Ansteuerung Leds WS2811 mit ATXMega

Nun, ich dachte mir: machst mal 'nen Crosspost :D

Nachdem ein Mitglied im MCS-Forum die Ansteuerung eines WS2811 über einen NOP-Schlangen-Code versuchte, dieses nach Unterstützung durchaus erfolgreich, erschien mir der Code doch ein wenig ineffektiv und auch ein bisserl hässlich.
Also hab' ich einen weiteren Code speziell für den ATXMega und dessen Fähigkeiten geschrieben.

Die Funktionsweise ist dergestalt, dass zwei DMA-Kanäle aus einem Array, welches die Helligkeitseinstellungen der einzelnen Leds enthält, einen Doppelpuffer befüllen und diese zwei Puffer abwechselnd in ein als SPI verwendetes UART schreiben. Die Form der in das UART geschrieben Daten sorgt dann für die Erzeugung der Low/High-Bits am TXD-Pin des ATXMega. Sobald ein Puffer leer-geschrieben ist, übernimmt der zweite, während der erste Puffer wieder über eine ISR befüllt wird. Ein Puffer enthält immer einen Frame aus 24 Bit, dieser wieder besteht aus 3 x 8 Bit, welche die Helligkeit der einzelnen Leds steuern, ledarr(0) = grün, ledarr(1) = rot, ledarr(2) = blau, usw.

Jedes Bit des Frames ist im Puffer als Nibble (4Bit) abgelegt, daraus ergeben sich die 12 Byte großen Puffer, welche per DMA in's UART befördert werden.

Der Prozess wird im Hintergrund ausgeführt und verbraucht einen relativ kleinen Teil der vorhandenen Rechenleistung.
Da bei mir kein WS2811-Strip vorhanden ist, jedoch das Mitglied im MCS-Forum das Funktionieren meines Codes bestätigt hat, würd' ich sagen dass es in Ordnung ist, den hier einzustellen.

Denn brauchen kann den sicherlich irgendwer. ;-)

Code:

---

$regfile = "xm128a1def.dat"
$crystal = 32000000
$hwstack = 64
$swstack = 40
$framesize = 40
'$noramclear
'$sim

Config Osc = Enabled , 32mhzosc = Enabled
Config Sysclock = 32mhz
Config Base = 0

'### user configurable ###
Const RGBunits = 3                                          ' total count of RGB units
Const rstto = 2                                            ' reset timeout, 1 equals one empty frame, 24 bits * 1,25µs = 30µs
'### user configurable ###

Const bytesperRGBunit = 3                                  ' every RGB-unit has 3 leds, every led is controlled by 1 byte
Const ledcnt = RGBunits * bytesperRGBunit                  ' total amount of leds
Const dbfsize = 12                                          ' one nibble per sent bit, 24 bit per RGB unit, 24 nibbles = 12 bytes

Const USART_TXEN = 3
Const USART_CMOD0 = 6
Const USART_CMOD1 = 7
Const USART_UCPHA = 1
Const USART_UDORD = 2
Const DMA_CH0TRNIF = 0
Const DMA_CH1TRNIF = 1

Const SPItmpl = &b10001000
Const SPIhnib = &b01000000                                  ' SPI_Out_0 = &b1000, 1.25µs/4*1 = H0.312µs, L0.938µs
Const SPIlnib = &b00000100                                  ' SPI_Out_1 = &b1100, 1.25µs/4*2 = H0.625µs, L0.625µs

Dim dblbuf_0(dbfsize) As Byte
Dim dblbuf_1(dbfsize) As Byte
Dim ledarr(ledcnt) As Byte                                  ' ledarr(0) is first led of strip
Dim ledptr As Word                                          ' points to actual shifted out RGB data
Dim toctr As Byte

ledptr = 0
ledarr(0) = 128
ledarr(1) = 170
ledarr(2) = 85
ledarr(3) = 1
ledarr(4) = 4
ledarr(5) = 32


On Dma_ch0 Dma_ch0_int NOSAVE
On Dma_ch1 Dma_ch1_int NOSAVE

'UART0 in SPI Mode, TXD --> PD3, XCK --> PD1 (unused)
Config PORTD.3 = Output                                    ' set SPI TXD to output
USARTD0_BAUDCTRLA = 4                                      ' BSEL = (32MHz/(2*3.2MBaud))-1, 1/(1.25µs/4bit) = 3.2MBaud
USARTD0_BAUDCTRLB = 0                                      ' BSCALE = 0
USARTD0_CTRLA = 0
USARTD0_CTRLB = Bits(USART_TXEN)                            ' enable transmitter
USARTD0_CTRLC = Bits(USART_CMOD1 , USART_CMOD0)            ' enable UART SPI-mode, MSB first, sample rising edge

Config Dma = Enabled , Doublebuf = CH01 , Cpm = CH0123

'Trigger Base Value = &H6B + Data register empty (DRE) &H01 --> &H6C
Config Dmach0 = Enabled , Burstlen = 1 , Chanrpt = Enabled , Tci = Lo , Eil = OFF , Singleshot = Enabled , _
Sar = BLOCK , Sam = INC , Dar = NONE , Dam = FIXED , Trigger = &H6C , Btc = dbfsize , Repeat = 0 , Sadr = Varptr(dblbuf_0(0)) , Dadr = Varptr(usartD0_data)

Config Dmach1 = Enabled , Burstlen = 1 , Chanrpt = Enabled , Tci = Lo , Eil = OFF , Singleshot = Enabled , _
Sar = BLOCK , Sam = INC , Dar = NONE , Dam = FIXED , Trigger = &H6C , Btc = dbfsize , Repeat = 0 , Sadr = Varptr(dblbuf_1(0)) , Dadr = Varptr(usartD0_data)

Config Priority = Static , Vector = Application , Lo = Enabled , Med = Enabled
Enable Interrupts

Config PORTE.0 = Output                                    ' I'm alive led0 on Atmel XPlained ATMega128A1

Config PORTD.2 = Output
Dim A As Word
Dim C As Word

Const testspeed = 0

#IF testspeed = 0
Do
  Waitms 500
    Toggle PortE.0                                         
Loop
#ELSE
Do
  Toggle PortD.2
    For A = 0 To 65535                                      ' 91ms for this loop with disabled interrupts (no DMA)
      C = A                                                ' 108ms with interrupts (with DMA), CPU 84% App <-> 16% ISR/DMA
    Next A
Loop
#ENDIF

End

Dma_ch0_int:
  !PUSH      ZL
  !IN        ZL,        SREG
  !PUSH      ZL
  !PUSH      ZH
  Loadadr dblbuf_0(0) , Z
  !RCALL      dblbuff
  !LDI        ZL,        2^DMA_CH0TRNIF
  !STS        DMA_INTFLAGS, ZL
  !POP        ZH
  !POP        ZL
  !OUT        SREG,      ZL
  !POP        ZL
Return

Dma_ch1_int:
  !PUSH      ZL
  !IN        ZL,        SREG
  !PUSH      ZL
  !PUSH      ZH
  Loadadr dblbuf_1(0) , Z
  !RCALL      dblbuff
  !LDI        ZL,        2^DMA_CH1TRNIF
  !STS        DMA_INTFLAGS, ZL
  !POP        ZH
  !POP        ZL
  !OUT        SREG,      ZL
  !POP        ZL
Return

!dblbuff:
  !PUSH      r16
  !PUSH      r17
  !PUSH      r24
  !PUSH      r25
  !PUSH      XL
  !PUSH      XH
  !LDI        r16,        bytesperRGBunit
  !LDS        r24,        {toctr}
  !TST        r24
  !BREQ      filldb
  !LDI        r16,        dbfsize
  !CLR        r17
!clrdblbuf:
  !ST        Z+,        r17
  !DEC        r16
  !BRNE      clrdblbuf
  !DEC        R24
  !STS        {toctr},    r24
  !RJMP      fillend
!filldb:
  Loadadr ledarr(0) , X
  !LDS        r24,        {ledptr}
  !LDS        r25,        {ledptr+1}
  !ADD        XL,        r24
  !ADC        XH,        r25
  !ADIW      r24,        bytesperRGBunit
  !LDI        r17,        hbyte(ledcnt)
  !CPI        r24,        lbyte(ledcnt)
  !CPC        r25,        r17
  !BRCS      avail
  !CLR        r24
  !CLR        r25
  !LDI        r17,        rstto
  !STS        {toctr},    r17
!avail:
  !STS        {ledptr},  r24
  !STS        {ledptr+1}, r25
!byteloop:
  !LD        r24,        X+
  !LDI        r17,        SPItmpl
  !BST        r24,        7
  !BLD        r17,        6
  !BST        r24,        6
  !BLD        r17,        2
  !ST        Z+,        r17
  !LDI        r17,        SPItmpl
  !BST        r24,        5
  !BLD        r17,        6
  !BST        r24,        4
  !BLD        r17,        2
  !ST        Z+,        r17
  !LDI        r17,        SPItmpl
  !BST        r24,        3
  !BLD        r17,        6
  !BST        r24,        2
  !BLD        r17,        2
  !ST        Z+,        r17
  !LDI        r17,        SPItmpl
  !BST        r24,        1
  !BLD        r17,        6
  !BST        r24,        0
  !BLD        r17,        2
  !ST        Z+,        r17
  !DEC        r16
  !BRNE      byteloop
!fillend:
  !POP        XH
  !POP        XL
  !POP        r25
  !POP        r24
  !POP        r17
  !POP        r16
Return

---