🛠 OctoWS2811 : piloter 8 rubans WS2812 en parallèle par DMA (presque zéro CPU)

Objetivos

Comprender por qué la Teensy 3.2 es la reina de los muros LED: la biblioteca OctoWS2811 controla 8 tiras WS2811/WS2812 en paralelo mediante DMA — hasta 8800 LED refrescadas a 30 Hz, ~4000 LED recomendadas por Teensy 3.2, 1000 LED actualizadas en 3,8 ms (teóricamente 240 Hz) — con una ocupación de CPU casi nula: show retorna en 2 µs. Cableará 8 tiras (o una sola para empezar) con el buffer 74HCT245 indispensable, y luego verá las alternativas WS2812Serial y SmartMatrix.

Material

• 1 Teensy 3.2
• 8 tiras WS2812 (pines fijos en Teensy 3.2: 22, 14, 7, 8, 6, 20, 21, 5) — para empezar, 1 sola tira en el pin 22 funciona
• 1 buffer 74HCT245 (p. ej. OctoWS2811 Adaptor PJRC) — obligatorio: las tiras WS2812B recientes exigen un nivel HIGH de aproximadamente 0,7×VDD; la salida de 3,3 V de la Teensy es poco fiable en conexión directa
• Fuente de alimentación de 5 V dimensionada (3 tiras de 64 LED en blanco pleno ≈ 30 A de pico) — los picos de la fuente ATX en la línea de 5 V ya han destruido tarjetas (página OctoWS2811)
• Condensador electrolítico (p. ej. 1000 µF) cerca del primer píxel de cada tira

Código completo

API verificada en la página oficial de OctoWS2811:

#include <OctoWS2811.h>

// 8 rubans de 256 WS2812B sur les broches 22,14,7,8,6,20,21,5 (fixes)
const int ledsPerStrip = 256;

DMAMEM int displayMemory[ledsPerStrip * 6]; // double buffer DMA (6 int/LED)
int drawingMemory[ledsPerStrip * 6];        // back buffer que votre code dessine

const int config = WS2811_GRB | WS2811_800kHz; // ordre des couleurs + debit

OctoWS2811 leds(ledsPerStrip, displayMemory, drawingMemory, config);

void setup {
  leds.begin;
  leds.show; // efface toutes les LED
}

void loop {
  while (leds.busy) { }            // attend la fin du transfert DMA precedent
  for (int i = 0; i < ledsPerStrip * 8; i++) {
    leds.setPixel(i, 120, 0, 0);     // rouge ; setPixel(num, r, g, b)
  }
  leds.show;                       // lance la MAJ DMA, revient en ~2 us
  // Le CPU est libre ici : 1000 LED prennent 3,8 ms au total
  delay(16);
}

Verificación esperada

Las 8 tiras se encienden en rojo sincronizadas. Mida la ocupación de CPU: es marginal — la síntesis de la señal WS2812 la realiza el DMA, no su bucle. El while (leds.busy) { } evita sobrescribir un buffer durante una transferencia. Para un muro de vídeo completo, el ejemplo VideoDisplay de la biblioteca difunde el vídeo del PC hacia redes multi-Teensy con sincronización de fotogramas (1920 LED mostradas en dos tarjetas en la demo PJRC, ampliable a varios miles).

Alternativas según el proyecto

• WS2812Serial (GitHub PaulStoffregen): hasta 5 instancias DMA no bloqueantes en puertos serie de hardware — cuando los 8 pines de OctoWS2811 ya están ocupados.
• SmartMatrix + SmartLED Shield v4 (Pixelmatix): control directo de paneles RGB HUB75 de 32x16 a 64x64, lectura de GIF, integración con FastLED.

Errores frecuentes

• Alimentar las tiras desde los 3,3 V o los 5 V USB de la tarjeta: el USB de un PC proporciona ~500 mA, una tira en blanco pleno consume decenas de amperios — fuente de alimentación de 5 V dedicada obligatoria, masas conectadas.
• Omitir el 74HCT245: píxeles que parpadean o permanecen apagados con las tiras recientes (nivel HIGH insuficiente a 3,3 V).
• Picos de una fuente ATX mal filtrada: destrucción de tarjetas documentada — condensador a la cabecera de la tira, cables de 5 V cortos y gruesos.
• Olvidar DMAMEM en displayMemory: el DMA no puede leer cualquier zona de RAM — la variable debe estar en la memoria DMA.
• Escribir en drawingMemory durante una transferencia sin esperar busy: imágenes rotas.
• Confundir el orden de los colores: WS2811_GRB vs WS2811_RGB — LED azules en lugar de rojas vienen de ahí, no de un cableado invertido.