WeMos D1 Mini Светодиодный модуль WS2812B RGB

Модуль со светодиодом WS2812B RGB для платформы WeMos D1 mini

Одновременно с выходом в недалёком 2014 году чипа беспроводной связи ESP8266EX по стандарту WiFi, набравшего по-настоящему оглушительную популярность в кругу любителей собирать самодельные устройства, компания WEMOS Electronics представила общественности большую линейку собственных модульных электронных плат под торговой маркой WeMos, задав новый вектор развития ардуино-совместимых платформ. Взяв за основу микроконтроллер от компании Espressif Systems, разработчики значительно потрудились не только над уменьшением размеров базовых модулей, сделав их максимально компактными, но и над выпуском целого спектра расширений, предложив пользователям богатый функционал, способный помочь в реализации задач различного уровня сложности при проектировании и конструировании разнообразных полезных изобретений.

Современные электронные продукты WeMos входят в категорию эффективных низкоценовых решений и позиционируются создателями как открытая платформа для самостоятельной разработки многоцелевых устройств на основе беспроводной связи по технологии WiFi. При этом основной упор сделан на создание и развитие изделий с поддержкой сетей нового поколения "Интернет вещей" (англ. - Internet of Things, IoT), чему активно способствуют существующие возможности облачных вычислений и межмашинных взаимодействий.

Чтобы потребитель не смог запутаться в физической совместимости плат, каждая серия обладает своими отличительными особенностями. Например, серия WeMos D1 Mini, к которому принадлежит Модуль со светодиодом WS2812B, имеет синий цвет поверхности текстолита и небольшой скруглённый угловой вырез рядом с маркировкой 3V3.  Вырез служит ориентиром, гарантирующим правильное совмещение нескольких плат между собой.

Технические характеристики

• Питание: 5 В
• Потребляемый ток: 1-60 мА
• Совместимость: WeMos D1 mini / WeMos D1 mini PRO
• Активные выводы: D2, 5V, GND
• Тип светодиода: WS2812B (Neopixel)
• Цветопередача: RGB, красный-зелёный-синий
• Количество оттенков: 16777216
• Интерфейс: однопроводной
• Размер: 27.6 х 26.0 х 3.1 мм

Модуль источника света на основе умного трёхцветного светодиода WS2812B специально разрабатывался для совместного использования с микроконтроллерами Wemos D1 Mini и Wemos D1 Mini Pro. Платформа Wemos в целом — по-настоящему универсальный инструмент, который подойдёт и для обучения в целях приобретения навыков программирования и моделирования несложных устройств на микроконтроллерах, и для создания уникальных (а может и инновационных) приложений. Все они, при желании, могут работать от обычных источников питания с постоянным напряжением (блоки питания, сетевые адаптеры и др.) и в автономном режиме энергопотребления от привычных батарей или аккумуляторов. Модуль со светодиодом RGB WS2812B WeMos станет отличным решением в обоих случаях, так как потребляет совсем незначительное количество энергии: 1 мА в полностью выключенном состоянии и около 60 мА при максимальном уровне яркости всех трёх цветов.

Модуль будет полезен в тех случаях, когда конструкциям на платформе WeMos может потребоваться дополнительное визуальное оповещение, как для расширений, так и для самого контроллера. Чаще всего, в процессе сбора конструкции, основной чип ESP8266 и совмещённые платы оказываются в скрытом положении, и их сигнальные индикаторы не видны со стороны. Включение расширения WS2812B в состав любого WeMos-проекта придаст законченному устройству простой интерактивный элемент, повышающий уровень информативности во время выполнения определённых шагов пользовательских программ.

К ещё одному неоспоримому плюсу в применении модуля со светодиодом WS2812B относится экономия свободных контактов. В отличии от аналогичных полноразмерных микроконтроллерных плат Ардуино, Тинси или STM32, микросхема WeMos D1 Mini ESP8266 предлагает разработчику максимум девять цифровых контактов, предназначенных для взаимодействия с периферийными схемами. Если к главному контроллеру планируется подключение сразу нескольких устройств, то использование одного управляемого светодиода становиться верным решением.

Единственный представленный на плате светодиод, как бы нам не хотелось, не позволит создавать проекты для воплощения в жизнь грандиозных световых эффектов. Для таких целей существуют популярные изделия наподобие лент, колец или панелей разнообразных форм и размеров, несущих в себе большое количество предустановленных светодиодов, причём каждое из них будет вполне работоспособно как внешнее устройство при сочетании с микроконтроллерами WeMos D1 Mini (Pro), выступающего в роли блока управления. Однако, со многими простенькими эффектами модуль Wemos WS2812B Shield справится на ура.

В маленьком корпусе составного светодиода, размер которого всего 5х5мм, содержится крохотный цифровой ШИМ-регулятор, управляющий яркостью свечения трёх встроенных источников света. Благодаря регулятору, светодиод может излучать любой заданный цвет, входящий в гамму из 16,7 миллионов оттенков. На программном уровне, пользователь сможет самостоятельно определять цвет для отображения световой информации о любом событии, происходящим с каждым элементом WeMos-конструкции.

Управление светодиодом WS2812B осуществляется через контакт D2, на который подаются импульсы высокого уровня, кодирующие значение сначала зелёного, затем красного и синего цветов в виде 24-битовой строки. Каждому источнику может быть программно задано значение в диапазоне от 0 до 255 (итого 256 значений на 1 канал), определяющего яркость свечения. Единовременной регулировкой яркости всех каналов достигается смешивание цветов в палитру оттенков.

Примеры программирования

Прежде, чем приступать к программированию, загрузите из раздела "Полезные ссылки" библиотеку Adafruit Neopixel и установите её в среде разработки Ардуино ИДЕ. Добавление в редактор Arduino IDE: Скетч->Подключить библиотеку->Добавить .ZIP библиотеку. Последнюю версию библиотеки можно найти на странице GitHub.

Следующий скетч научит поочерёдно зажигать и гасить каждый отдельный цвет.

#include "Adafruit_NeoPixel.h"
 
// Светодиод подключен к контакту D2
#define PIN D2
 
// Настраиваем библиотеку:
// 1 (количество светодиодов), PIN (контакт)
// NEO_GRB (способ кодирования цветопередачи, сначала зеленый, затем красный и синий)
// NEO_KHZ800 (частота ШИМ-контроллера, по умолчанию)
Adafruit_NeoPixel pixels = Adafruit_NeoPixel(1, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
 
 
void setup() 
{
  // Инициализируем библиотеку NeoPixel
  pixels.begin();
}
 
void loop() 
{
  setColor(255,0,0,1000); // красный
  setColor(0,255,0,1000); // зеленый
  setColor(0,0,255,1000); // синий
}
 
// простая функция, которая получает значения красного, зеленого и синего светодиода,
// а также значние паузы
void setColor(int redValue, int greenValue, int blueValue, int delayValue)
{
  // устанавливаем новое значение цветовых каналов, 0 - адрес первого светодиода
  pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(redValue, greenValue, blueValue)); 
  // включаем светодиод
  pixels.show();
  // пауза на период времени (в миллисекундах)
  delay(delayValue);
}

Принципиальная схема WS2812B RGB Shield WeMos

Техническая информация

• Документация WS2812B (англ., PDF)

Полезные ссылки

• Библиотека Adafruit Neopixel 1.2.5