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1.1.2 LED RGB

Introduzione

In questa lezione, impareremo a controllare un LED RGB per farlo lampeggiare in diversi colori.

Componenti

../_images/list_rgb_led1.png

Principio

PWM

La modulazione di larghezza di impulso (PWM) è una tecnica per ottenere risultati analogici con mezzi digitali. Si utilizza un controllo digitale per creare un’onda quadra, un segnale che passa tra acceso e spento. Questa alternanza consente di simulare tensioni intermedie tra il massimo (5V) e il minimo (0V), regolando il tempo di permanenza del segnale in stato attivo (on) rispetto a quello in stato inattivo (off). La durata del «tempo attivo» è detta larghezza dell’impulso. Se questo pattern on-off si ripete abbastanza velocemente, il risultato sembra essere una tensione continua che controlla la luminosità di un LED.

Duty Cycle

Il duty cycle rappresenta la percentuale di un periodo in cui un segnale è attivo. Un periodo è il tempo necessario al segnale per completare un ciclo acceso-spento. La formula del duty cycle può essere espressa come:

../_images/image561.png

Dove D è il ciclo di lavoro (duty cycle), T è il tempo in cui il segnale è attivo, e P è il periodo totale del segnale. Pertanto, un ciclo di lavoro al 60% significa che il segnale è attivo per il 60% del tempo e inattivo per il 40%. Il «tempo di accensione» di un duty cycle del 60% può essere una frazione di secondo, un giorno o persino una settimana, a seconda della lunghezza del periodo.

../_images/image571.jpeg

LED RGB

../_images/rgb_led_sch1.png

I tre colori primari del LED RGB possono essere combinati per ottenere varie tonalità tramite la regolazione della luminosità. La luminosità può essere controllata tramite PWM. Il Raspberry Pi dispone di un solo canale per l’uscita PWM hardware, ma ne servono tre per controllare il LED RGB. Per fortuna, la libreria softPwm simula il PWM (softPwm) tramite programmazione, permettendo il controllo multi-canale del LED RGB.

Diagramma Schematico

Dopo aver collegato i pin R, G e B a una resistenza limitatrice di corrente, collegali rispettivamente a GPIO17, GPIO18 e GPIO27. Il pin più lungo (GND) del LED va collegato al GND del Raspberry Pi. Assegnando valori PWM differenti ai tre pin, il LED RGB mostrerà diversi colori.

T-Board Name

physical

wiringPi

BCM

GPIO17

Pin 11

0

17

GPIO18

Pin 12

1

18

GPIO27

Pin 13

2

27
../_images/rgb_led_schematic1.png

Procedure Sperimentali

Passo 1: Costruisci il circuito.

../_images/image611.png

Passo 2: Vai nella cartella del codice.

cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/c/1.1.2/

Passo 3: Compila il codice.

gcc 1.1.2_rgbLed.c -lwiringPi

Nota

Quando si esegue l’istruzione «gcc», se non viene specificato «-o», il file eseguibile viene denominato «a.out».

Passo 4: Esegui il file eseguibile.

sudo ./a.out

Dopo l’esecuzione del codice, il LED RGB mostrerà i colori rosso, verde, blu, giallo, rosa e ciano. .. note:

Se, dopo l'esecuzione, il programma non funziona o compare il messaggio di errore: \"wiringPi.h: No such file or directory", fai riferimento a :ref:`faq_c_nowork`.

Codice

#include <wiringPi.h>
#include <softPwm.h>
#include <stdio.h>
#define uchar unsigned char
#define LedPinRed    0
#define LedPinGreen  1
#define LedPinBlue   2

void ledInit(void){
    softPwmCreate(LedPinRed,  0, 100);
    softPwmCreate(LedPinGreen,0, 100);
    softPwmCreate(LedPinBlue, 0, 100);
}

void ledColorSet(uchar r_val, uchar g_val, uchar b_val){
    softPwmWrite(LedPinRed,   r_val);
    softPwmWrite(LedPinGreen, g_val);
    softPwmWrite(LedPinBlue,  b_val);
}

int main(void){

    if(wiringPiSetup() == -1){ //when initialize wiring failed, printf messageto screen
        printf("setup wiringPi failed !");
        return 1;
    }

    ledInit();
    while(1){
        printf("Red\n");
        ledColorSet(0xff,0x00,0x00);   //red
        delay(500);
        printf("Green\n");
        ledColorSet(0x00,0xff,0x00);   //green
        delay(500);
        printf("Blue\n");
        ledColorSet(0x00,0x00,0xff);   //blue
        delay(500);
        printf("Yellow\n");
        ledColorSet(0xff,0xff,0x00);   //yellow
        delay(500);
        printf("Purple\n");
        ledColorSet(0xff,0x00,0xff);   //purple
        delay(500);
        printf("Cyan\n");
        ledColorSet(0xc0,0xff,0x3e);   //cyan
        delay(500);
    }
    return 0;
}

Spiegazione del Codice

#include <softPwm.h>

Libreria usata per realizzare la funzione pwm tramite software.

void ledInit(void){
    softPwmCreate(LedPinRed,  0, 100);
    softPwmCreate(LedPinGreen,0, 100);
    softPwmCreate(LedPinBlue, 0, 100);
}

La funzione crea un pin PWM software con un periodo tra 0x100us e 100x100us.

Il prototipo della funzione softPwmCreate(LedPinRed, 0, 100) è:

int softPwmCreate(int pin,int initialValue,int pwmRange);

  • Parametro pin: Qualsiasi pin GPIO del Raspberry Pi può essere impostato come pin PWM.

  • Parametro initialValue: Larghezza d’impulso iniziale pari a initialValue * 100us.

  • Parametro pwmRange: Il periodo di PWM è pari a pwmRange * 100us.

void ledColorSet(uchar r_val, uchar g_val, uchar b_val){
    softPwmWrite(LedPinRed,   r_val);
    softPwmWrite(LedPinGreen, g_val);
    softPwmWrite(LedPinBlue,  b_val);
}

Questa funzione imposta i colori del LED. Usando RGB, r_val rappresenta la luminosità del rosso, g_val quella del verde, e b_val quella del blu.

Il prototipo della funzione softPwmWrite(LedPinBlue, b_val) è:

void softPwmWrite (int pin, int value) ;

  • Parametro pin: Qualsiasi pin GPIO del Raspberry Pi può essere impostato come pin PWM.

  • Parametro value: La larghezza dell’impulso PWM è value * 100us. Si noti che value deve essere inferiore a pwmRange definito in precedenza.

ledColorSet(0xff,0x00,0x00);

Chiamata alla funzione definita in precedenza. Scrive 0xff su LedPinRed e 0x00 su LedPinGreen e LedPinBlue, accendendo solo il LED rosso. Modificando i parametri, è possibile ottenere altre combinazioni di colori.