[发明专利]微控制器中用定时器触发直接内存存取模块来产生特定电平序列的方法

说明书

本发明公开了根据特定数据，在微控制器管脚输出特定序列的方法，在微控制器存储器中，分配一块区域，存储源数据，数据转换过程把特定数据转换为源数据，一个定时器的定时信号触发一个DMA把源数据搬运到微控制器输出模块的管脚控制寄存器。除了这个DMA外，没有其他途径给管脚控制寄存器数据。所述输出模块，可以是通用输入输出模块，对应的管脚控制寄存器是端口输出控制寄存器或端口位操作寄存器或端口位翻转寄存器；所述输出模块，可以是配置成PWM模式且PWM输出连接到输出管脚、同时给出定时触发信号的硬件定时器本身，对应的管脚控制寄存器是计数器自动重载寄存器、或计数器自动重载寄存器和通道x捕获/比较值寄存器。

技术领域

本发明涉及微控制器领域和通信技术领域，尤其涉及微控制器在输出管脚上产生特定电平序列的方法。

背景技术

智能外控集成LED光源(本发明中简称为SmartLed)，型号如：WS2812B-2020、WS2812E、XL--3535RGBC-WS2812B等，是新型的LED显示器件。只用一根信号线，即可控制几百上千的RGB七彩LED显示点。附图3、4、5，列举了几种SmartLed器件的控制信号规范。

SmartLed的控制信号规范，可用T0H_T0L/T1H_T1L来表达：

WS2812B-2020的T0H(220ns-380ns)_T0L(580ns-1us)/T1H(580ns-1us)_T1L(580ns-1us)，见附图14；

WS2812E的T0H(220ns-380ns)_T0L(580ns-1us)/T1H(580ns-1us)_T1L(220ns-420ns)，见附图15；

XL-3535RGBC-WS2812B的T0H(200ns-400ns)_T0L(800ns)/T1H(580ns-1us)_T1L(200ns)，见附图16。

微控制器的管脚上按SmartLed的控制信号规范的要求，输出一段高电平1和低电平0交替的电平序列，本发明中简称为SmartLed驱动序列。

这种SmartLed驱动序列，最小变化周期在200ns~300ns(纳秒)，现在的微控制器的运行频率普遍数十MHz(指令周期几十ns)，所以用NOP（空操作指令）进行软件延时+输出管脚操作指令，很容易输出符合规范要求的电平序列，这种方法一般称为软件延时。

然而，现在的微控制器，普遍会运行很多工作任务，用软件延时的方法，占用了全部的CPU时间，不允许被打断，否则输出的电平序列将不符合控制信号规范。

另一方面，现在大多数的微控制器，具有复杂的指令执行机制，造成每条指令的执行时间，可能都不一致，实现精确的软件延时，需要考虑到很多的因素。

现有技术中，也有用微控制器的硬件定时器的PWM模式、或微控制器的硬件SPI收发器，结合微控制器的DMA(直接内存存取模块)，来输出符合控制信号规范的SmartLed驱动序列。然后现有技术在占用的微控制器DMA通道、硬件定时器、存储器内存缓冲区、CPU处理时间等资源方面，没有达到最优。

现有技术中使用硬件定时器的PWM模式，输出的SmartLed驱动序列，都是固定周期的，对某些型号智能外控集成LED光源，如WS2812B-2020，这不是最优的。最优的控制序列号，其电平时间T0H T0L T1H T1L，应该是控制信号规范的允许范围的中间值。而WS2812B-2020这样的，最优的驱动电平序列，Bit1(790+790=1580ns)的周期应该比Bit0(300+790=1090ns)长。

有的微控制器，没有并口输出模块。有的微控制器，PWM输出管脚不够某些场合应用。有的应用场合，微控制器的串口输出模块不够用。需要用GPIO实现这些输出模块的功能。

直接内存存取模块，简称DMA，是微控制器中的一种内部硬件模块，用来不依靠CPU，自主读取一个地址范围的数据，写入到另外一个地址范围去。