , GPIO_ModeOut_PP_5mA );
    //lED 6
    GPIOA_ModeCfg( GPIO_Pin_7 , GPIO_ModeOut_PP_5mA );
    //lED 7
    GPIOA_ModeCfg( GPIO_Pin_8 , GPIO_ModeOut_PP_5mA );

    //配置分频和模式选择
    ch58x_led_controller_init(CH58X_LED_OUT_MODE_SINGLE, 128);

    //开始发送,后面再发送就在中断里面发送了
    TMR_DMACfg(ENABLE, (uint16_t)(uint32_t)&tx_data, 2, Mode_Single);

#if LSB_HSB   //LSB HSB
    R8_LED_CTRL_MOD ^= RB_LED_BIT_ORDER;
#endif

#if POLAR     //极性
    R8_LED_CTRL_MOD ^= RB_LED_OUT_POLAR;
#endif

    LED_ENABLE();
    PFIC_EnableIRQ(LED_IRQn);

    while(1);
}

__INTERRUPT
__HIGH_CODE
void LED_IRQHandler(void)
{
    //清空中断标志
    if(LED_GetITFlag(RB_LED_IF_DMA_END))  // 获取中断标志
    {
       LED_ClearITFlag(RB_LED_IF_DMA_END); // 清除中断标志
       ch58x_led_controller_send(tx_data, 2);
    }
}

1.2 输出对应关系

在实际使用中，我们需要关心的首要问题就是如何输出，示例中定义了一个uint32_t 的数组，配置 DMA 的起始地址为数组的地址，数组的值就是输出值，那么它是如何体现的呢？

为了更加方便的说明，我们修改一下数组的值，然后还要先说明两个宏定义：

第一个 LSB_HSB 宏定义（关联RB_LED_BIT_ORDER 寄存器）

还一个 POLAR 宏定义（关联RB_LED_OUT_POLAR 寄存器）

1.2.1 输出位序

首先我们只修改数组的值，其他地方均未修改（本小节测试都是单通道 CH58X_LED_OUT_MODE_SINGLE）：

c 复制代码 
uint32_t tx_data[2] __attribute__((aligned(4))) = {
    0xAAAAAAAA,   // 
    0x01020408    // 
};
// LED串行数据位序, 1:高位在前;  0:低位在前
#define  LSB_HSB         0
#define  POLAR           0  

ch58x_led_controller_init(CH58X_LED_OUT_MODE_SINGLE, 128);

//开始发送,后面再发送就在中断里面发送了
TMR_DMACfg(ENABLE, (uint16_t)(uint32_t)&tx_data, 2, Mode_Single);

输出如下（因为是循环输出长度2 ，会先输出 0XAAAAAAAA，下图做图的时候忘了顺序前后了）：

上面数据在两个数据交互处稍微不那么直观，为了更加直观的说明这个问题，我们再把数据改一下，然后再看一下：

c 复制代码 
uint32_t tx_data[2] __attribute__((aligned(4))) = {
    0xFFFFFFFF,   // 
    0x01020408    // 
};

// LED串行数据位序, 1:高位在前;  0:低位在前
#define  LSB_HSB         0

上面的示例，如果我们把 LSB_HSB 设置位 1，它会变成如下：

说明：LSB_HSB 设置为1，依然是数组前一个 uint32_t 先输出，然后根据每个字节进行高位在前反转。

1.2.2 输出极性

最后还有一个 POLAR 宏定义（关联RB_LED_OUT_POLAR 寄存器），反相输出，这个比较好理解，我们测试看一下：

1.2.3 数据存储模式对输出的影响

对了，上面的测试，我们定义0x01020408 ，但是输出却是反过来的，这是于芯片存储是小端模式有关：

我们存放 0x01020408 ，起始地址第一个字节实际上是 0x08 所以会按照 0x08先输出。

比如我们修改一下，按照单字节定义数组，它就能够按照顺序输出：

c 复制代码 
uint8_t tx_data[] __attribute__((aligned(4))) = {
    0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,   // 
    0x01,0x02,0x04,0x08    // 
};

此时函数中的长度参数，依旧是 2 。

通过上面测试，我们可以得到如下结论：

  1. TMR_DMACfg 函数中的第三个参数长度是以 32 位 4字节为单位的，同理，中断中调用的 ch58x_led_controller_send 函数的第二个参数长度也是这样。
    函数的参数长度是以 32 位 4字节为1 个长度标准。
    所以原始示例中，只会用到数组前面两个数据。
  2. 数据输出是以 1 个字节为单位进行输出，会以起始地址开始按照每个字节的数据进行输出。
    LSB_HSB 这个串行数据位序，高位在前还是低位在前是针对每个字节来说的。

另外，示例中使用了中断方式，在TMR_DMACfg 函数中模式配置为：Mode_Single 需要保证持续发送，需要在 DMA发送完成中断中，再次调用ch58x_led_controller_send(tx_data, 2);进行发送。我们如果配置 DMA 模式为 Mode_LOOP，可以关闭中断，就能持续发送，如下：

c 复制代码 
TMR_DMACfg(ENABLE, (uint16_t)(uint32_t)&tx_data, 2, Mode_LOOP); //无需开启中断即可连续发送

1.3 多通道输出

上面测试的都单通道，它支持1/2/4/8路数据输出，但是要注意，它也只能支持1/2/4/8， 比如 3 是不行的，而且对应通道是固定的（1路 固定 LED0 ，2路固定 LED0 和 LED1... GPIO 引脚也是固定的 ）：

我们还是使用上面的数据，测试一下双通道输出的效果：

c 复制代码 
uint32_t tx_data[2] __attribute__((aligned(4))) = {
    0xFFFFFFFF,   // 
    0x01020408    // 
};

#define  LSB_HSB         0           // LED串行数据位序, 1:高位在前;  0:低位在前
#define  POLAR           0          // LED数据输出极性, 0:直通，数据0输出0，数据1输出1; 1为反相

ch58x_led_controller_init(CH58X_LED_OUT_MODE_DOUBLE, 128);

效果如下：

通道0 →0xFF 0xFF 0x08 0x02

通道1 →0xFF 0xFF 0x04 0x01

它会按照需要输出的通道，按字节顺序依次去分给所有的通道，所以我们可以推算出来，如果设置位 4 通道，那么4通道在每 8 个时钟周期的输出应该是：

通道0 → 0xFF 0x08

通道1 → 0xFF 0x04

通道2 → 0xFF 0x02

通道3 → 0xFF 0x01

测试一下ch58x_led_controller_init(CH58X_LED_OUT_MODE_FOUR, 128);确实如此，如下图：

以此类推，对于 { 0xFFFFFFFF, 0x01020408 } ，8通道输出如下：

通道0 → 0xFF

通道1 → 0xFF

通道2 → 0xFF

通道3 → 0xFF

通道4 → 0x08

通道5 → 0x04

通道6 → 0x02

通道7 → 0x01

所以，如果想要 8 通道都有输出，那么至少需要 8 个字节的数据，始终记住，数据是以字节为单位进行输出即可。

1.4 时钟

LED 屏控制器的时钟来源于系统主频，通过 ch58x_led_controller_init 设置分频系数，示例中是 128 分频：

频率：

62.4 MHz ÷ 128 = 487.5 kHz

周期：

1 ÷ 487.5 kHz ≈ 2.05 µs

说明： 这是是串行时钟线的时钟，高低电平时间不对称是经常的事，时钟信号的占空比不是一定要 50%，只要满足协议规定的最小高电平时长和最小低电平时长，满足"采样窗口" 要求即可。

最大时钟：

主频 2 分频输出如下图（主频 62.4M Hz 情况）：

最小时钟：

最大分频系数为 0xFF， 所以 :

最小时钟频率 = 主频/255

1.5 发送长度

我们上面几个函数中有个参数为发送长度，他对应的就是寄存器R16_LED_DMA_LEN ：

它的最大值为：4095

我们上面说过，长度是以 32 位为单位，就是 4个字节，所以可以知道它一次发送最大的长度为：4095 × 4 字节 = 16 380 字节 。

二、 应用说明

2.1 应用核心和场景

经过上面的基础学习，就可以得出我们文章前面的总结：CH585 的 LED 屏控制器 就是一个支持 DMA 传输的可配置 周期、极性、位序、通道（1~8路）的串行输出总线 。

理论上，只要是串行 输出 （注意是输出）总线，在它能支持频率范围，都能用它来模拟实现:

  • 只能当"主机"，不能当从机。
  • 时钟频率范围 ： 芯片主频 / 255 ~ 芯片主频 / 2

使用的基本流程就是，首先是确定时钟周期，然后根据数据设定数组。

下面表格列举了一些常用可支持应用场景：

应用 说明 思路
驱动点阵屏 屏幕驱动 配合 74HC595， 可同时驱动多个 595，扩展出 8×N 路输出（如 2 片 595 扩展 16 路）；
WS2812 灯带 灯带驱动 ① 1 颗灯 = 24 位码 ；② PA0→DATA，单通道；③ 分频 ；④ 根据需求设定数据
互补型 PWM PWM输出 双通道实现互补型 PWM 波
I²S 音频 音频驱动 PA0→DATA，PA1→LRCK，双通道 PA4 : 时钟信号；
DShot ESC 无人机协议 DShot 是一种固定波特率、固定帧结构、单向、无载波的数字串行协议 ，和 CH585 LED 屏控制器完全匹配

2.2 部分应用示例

一些常见应用示例，其实知道上面应用核心，剩下的都是数据的处理部分，本文先展示一些常见的示例。

2.2.1 WS2812 控制

灯带是一个比较典型的示例，我会从本示例入手详细介绍一下如何使用 CH585 的 LED 屏控制器。

对于 WS2812 和 SK6812 此类 灯带，控制方式是一致的，具体的例子网上很多，而且采购的灯带也会有对应的控制手册，博主在以前也写过灯带的控制说明，我们需要参考的细节如下：

下面的截图说明是以前文章里面的，因为于上面的截图不是来自一个型号的手册，所以时间有差别（下面我以前是使用 SK6812 来讲解的，WS2812 的顺序大多是 GRB）：


灯带的控制方式知道了，我们来考虑我们 LED 屏控制器设置。

首先我们先考虑的是，我们如何输出 0/1 码，因为他们是由高低电平组成，而且有时间要求，所以我们肯定是需要 GPIO 输出好几位数据组成一个码。

思路如下：

比如我们可以用 4 位， 也可以用 8 位（1个字节）。

假设我们用 4 位去拼凑，

我们 GPIO 输出 0x80 = 0b1000 000，

前面 4 位，1个时钟周期高电平,3 个时钟周期低电平

如果保证 4个时钟周期 >=1.25us(不同型号有细微区别)

而且高电平时间满足：220ns~380ns

低电平时间满足：580ns~1µs

那就是一个 0 码

就等于我们 GPIO 输出 0b1000 ，就是输出一个0 码，1个字节可以输出2个 码

这样就可以实现组合了。

根据上面的思路，我们可以计算，或者直接通过测试慢慢调整，最后采用如下配置，可以实现满足上面的要求：

c 复制代码 
SetSysClock(CLK_SOURCE_HSE_PLL_78MHz);
ch58x_led_controller_init(CH58X_LED_OUT_MODE_SINGLE, 25);

确定好时钟，接下来就是数据组合了，根据上面设置：

输出一个 0 码：是发送 0b1000 （0x8）；

输出一个 1 码： 是发送 0b1100（0xC）.

那我们实现亮红灯：

对应 0/1 码

1111 1111 0000 0000 0000 0000 （SK6812）

0000 0000 1111 1111 0000 0000 （WS2812）

具体的还请参考使用灯珠的手册确定！！！

我们一个字节两个码，我们定义数组如下()：

c 复制代码 
uint8_t tx_data[] __attribute__((aligned(4))) = {
    0x88,0x88,0x88,0x88,   // G 0000 0000
    0xCC,0xCC,0xCC,0xCC,   // R 1111 1111
    0x88,0x88,0x88,0x88    // B 0000 0000
};

如果两个灯，那就是对应的发送和长度改为 6 即可：

c 复制代码 
uint8_t tx_data[] __attribute__((aligned(4))) = {
    0x88,0x88,0x88,0x88,   // G 0000 0000
    0xCC,0xCC,0xCC,0xCC,   // R 1111 1111
    0x88,0x88,0x88,0x88,    // B 0000 0000

    0x88,0x88,0x88,0x88,   // G 0000 0000
    0x88,0x88,0x88,0x88,    
    0xCC,0xCC,0xCC,0xCC
};

GPIOA_ModeCfg( GPIO_Pin_0, GPIO_ModeOut_PP_5mA );

ch58x_led_controller_init(CH58X_LED_OUT_MODE_SINGLE, 25);

TMR_DMACfg(ENABLE, (uint16_t)(uint32_t)&tx_data, 6, Mode_Single);

博主测试自己以前的板子和灯带效果如下：

上面演示了单色点亮，那么对于渐变，需要自己去对应修改数据，然后重发方式，可以根据示例里面再中断中发送，但是要注意灯带需要的 RESET 信号延时，也可以直接在 While 循环中发送：

c 复制代码 
//下面是伪代码，示例代码，需要自己实现
while(1){
        // i 是渐变数组，在 i 组数据里面循环渐变
        if(i < 5) i++;
        else i = 0;
        ch58x_led_controller_send(&change_data[6*i],6);
        DelayUs(100);//  LED 的 RESET 信号
    }

当然，上面使用 4 个时钟周期表示一个 0/1 码，当然也可以使用 8 个时钟周期表示一个 0/1 码，这个大家可以自行实现。

2.2.2 互补 PWM

PWM 输出理解起来应该比较简单，对于 CH585 的 PWM输出，博主也写过一篇文章：

CH58x PWM 输出测试

在 CH585 上，我们使用 LED 控制器也可以实现 PWM ，需要注意的是它只能实现 1/32 倍数的占空比。重点在于，我们利用 CH585 的 LED 屏驱动，可以输出互补的 PWM 波。

首先，我们实现 50% 占空比的 PWM 波（周期根据自己需要的时钟分频）：

c 复制代码 
uint8_t tx_data[] __attribute__((aligned(4))) = {
    0xFF,0xFF,0x0,0x0,   //
};

TMR_DMACfg(ENABLE, (uint16_t)(uint32_t)&tx_data, 1, Mode_LOOP);

原理很简单一次发送 32 位数据：

0b 10000000 00000000 00000000 00000000 : 1/32 占空比

0b 11111111 111111111 11111111 11110000 ： 28/32 占空比

互补的 PWM 波形，示例如下：

c 复制代码 
uint8_t tx_data[] __attribute__((aligned(4))) = {
    0xFF,0x00,0xF0,0x0F,   //
};
ch58x_led_controller_init(CH58X_LED_OUT_MODE_DOUBLE, 25);

2.2.3 LED点阵屏幕驱动

本来接口就是作为屏幕控制接口来使用，我们配和 74HC595 驱屏连接如::

74HC595 引脚 CH585 引脚 说明
SER (DS) PA0 串行数据（单通道时，多一个74HC595 就多使用一个通道）
SRCLK (SH_CP) PA4 移位时钟（由 LED 控制器自动生成）
RCLK (ST_CP) 任意 GPIO 需手动控制（LATCH）
OE GND 输出使能（常低）
MR VCC 复位（常高）

但是博主目前手头还没有屏幕，这个后期需要使用的时候再来补充把。

待更新！

2.2.4 I2S 音频驱动

I2S 的 3个主要信号线：

  1. SCK/BCLK（串行时钟/位时钟）控制每个位的传输时序，我们直接使用 PA4 模拟。

频率 = 2 × 采样率 × 位深度 × 声道数

例：44.1kHz × 16位 × 2声道 × 2 = 2.8224MHz

每个时钟周期传输1位数据

  1. WS/LRCLK（字选择/左右声道时钟）,使用通道 2 :PA1作为帧选信号。

区分左右声道：

WS=0 → 左声道

WS=1 → 右声道

在每个声道数据传输开始时改变

  1. SD/SDOUT/SDIN（串行数据线）实际音频数据，我们使用 PA0 作为输出。

注意，数据方式通常MSB（最高有效位）在前

注意在标准模式下面：

时序规则明确：

声道区分：LRCK低电平=左声道，高电平=右声道；

数据采样/发送沿：数据在SCK的下降沿发送，上升沿采样（确保数据稳定后再读取）；

时序延迟：有效数据相对于LRCK的跳变沿延迟1个SCK时钟周期；

对齐方式：数据的MSB与LRCK跳变沿延迟1个SCK边沿对齐。

所以我们在定义数据的时候，需要实际音频数据（PA0）需要比片选信号（PA1）晚一位开始定义有效数据。

具体后期有机会再来更新。

2.2.5 关于模拟 SPI

起初我以为是可以模拟 SPI 的，但是真正研究了一下才发现，有些问题：

因为我们的 LED 控制器时钟空闲为低电平，在时钟的第二个上升沿采样，而标准 SPI 只有 4 种模式，无法匹配标准 SPI 的是时钟信号：

模式0：CPOL=0, CPHA=0 -> 空闲时SCLK为低电平，数据在第一个边沿（即上升沿）采样。

模式1：CPOL=0, CPHA=1 -> 空闲时SCLK为低电平，数据在第二个边沿（即下降沿）采样。

模式2：CPOL=1, CPHA=0 -> 空闲时SCLK为高电平，数据在第一个边沿（即下降沿）采样。

模式3：CPOL=1, CPHA=1 -> 空闲时SCLK为高电平，数据在第二个边沿（即上升沿）采样。

如下图：

本来还想着确实无法模拟，但是忽然想到，是否可以使用一路数据替代时钟信号，但是想想，这样做还是有些问题，数据就不仅被 " 分割 " 了，而且因为新的时钟是 "翻倍 " 的，导致以前的 2bit 才能表示新的 1bit ，而且还要考虑时钟空闲状态，一系列问题，还是算了。

结语

本文主要了解了一下 CH585 的 LED 屏控制器的基本原理、使用方式，以及一些可行的应用场景，其中有些功能并没有完全的写出示例，博主手头的设备也是有限的嘛，当然在后期遇到的时候会来一一记录。

其实关键的地方还是只需要记住，它是如何输出的。应用的时候只需要线确定时钟周期，然后再根据自己需要的输出定义数组。

好了，本文就到这里。谢谢大家！

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