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title: led ring
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updated: 2024-06-08
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tags:
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- led
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- 编码器
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- 源码
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# 目的
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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。
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# 设计
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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。
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## ~~协议1~~
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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]`
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| 当前值 | 区间下限 | 区间上限 | 下限颜色 | 上限颜色 | |
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|:-----------------------:|:----:|:----:|:----:|:----:| --- |
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| 2字节 | 2字节 | 2字节 | 3字节 | 3字节 | |
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| 2字节取值范围为：[-32768,32768] | | | | | |
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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]`
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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]`
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3. 缺省为静态显示，支持动态显示，如`海浪`
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## ~~协议2~~
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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`
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```c
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00,0000,0001,#FF0001,#00FF7F //双色显示布尔量
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01,0001,0064,#FFA500,#FFA500 //单色显示0~100范围
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02,FD2E,02D2,#00FF7F,#FF00FF //双色渐变显示-722~722范围
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```
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## 渐变色转换算法
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使用色相环实现颜色渐变具有更好的显示效果
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参考aardio代码实现
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```javascript
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rgb2hsb = function(r,g,b) {
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if( 0 > r || r > 255 ) error("R值范围0~255",2)
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if( 0 > g || g > 255 ) error("G值范围0~255",2)
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if( 0 > b || b > 255 ) error("B值范围0~255",2)
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var rgb = { r;g;b };
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..table.sort(rgb);
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var max = rgb[3];
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var min = rgb[1];
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var d = (max - min);
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var s;
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var v = max / 255;
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if(max == 0) s = 0 else s = d / max;
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var h = 0;
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if(d){
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if (max == r ){
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h = (g - b) * 60 / d;
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if (g < b) h = h + 360;
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}
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elseif (max == g) {
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h = (b - r) * 60 / d + 120;
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}
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else{
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h = (r - g) * 60 / d + 240;
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}
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}
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return ..math.round(h,2)%360, ..math.round(s,2), ..math.round(v,2);
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}
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hsb2rgb = function(h,s,v) {
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h = h % 360;
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if( h <0 || h >360 ) error("h值范围0~360",2)
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if( s <0 || s >1 ) error("s值范围0~1",2)
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if( v <0 || v >1 ) error("v值范围0~1",2)
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var r,g,b = 0,0,0;
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var i = ..math.floor( (h / 60) % 6 );
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var f = (h / 60) - i;
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var p = v * (1 - s);
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var q = v * (1 - f * s);
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var t = v * (1 - (1 - f) * s);
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select (i) {
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case 0{
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r = v;
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g = t;
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b = p;
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}
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case 1{
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r = q;
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g = v;
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b = p;
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}
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case 2{
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r = p;
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g = v;
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b = t;
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}
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case 3{
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r = p;
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g = q;
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||
b = v;
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}
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case 4{
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r = t;
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g = p;
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b = v;
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}
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case 5{
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r = v;
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g = p;
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b = q;
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}
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}
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return ..math.round(r * 255),..math.round(g * 255), ..math.round(b * 255);
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}
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```
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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
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## 静态存储
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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
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三维数组uint color\[N\]\[16\]\[3\]
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```c
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{
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{//索引0
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{0x01,0x00,0xFF},//#FF0001
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{0x7F,0xFF,0x00}//#00FF7F
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},
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{//索引1
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{r0,g0,b0},
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{r1,g1,b1},
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{r2,g2,b2},
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//...Unknown encodingUnknown encoding1024/3/16=21组。
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```
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## 优化后
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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。
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### 协议为：
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| [索引值] | 区间下限/当前值 | [区间上限] | [下限颜色] | [上限颜色] |
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| :---: | :------: | :----: | :----: | :----: |
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| 1字节 | 2字节 | 2字节 | 3字节 | 3字节 |
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| 可选 | | 可选 | 可选 | 可选 |
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四种模式：
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1. `索引值,[区间下限,区间上限],[下限颜色,上限颜色]`总11字节
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2. `索引值,[区间下限,区间上限]`总5字节
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3. `索引值,当前值`总3字节
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4. `当前值`总2字节
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即
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1. 0x00,0x0000,0x0000,r,g,b配置颜色。总11字节，且前5字节全为0。
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2. index,min,max更新索引配置。总5字节。
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3. index,value动态更新颜色。总3字节。
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4. 仅value则沿用上次的index。总2字节。
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### 存储过程：
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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]
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> 优势是简洁高效，去重容易，直接引用，不用遍历搜索。
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- ==去重==指后发送的索引配置会覆盖之前的配置
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- ==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。
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### 颜色值映射过程：
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1. 计算渐变色并分为N个
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2. 计算index=round((value-min)/((max-min)/N))，四舍五入
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3. 发送colormap[0]至colormap[index]
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### 主控：
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华大[[MCU/华大/选型#[HC32L110C6](https //www.hdsc.com.cn/Category82-1389)|HC32L、HC32F]]系列及沁恒[[CH32V003]]系列，优选后者，便宜够用。 |