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title: led ring
updated: 2024-06-08
tags:
  - led
  - 编码器
  - 源码
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# 目的
实现一个独立的多色led灯环，与电位器或编码器配合使用，同步显示当前状态。
# 设计
采用WS2812B，1010小封装，最小连线和IO消耗下实现对每个LED的独立、多色控制。
## ~~协议1~~
动态配置，HEX格式，每次显示前发送显示指令：`当前值,[区间下限,区间上限],[下限颜色,上限颜色]`

| 当前值                     | 区间下限 | 区间上限 | 下限颜色 | 上限颜色 |     |
|:-----------------------:|:----:|:----:|:----:|:----:| --- |
| 2字节                     | 2字节  | 2字节  | 3字节  | 3字节  |     |
| 2字节取值范围为：[-32768,32768] |      |      |      |      |     |
1. 参数只有`当前值`时，其它参数使用缺省值`[区间下限,区间上限]=[0,1],[下限颜色,上限颜色]=[#FF0001,#00FF7F]`
2. 参数只有`当前值`、`区间下限`、`区间上限`时，其它参数使用缺省值`[下限颜色,上限颜色]=[#FFA500,#FFA500]`
3. 缺省为静态显示，支持动态显示，如`海浪`

## ~~协议2~~
静态配置，HEX格式。需初始化显示参数`索引值,[区间下限,区间上限],[下限颜色,上限颜色]`，每次显示前发送指令：`索引值,当前值`
```c
00,0000,0001,#FF0001,#00FF7F //双色显示布尔量
01,0001,0064,#FFA500,#FFA500 //单色显示0~100范围
02,FD2E,02D2,#00FF7F,#FF00FF //双色渐变显示-722~722范围
```
## 渐变色转换算法
使用色相环实现颜色渐变具有更好的显示效果
参考aardio代码实现
```javascript
    rgb2hsb = function(r,g,b) {
        if( 0 > r || r > 255 ) error("R值范围0~255",2) 
        if( 0 > g || g > 255 ) error("G值范围0~255",2)  
        if( 0 > b || b > 255 ) error("B值范围0~255",2) 

        var rgb =  { r;g;b };  
        ..table.sort(rgb);  

        var max = rgb[3];  
        var min = rgb[1];  
          var d = (max - min);

          var s;
        var v = max / 255;
        if(max == 0) s = 0 else s =  d /  max;

        var h = 0;
        if(d){
            if (max == r ){
                h =  (g - b) * 60 / d;
                if (g < b) h = h + 360;
            }
            elseif (max == g) {  
                h = (b - r) * 60 / d + 120;  
            } 
            else{  
                h = (r - g) * 60 / d + 240;  
            } 
        } 

        return ..math.round(h,2)%360, ..math.round(s,2), ..math.round(v,2);  
    }

    hsb2rgb = function(h,s,v) {  
        h = h % 360;
        if( h <0 || h >360 ) error("h值范围0~360",2)
        if( s <0 || s >1 ) error("s值范围0~1",2)
          if( v <0 || v >1 ) error("v值范围0~1",2)

        var r,g,b = 0,0,0;  
        var i = ..math.floor( (h / 60) % 6 );  
        var f = (h / 60) - i;  
        var p = v * (1 - s);  
        var q = v * (1 - f * s);  
        var t = v * (1 - (1 - f) * s);  

        select (i) {  
            case 0{ 
                r = v;  
                g = t;  
                b = p;  
            }
            case 1{  
                r = q;  
                g = v;  
                b = p;  
            }
            case 2{  
                r = p;  
                g = v;  
                b = t;  
            }
            case 3{  
                r = p;  
                g = q;  
                b = v;  
            } 
            case 4{   
                r = t;  
                g = p;  
                b = v;  
            }
            case 5{   
                r = v;  
                g = p;  
                b = q;   
            }
        }  
        return ..math.round(r * 255),..math.round(g * 255), ..math.round(b * 255);  
    }
```
在色相h、纯度s、明度l三个维度作线性差值，假如共20个led，其中16个led作范围显示，区间划分为16等份则为渐变色
## 静态存储
静态初始化的优点是响应速度快，因为更新颜色时没有计算耗时，缺点是耗内存
 三维数组uint color\[N\]\[16\]\[3\]
```c
{
    {//索引0
        {0x01,0x00,0xFF},//#FF0001
        {0x7F,0xFF,0x00}//#00FF7F
    },
    {//索引1
        {r0,g0,b0},
        {r1,g1,b1},
        {r2,g2,b2},
        //...Unknown encodingUnknown encoding1024/3/16=21组。
```
## 优化后
可改用统一颜色，计算uint8 colormap\[N\]\[3\]待用，N为总LED个数，占用N\*3字节。
### 协议为：
| [索引值] | 区间下限/当前值 | [区间上限] | [下限颜色] | [上限颜色] |
| :---: | :------: | :----: | :----: | :----: |
|  1字节  |   2字节    |  2字节   |  3字节   |  3字节   |
|  可选   |          |   可选   |   可选   |   可选   |
四种模式：
1. `索引值,[区间下限,区间上限],[下限颜色,上限颜色]`总11字节
2. `索引值,[区间下限,区间上限]`总5字节
3. `索引值,当前值`总3字节
4. `当前值`总2字节
 即
1. 0x00,0x0000,0x0000,r,g,b配置颜色。总11字节，且前5字节全为0。
2. index,min,max更新索引配置。总5字节。
3. index,value动态更新颜色。总3字节。
4. 仅value则沿用上次的index。总2字节。
###  存储过程：
直接分配4\*M字节内存（支持M个索引，按需扩展），按index进行索引存储，即uint8 cfg[index]=[min,max]
> 优势是简洁高效，去重容易，直接引用，不用遍历搜索。
- ==去重==指后发送的索引配置会覆盖之前的配置
- ==直接引用==指以索引配置支持无序输入，程序以此作为数组的位置编号，取出时直接取出，无需在数组中搜索。
### 颜色值映射过程：
1. 计算渐变色并分为N个
2. 计算index=round((value-min)/((max-min)/N))，四舍五入
3. 发送colormap[0]至colormap[index]