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標題: 求助：STC8G1K08A SPI模擬WS2812單總線，電平時間不符合預期 [打印本頁]

作者: 千早愛音愛玩51 時間: 2026-2-23 16:56
標題: 求助：STC8G1K08A SPI模擬WS2812單總線，電平時間不符合預期
最近想試試用SPI模擬2812彩燈的單總線，理論上是可行的，因為SPI的特性是MOSI和MISO都是不歸零碼，只有需要改變的時候才改變，不會歸零。理論上是可行的。
于是我就根據STC的手冊寫了簡單的測試程序，手冊給的很清楚，寄存器也很少，很快便測試完成，但是電平時間不及預期。
這次使用的是24MHZ主頻的STC8G1K08A 8pin，SPI主頻選擇系統時鐘4分頻，也就是6MHZ，MOSI是P54。計算可得SPI在6mhz下傳輸1bit的時間是166.7ns，因此可以發送兩個數據來模擬邏輯1和邏輯0。（要注意STC的SPI MOSI在空閑時會輸出MISO讀到的電平，因此需要關閉MISO的數字輸入）
#define High_Code 0xf8//11111000
#define Zero_Code 0xC0//11000000
理論上來說邏輯0應該得到333ns高電平，1000ns高電平，但是實際測試并不是如此，高電平時間是正常的接近350ns，但是低電平時間長了接近一倍，有1700ns了。
這是怎么回事呢？我用P33電平來檢測程序執行的時間，結果確實沒問題，1.5us左右，加上程序執行時間是合理的。但是不知道從哪多了幾百ns時間，總不能是主循環循環到這里要幾百ns吧？我手里沒有雙通道示波器，也就沒法測試兩個電平的相對關系了。
大家知道為什么嗎？現在這個代碼也不是不能用，2812彩燈只看高電平時間，低電平時間影響不大，但是如果之后做其他SPI控制，如果在傳輸期間也有這莫名其妙多出來的時間，會很影響使用的吧。
測試代碼如下：
void WS2812_Init(bit If_STC8G1K08A_8Pin,unsigned char Pin_Sel){//對于STC8G1K08A 8Pin需要執行不同的引腳初始化
//初始化，并決定是否為主機從機
P_SW1 &= 0XF3;//B3B2 = 0;
SPSTAT = 0XC0;//清零中斷標志
SPCTL = 0XD4;//SPEN = 1;SSIG = 1;先發高位;主機模式;時鐘空閑低電平;后時鐘沿采樣;SPI CLK為sysclk/4;
if(If_STC8G1K08A_8Pin){
      WS2812_PinSet_8Pin(Pin_Sel);}
else{
      WS2812_PinSet(Pin_Sel);}
}

void SPI_Send_1_Byte(unsigned char SPI_Data){
P33 = 1;
SPDAT = SPI_Data;//寫入后，硬件置SPIF = 0;
while(!(SPSTAT & 0x80));//SPI控制器發送完數據后，退出while循環
SPSTAT = 0xC0;//清空中斷標志
P33 = 0;
}
void main(){
P_SW2 |= 0x80;
P3IE = 0x04;
P3M0 |= 0x08; P3M1 &= ~0x08;
WS2812_Init(1,54);//是8PIN單片機，引腳選擇P33
while(1){
      if(P32){
      SPI_Send_1_Byte(Zero_Code);}
      else{
      SPI_Send_1_Byte(High_Code);
      }
}
}

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IMG_20260223_165254.jpg (2.31 MB, 下載次數: 0)

作者: 千早愛音愛玩51 時間: 2026-2-23 17:29
好消息，我將Send_1_Byte函數直接展開到主循環進行測試
while(1){
P33 = 1;
SPDAT = Zero_Code;//寫入后，硬件置SPIF = 0;
while(!(SPSTAT & 0x80));//SPI控制器發送完數據后，退出while循環
SPSTAT = 0xC0;//清空中斷標志
P33 = 0;
}
結果很明顯，現在觀察到低電平時間只有1400ns了。
理論上傳輸11 00 00 00，這一個字節的時間，低電平時間是1us，但是實際上卻是1.4us。
手冊說，寫SPDAT之后1bit時間之后，數據才會出現在SPI管腳上，也就是說這有166.7ns的延時。
結論是執行完P33 = 0，主循環回跳到P33 = 1這一行，中間隔了233.3ns？
測試了P33電平，結論確實如此。
大佬們，為什么主循環回跳需要這么長時間呢？
（圖片為P33波形）

IMG_20260223_172845.jpg (2.38 MB, 下載次數: 0)

作者: coody_sz 時間: 2026-2-24 11:59
你可以去STC官方論壇看看，他們有完整的程序，SPI驅動WS2812的，其實2812只要保證高電平時間在一定范圍就可以了，用于識別數據0或1，低電平只要不超過50us就不會復位，控制在30us之內為好。

作者: 千早愛音愛玩51 時間: 2026-2-24 16:43

coody_sz 發表于 2026-2-24 11:59
你可以去STC官方論壇看看，他們有完整的程序，SPI驅動WS2812的，其實2812只要保證高電平時間在一定范圍就可 ...

我就是看了，不然都不知道MOSI空閑會輸出MISO電平。
但是實在是搞不懂為什么這51單片機，怎么在24mhz下，主循環回跳都要整整200ns

作者: cnos 時間: 2026-2-26 22:17
這樣的代碼不一樣在死等，直接軟件模擬效率還高得多。
STC8G@22.1184MHz
void nop(void)
{
}
void WS2812sendbyte(unsigned char byte)
{
unsigned char i;
i=8;
EA=0;
do
{
WS2812IO=1;nop();
WS2812IO=byte&0x80;nop();
WS2812IO=0;nop();
byte=(byte<<1); //左移位
}while(--i);
EA=1;
}

作者: 千早愛音愛玩51 時間: 2026-2-26 23:47

cnos 發表于 2026-2-26 22:17
這樣的代碼不一樣在死等，直接軟件模擬效率還高得多。

void nop(void)

ws2812這種軟件模擬確實更搞高效，傳輸一次也只需要幾十us，不過硬件spi不一定非得死等，可以用SPI中斷的。

作者: cnos 時間: 2026-2-27 00:28
SPI中斷，判斷數據要發送的bit是0還是1，移位數據，選一個對應時序的char扔進寄存器，觸發SPI發送，然后等中斷。或者趁中斷沒來之前先去干點別的事情，等1uS后，中斷來了，重復這些事情……
必要性實在是不是很強

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