点亮板载 WS2812 LED
本文讲述了如何使用 spidev 或我们的内核驱动点亮板载 WS2812 LED
引言
术语引用表
| 术语 | 对应解释 |
|---|---|
| spidev | SPI device |
摘要
Sakura Pi RK3308B 板载了 4 枚精致小巧的 WS2812 LED。它们可用于错误警告、心跳、HDD读写等的指示，甚至显示简单动画。 但是因为 WS2812 协议的特殊性，到目前为止 Linux 始终没有 WS2812 的官方内核驱动，所以需要我们手动来添加对它们的支持。
特殊性是指目前没有广泛使用的、专门用于 WS2812 的硬件或电路的 IP 核。SPI 的 MOSI 设计上是 'Master Out Slave In'， 它只要使用合适的频率就可以被滥用成可编程的波形生成器，从而可以用做各种协议的驱动时序。虽然它从设计上并不是用于 WS2812 的。
我们将 WS2812 的 DIN (Data In) 连接到了 RK3308B 的 SPI MOSI 接口上。所以想要点亮它们只需要编写符合规范的 SPI 内核驱动， 或者在用户空间下使用 Python 对 spidev 进行输出。
当然，你也可以用你喜欢的语言对 spidev 编程，然后点亮它们。
WS2812 通讯协议
WS2812 使用了一个十分简洁的三节拍制的串行通讯协议，
专有内核驱动
我们为此写了一个内核驱动用来适配 WS2812。它使用设备树去描述颜色、位置、功能以及绑定，使得我们可以将 WS2812 当作普通 LED 一样使用，具有简单灵活的特性。 它不仅可以驱动板载的 WS2812，也可以用于驱动 WS2812 灯带或矩阵。
但需要注意的是，这个驱动并不适合用来把 WS2812 作为屏幕。
这个驱动目前实现目前还不完整，部分特性还处于开发阶段，请小心使用。
配置 dtbo
该 dtso 位于 Armbian 的主线仓库内，默认会随着发行版自动编译成 dtbo 并放到 /boot/dtb/rockchip/overlay 目录下。如果你想直接使用它，请在 /boot/armbianEnv.txt
的 overlays 行加入 sakurapi-rk3308b-ws2812 即可 (如果没有这行就添加)。
重启，并检查 u-boot 的输出
如果你需要自订 dtso，那么对于我们这个开发板需要写成下面这样。或者参阅:
https://github.com/Sakura-Pi/build/blob/main/patch/kernel/archive/rockchip64-6.14/overlay/rockchip-sakurapi-rk3308b-ws2812.dtso
rockchip-sakurapi-rk3308b-ws2812.dtso
/ {
fragment@0 {
target = <&spi1>;
__overlay__ {
status = "okay";
ws2812@0 {
compatible = "ws2812-vleds";
reg = <0>;
// spi 时钟速度
spi-max-frequency = <6750000>;
leds {
// 用户定义
ws_led3: vled3 {
label = "ws-led3";
default-state = "off";
color-value = "#69b3f2";
};
// 用户定义
ws_led2: vled2 {
label = "ws-led2";
default-state = "off";
color-value = "#9376c8";
};
// 用户定义
ws_led1: vled1 {
label = "ws-led1";
default-state = "off";
color-value = "#b66bc3";
};
// 用户定义 默认功能 mmc1 读写状态
// mmc1(emmc) r/w state
ws_led0: vled0 {
label = "ws-led0";
default-state = "on";
linux,default-trigger = "mmc1";
color-value = "#eb698f";
};
};
};
};
};
};
编译内核驱动
使用命令克隆整个 git 仓库
git clone https://github.com/Sakura-Pi/ws2812-vleds --depth 1
进入 ws2812-vleds 目录，make 编译并 insmod 之后，就可以通过命令就能看到我们的 WS2812 虚拟 LED 设备了。
$ make
make -C /lib/modules/6.12.23-current-rockchip64/build M=/root/ws2812-vleds modules
make[1]: Entering directory '/usr/src/linux-headers-6.12.23-current-rockchip64'
CC [M] /root/ws2812-vleds/src/main.o
In file included from /root/ws2812-vleds/src/main.c:12:
LD [M] /root/ws2812-vleds/ws2812-vleds.o
MODPOST /root/ws2812-vleds/Module.symvers
CC [M] /root/ws2812-vleds/ws2812-vleds.mod.o
CC [M] /root/ws2812-vleds/.module-common.o
LD [M] /root/ws2812-vleds/ws2812-vleds.ko
make[1]: Leaving directory '/usr/src/linux-headers-6.12.23-current-rockchip64'
安装内核模块
$ sudo insmod ws2812-vleds.ko
# 查看设备
$ ls /sys/class/led/
如果 make 出现以下报错，说明你缺少 linux-headers 包。
因为缺少了内核头文件，无法编译内核模块。
make -C /lib/modules/6.12.20-current-rockchip64/build M=/root/ws2812-vleds modules
make[1]: *** /lib/modules/6.12.20-current-rockchip64/build: No such file or directory. Stop.
make: *** [Makefile:8: all] Error 2
如果一切正常，如图所示
命令行测试
echo 255 > /sys/class/leds/<你的 LED 设备名>/brightness
使用 spidev 驱动
待完成 python 示例