从 WS2812 驱动到消消乐游戏：嵌入式开发实战复盘#

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设置红色 → LED 不亮
2
设置白色 → 部分异常闪烁

1
LED 不亮
2
    ↓
3
检查 GPIO 配置 → 正常
4
    ↓
5
检查 TIM 通道映射 → PA0 对应 TIM2_CH1，正确
6
    ↓
7
检查 PCB 原理图
8
    ↓
9
发现 PA0 被 KEY3 占用！

1
// 修改前
2
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;  // PA0
3
TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);   // CH1
4

5
// 修改后
6
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;  // PA1
7
TIM_OC2Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);   // CH2

1
SetColor(0, 255, 0, 0);  // 期望红色
2
// 实际显示：绿色

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#define WS2812_COLOR_ORDER_GRB  // 标准WS2812

1
SetAll(255, 0, 0);  // 设置全红
2
// 实际显示：红→绿→蓝 渐变色

1
// 颜色缓冲区 - 正确
2
LED0: R=255 G=0 B=0
3

4
// PWM 编码 - 正确
5
LED0: 30 30 30 30 30 30 30 30 60 60 60 60 60 60 60 60 30...
6
      ↑--- R=255 ---↑   ↑-------- G=0 --------↑

1
CC2 事件触发（有问题）：
2
PWM 周期: |←————1.25μs————→|
3
         ┌──────┐
4
    ─────┘      └─────
5
              ↑ DMA 在周期中间更新 CCR2，当前周期被破坏
6

7
Update 事件触发（正确）：
8
PWM 周期: |←————1.25μs————→|
9
         ┌──────┐
10
    ─────┘      └─────
11
    ↑ DMA 在周期结束前更新，新周期正确

1
// 1. 启用 CCR2 预装载
2
TIM_OC2PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable);
3

4
// 2. 使用 Update 事件触发 DMA
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TIM_DMACmd(TIM2, TIM_DMA_Update, ENABLE);
6

7
// 3. 使用正确的 DMA 通道 (TIM2_Update → DMA1_Channel2)
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DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)&TIM2->CCR2;

1
问题: LED 显示异常
2
    ↓
3
{ 数据层 } → 打印颜色缓冲区
4
    ↓
5
{ 编码层 } → 打印 PWM 缓冲区
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    ↓
7
{ 传输层 } → 检查 DMA 配置
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    ↓
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{ 物理层 } → 示波器抓波形

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HARDWARE/WS2812/
2
├── WS2812.h/c              # 底层驱动
3
├── WS2812_ColorUtils.h/c   # 颜色工具
4
└── WS2812_Effects.h/c      # 光效系统

1
// 原方案：浮点运算（Cortex-M3 无 FPU，效率低）
2
u8 fade = (u8)(255 * (1.0f - (float)i / length * 0.6f));
3

4
// 优化方案：查表法
5
static const u8 fade_table[4] = {255, 191, 128, 64};
6
u8 fade = fade_table[i < 4 ? i : 3];

1
// 预计算 360 点正弦表，避免实时浮点运算
2
static const u8 sine_table[360] = {
3
    128, 130, 132, ... // 0-359 度对应的正弦值 (0-255)
4
};
5

6
u8 Sine_U8(u16 angle) {
7
    return sine_table[angle % 360];
8
}

1
Error: #20: identifier "KEY0_PRES" is undefined

1
void BEEP_Beep(u8 times, u16 on_ms, u16 off_ms)
2
{
3
    while (times--) {
4
        BEEP_On();
5
        delay_ms(on_ms);   // CPU 阻塞在这里
6
        BEEP_Off();
7
        if (times > 0) delay_ms(off_ms);
8
    }
9
}

1
阻塞式：
2
主循环: 鸣叫 → 阻塞等待 → 返回 → 继续
3

4
非阻塞式：
5
SysTick 中断 (1ms): 更新状态机
6
主循环: 非阻塞查询 → 处理业务

1
typedef enum {
2
    BEEP_STATE_IDLE = 0,    // 空闲
3
    BEEP_STATE_ON,          // 鸣叫中
4
    BEEP_STATE_OFF          // 间歇中
5
} BEEP_State_t;

1
         times > 0
2
IDLE ───────────────> ON ───────> OFF
3
  ^                     │              │
4
  │                     │ on_ms 到期   │ off_ms 到期
5
  │                     v              v
6
  └─────────────────────┴──────────────┘
7
              times == 0 时回到 IDLE

1
void BEEP_Update(void)  // 在 SysTick_Handler 中调用
2
{
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    if (beep_state == BEEP_STATE_IDLE) return;
4

5
    beep_counter++;
6

7
    switch (beep_state) {
8
    case BEEP_STATE_ON:
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        if (beep_counter >= beep_on_ms) {
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            BEEP_Off();
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            beep_times_left--;
12
            beep_counter = 0;
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            beep_state = (beep_times_left == 0) ? BEEP_STATE_IDLE : BEEP_STATE_OFF;
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        }
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        break;
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    // ...
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    }
18
}

1
typedef enum {
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    KEY_STATE_IDLE = 0,
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    KEY_STATE_DEBOUNCE_PRESS,    // 按下消抖
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    KEY_STATE_PRESSED,
5
    KEY_STATE_DEBOUNCE_RELEASE   // 释放消抖
6
} KEY_State_t;

1
            检测到按下                20ms 后确认
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IDLE ───────────────> DEBOUNCE_PRESS ─────────────> PRESSED
3
  ^                                                    │
4
  │                    20ms 后确认                     │
5
  └────────────── DEBOUNCE_RELEASE <───────────────────┘
6
                       检测到释放

1
// 中断中修改的变量必须用 volatile
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static volatile KEY_State_t key_state = KEY_STATE_IDLE;
3
static volatile u8 key_pressed_event = KEY_NONE;

1
u8 KEY_GetPressed(void)
2
{
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    u8 event;
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    __disable_irq();           // 进入临界区
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    event = key_pressed_event;
6
    key_pressed_event = KEY_NONE;
7
    __enable_irq();            // 退出临界区
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    return event;
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}

1
// 错误（原代码）
2
#define OLED_SCL    PBout(10)
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#define OLED_SDA    PBout(11)
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5
// 正确（根据 PCB）
6
#define OLED_SCL    PBout(6)   // PB6
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#define OLED_SDA    PBout(7)   // PB7

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┌──────────────────┐
2
│  得分: 1200       │
3
│  生命: ████░ 4/5  │
4
│  连击: x3         │
5
│  ★★☆ 难度 2      │
6
└──────────────────┘

1
ROM: 13.67KB (21.4% of 64KB)
2
RAM: 6.05KB (30.3% of 20KB)
3
零警告、零错误

1
问题 → 数据层 → 编码层 → 传输层 → 物理层