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

Objectifs

Comprendre pourquoi la Teensy 3.2 est la reine des murs LED : la bibliothèque OctoWS2811 pilote 8 rubans WS2811/WS2812 en parallèle via DMA — jusqu'à 8800 LED rafraîchies à 30 Hz, ~4000 LED recommandées par Teensy 3.2, 1000 LED mises à jour en 3,8 ms (théoriquement 240 Hz) — avec une occupation CPU quasi nulle : show retourne en 2 µs. Vous câblerez 8 rubans (ou un seul pour débuter) avec le buffer 74HCT245 indispensable, puis vous regarderez les alternatives WS2812Serial et SmartMatrix.

Matériel

• 1 Teensy 3.2
• 8 rubans WS2812 (broches fixes sur Teensy 3.2 : 22, 14, 7, 8, 6, 20, 21, 5) — pour débuter, 1 seul ruban sur la broche 22 fonctionne
• 1 buffer 74HCT245 (ex. OctoWS2811 Adaptor PJRC) — obligatoire : les rubans WS2812B récents exigent un niveau HIGH d'environ 0,7×VDD ; la sortie 3,3 V de la Teensy est peu fiable en direct
• Alimentation 5 V dimensionnée (3 rubans de 64 LED pleine blanche ≈ 30 A de crête !) — les pics de l'alimentation ATX sur la ligne 5 V ont déjà détruit des cartes (page OctoWS2811)
• Condensateur électrolytique (ex. 1000 µF) près du premier pixel de chaque ruban

Code complet

API vérifiée sur la page officielle 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 + débit

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 précédent
  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);
}

Vérification attendue

Les 8 rubans s'allument en rouge synchrones. Mesurez l'occupation CPU : elle est marginale — la synthèse du signal WS2812 est faite par le DMA, pas par votre boucle. Le while (leds.busy) { } empêche d'écraser un buffer pendant un transfert. Pour un mur vidéo complet, l'exemple VideoDisplay du library diffuse la vidéo du PC vers des réseaux multi-Teensy avec synchronisation de trames (1920 LED montrées sur deux cartes dans la démo PJRC, extensible à plusieurs milliers).

Alternatives selon le projet

• WS2812Serial (GitHub PaulStoffregen) : jusqu'à 5 instances DMA non bloquantes sur ports série matériels — quand les 8 broches OctoWS2811 sont déjà prises.
• SmartMatrix + SmartLED Shield v4 (Pixelmatix) : pilotage direct de panneaux RGB HUB75 de 32x16 à 64x64, lecture de GIF, intégration FastLED.

Erreurs fréquentes

• Alimenter les rubans par le 3,3 V ou le 5 V USB de la carte : l'USB d'un PC fournit ~500 mA, un ruban pleine blanche en dévore des dizaines d'amperes — alimentation 5 V dédiée obligatoire, masses reliées.
• Zapper le 74HCT245 : pixels qui scintillent ou restent éteints avec les rubans récents (niveau HIGH insuffisant à 3,3 V).
• Pics d'une alim ATX mal filtrée : destruction de cartes documentée — condensateur en tête de ruban, câbles 5 V courts et gros.
• Oublier DMAMEM sur displayMemory : le DMA ne peut pas lire n'importe quelle zone RAM — la variable doit être dans la mémoire DMA.
• Écrire dans drawingMemory pendant un transfert sans attendre busy : images déchirées.
• Confondre l'ordre des couleurs : WS2811_GRB vs WS2811_RGB — des LED bleues à la place des rouges viennent de là, pas d'un câblage inversé.