矩阵RGB三色LED驱动芯片CH466（SPI模式）

一、简介

CH466 是一款 6*18 矩阵三色LED驱动芯片，3*6路PWM驱动，最多支持18个COM公共端动态扫描，最多可驱动108组三色LED或324只单色LED。可选7位或8位单色PWM数据，最高3*8位组合色PWM，支持16777216 种组合颜色。可选6位或7位或8位亮度PWM数据，支持256级灰度。所有 PWM 引脚具有源电流简单恒流功能。

下图为CH466的系统框图。

二、特点

（1）3x6路PWM和18路COM，可驱动最多108组三色LED或324只单色LED

（2）可选7/8位单色PWM数据，最高3*8位组合色PWM，支持16777216种组合颜色

（3）可选6/7/8位亮度PWM数据，支持256级灰度

（4）矩阵大小可调

（5）PWM引脚具有源电流简单恒流功能

（6）接口丰富，支持I2C/UART/USB/SPI接口

1MHz I2C 接口，多个I2C地址可配置
6MHz SPI 接口，支持3线/4线SPI模式
3MHz UART 接口，多种波特率可配置
12MHz 全速USB接口和单线USB接口

（7）支持1路ARGB灯驱动

（8）LED消影时间多级可调

（9）支持自动呼吸功能

（10）免晶体

三、功能概述

1、工作模式配置

在芯片复位后，会根据SPI4_EN、SPI3_EN、USB_EN和UART_EN引脚上的22K下拉电阻选择对应的工作模式。22K下拉电阻只能同时连接到其中一个引脚上。如果SPI4_EN、SPI3_EN、USB_EN和UART_EN 都未连接22K下拉电阻，芯片将默认工作在I2C模式。在不同的工作模式下，CH466支持的最大RGB 矩阵大小不同。如果芯片使能了RESET#引脚，相应的矩阵COM数量会减少1，详见下表。

2、SPI模式

SPI 接口支持3线模式和4线模式，兼容模式0和模式3。在3线模式下，SCS、SCK、MOSI分别作为片选、时钟和数据引脚；在4线模式下，SCS、SCK、MOSI、MISO分别充当片选、时钟、主机输出从机输入数据、主机输入从机输出数据引脚。

4线SPI接口时序如下：

TRI 为传输等待时间主机发送的第一个字节为命令（Command），其含义见下图。随后，发送需要操作的寄存器地址和一个Dummy字节。Dummy字节没有实际意义，可以使用0x00或0xFF填充。

（1）写CH466寄存器主机拉低 SCS，发送命令和需要写入的寄存器地址和数据。连续写入时，支持寄存器地址自增。

（2）读CH466寄存器主机拉低SCS，发送命令和需要读取的寄存器地址，CH466 会返回对应的寄存器数据。连续读取时，支持寄存器地址自增。

在三线SPI下，需要注意的是其通讯引脚为MISO，并非MOSI，需要着重注意！！！

三线SPI的读写时序稍微有点区别，写时序和上述4线SPI无明显区别；而读时序就要做出区分，因为其只有1根通讯线，所以在读数据时需要把主机端的MOSI引脚状态改为输入模式，来接收芯片返回的数据。

四、硬件设计

1、芯片外围

此芯片是免晶振设计，所以芯片的外围十分的精简，如下如所示：

需要使用SPI模式，就按章节3.1表格所示，讲对应引脚对地接22K下拉电阻。

2、LED灯设计（部分展示）

芯片目前只支持共阴极的三色LED灯，在选型时需要注意，部分设计如下：

五、程序开发

1、接口初始化

在SPI模式下，根据是3线模式还是4线模式，去使能双线全双工还是单线模式，我们以3线SPI为例：

复制代码

void MySPI3Line_Init()
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};
    SPI_InitTypeDef  SPI_InitStructure = {0};
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure={0};

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_1Line_Tx;
    SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;
    SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
    SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High;
    SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge;
    SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;
    SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_32;
    SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;
    SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7;
    SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);

    SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);
}

2、寄存器读写

具体的寄存器地址和具体每一位的功能可以参考芯片的datasheet，我们使用硬件DMA来进行读写，如果不是频繁的切换灯效，也可以不使用DMA。代码如下：

复制代码

uint8_t spi3_tx_rx_data(uint8_t *p_tx,uint8_t tx_len,uint8_t *p_rx,uint8_t rx_len)
{
    uint8_t *ptr;
    SPI_CS_LOW();
    GPIOA->CFGLR = GPIOA->CFGLR & ~0xF0000000 | 0x90000000;
    SPI1->CTLR1 |= SPI_CTLR1_BIDIOE;        // MOSI Tx Enable
    DMA1_Channel3->CFGR &= ~ DMA_CFGR2_EN;
    DMA1_Channel2->CFGR &= ~ DMA_CFGR2_EN;

    DMA1_Channel3->MADDR = (uint32_t)p_tx;
    DMA1_Channel2->MADDR = (uint32_t)p_rx;

    DMA1_Channel3->CNTR = tx_len;
    DMA1_Channel2->CNTR = tx_len;

    DMA1_Channel3->CFGR |= DMA_CFGR2_EN;    // Tx
    // DMA1_Channel2->CFGR |= DMA_CFGR2_EN;    // Rx
    SPI1->CTLR1 |= SPI_CTLR1_SPE;
    
    while( (!DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC2)) && (!DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC3)) );
    while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1,SPI_I2S_FLAG_BSY));

    if (rx_len)
    {
        GPIOA->CFGLR = GPIOA->CFGLR & ~0xF0000000 | 0x40000000;                                     // 切换为浮空输入
        ptr = p_rx + tx_len;
        SPI1->CTLR1 &= ~SPI_CTLR1_SPE;
        Delay_Us(3);
        if (rx_len == 1)
        {
            SPI1->CTLR1 &= ~SPI_CTLR1_BIDIOE;        // MOSI Rx Enable
            SPI1->CTLR1 |= SPI_CTLR1_SPE;
            SPI1->CTLR1 &= ~SPI_CTLR1_SPE;
            while (!(SPI1->STATR & SPI_STATR_RXNE));
            *ptr++ = SPI1->DATAR; 
        }
        else
        {
            SPI1->CTLR1 &= ~SPI_CTLR1_BIDIOE;        // MOSI Rx Enable
            SPI1->CTLR1 |= SPI_CTLR1_SPE;
            // 接收前N-1的字节
            for (size_t i = 0; i < rx_len - 1; i++)
            {
                while (!(SPI1->STATR & SPI_STATR_RXNE));
                *ptr++ = SPI1->DATAR;
            }
            Delay_Us(3);
            SPI1->CTLR1 &= ~SPI_CTLR1_SPE;
            while (!(SPI1->STATR & SPI_STATR_RXNE));
            *ptr++ = SPI1->DATAR; 
        }
    }
    SPI_CS_HIGH();
    Delay_Ms(1);
    return 0;
}

3、LED驱动

驱动LED只需要按照手册要求初始化各个寄存器的参数，然后给相应的值即可完成LED的驱动，这里以点亮全部灯为例，参考代码如下：

复制代码

void set_all_led(uint8_t i,uint8_t r,uint8_t g,uint8_t b)
{
    for (uint8_t com = 0; com < 18; com++)
    {
        for (uint8_t seg = 0; seg < 6; seg++)
        {
            rgb_buf[6*com + seg][0] = i;
            rgb_buf[6*com + seg][1] = r;
            rgb_buf[6*com + seg][2] = g;
            rgb_buf[6*com + seg][3] = b;
        }
    }
}

以上仅为部分程序，如需完整工程可以私信联系获取。