test-neopixel-square/main.c

   1 /*
   2  *      Neopixel (WS2812B) Test
   3  *
   4  *      (c) 2022 Martin Mareš <mj@ucw.cz>
   5  */
   6
   7 #include "util.h"
   8
   9 #include <libopencm3/cm3/cortex.h>
  10 #include <libopencm3/cm3/nvic.h>
  11 #include <libopencm3/cm3/systick.h>
  12 #include <libopencm3/cm3/scb.h>
  13 #include <libopencm3/stm32/dma.h>
  14 #include <libopencm3/stm32/gpio.h>
  15 #include <libopencm3/stm32/rcc.h>
  16 #include <libopencm3/stm32/timer.h>
  17 #include <libopencm3/stm32/usart.h>
  18
  19 #include <string.h>
  20
  21 /*** Hardware init ***/
  22
  23 static void clock_init(void)
  24 {
  25         rcc_clock_setup_pll(&rcc_hse_configs[RCC_CLOCK_HSE8_72MHZ]);
  26
  27         rcc_periph_clock_enable(RCC_GPIOA);
  28         rcc_periph_clock_enable(RCC_GPIOB);
  29         rcc_periph_clock_enable(RCC_GPIOC);
  30         rcc_periph_clock_enable(RCC_USART1);
  31         rcc_periph_clock_enable(RCC_TIM4);
  32         rcc_periph_clock_enable(RCC_DMA1);
  33
  34         rcc_periph_reset_pulse(RST_GPIOA);
  35         rcc_periph_reset_pulse(RST_GPIOB);
  36         rcc_periph_reset_pulse(RST_GPIOC);
  37         rcc_periph_reset_pulse(RST_USART1);
  38         rcc_periph_reset_pulse(RST_TIM4);
  39 }
  40
  41 static void gpio_init(void)
  42 {
  43         // PA9 = TXD1 for debugging console
  44         // PA10 = RXD1 for debugging console
  45         gpio_set_mode(GPIOA, GPIO_MODE_OUTPUT_50_MHZ, GPIO_CNF_OUTPUT_ALTFN_PUSHPULL, GPIO9);
  46         gpio_set_mode(GPIOA, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_CNF_INPUT_FLOAT, GPIO10);
  47
  48         // PC13 = BluePill LED
  49         gpio_set_mode(GPIOC, GPIO_MODE_OUTPUT_50_MHZ, GPIO_CNF_OUTPUT_PUSHPULL, GPIO13);
  50         gpio_clear(GPIOC, GPIO13);
  51
  52         // PB8 = data for Neopixel
  53         gpio_set_mode(GPIOB, GPIO_MODE_OUTPUT_50_MHZ, GPIO_CNF_OUTPUT_ALTFN_OPENDRAIN, GPIO8);
  54 }
  55
  56 static void usart_init(void)
  57 {
  58         usart_set_baudrate(USART1, 115200);
  59         usart_set_databits(USART1, 8);
  60         usart_set_stopbits(USART1, USART_STOPBITS_1);
  61         usart_set_mode(USART1, USART_MODE_TX);
  62         usart_set_parity(USART1, USART_PARITY_NONE);
  63         usart_set_flow_control(USART1, USART_FLOWCONTROL_NONE);
  64
  65         usart_enable(USART1);
  66 }
  67
  68 /*** System ticks ***/
  69
  70 static volatile u32 ms_ticks;
  71
  72 void sys_tick_handler(void)
  73 {
  74         ms_ticks++;
  75 }
  76
  77 static void tick_init(void)
  78 {
  79         systick_set_frequency(1000, CPU_CLOCK_MHZ * 1000000);
  80         systick_counter_enable();
  81         systick_interrupt_enable();
  82 }
  83
  84 static void delay_ms(uint ms)
  85 {
  86         u32 start_ticks = ms_ticks;
  87         while (ms_ticks - start_ticks < ms)
  88                 ;
  89 }
  90
  91 /*** Neopixels ***/
  92
  93 #define NPIX_PERIOD 90          // timer runs on 72 MHz, so 90 periods = 1250 ns
  94 #define NPIX_RESET 128          // the chip needs longer reset pulse than documented
  95 #define NPIX_NUM_LEDS 64
  96 #define B0 30
  97 #define B1 60
  98
  99 byte neopixel_buf[NPIX_RESET + 24*NPIX_NUM_LEDS];
 100
 101 static void neopixel_set(uint led, byte r, byte g, byte b)
 102 {
 103         byte *buf = &neopixel_buf[NPIX_RESET + 24*led];
 104
 105         for (uint m=0x80; m; m >>= 1)
 106                 *buf++ = (g & m) ? B1 : B0;
 107         for (uint m=0x80; m; m >>= 1)
 108                 *buf++ = (r & m) ? B1 : B0;
 109         for (uint m=0x80; m; m >>= 1)
 110                 *buf++ = (b & m) ? B1 : B0;
 111 }
 112
 113
 114 static void neopixel_init(void)
 115 {
 116         for (uint i=0; i < NPIX_NUM_LEDS; i++)
 117                 neopixel_set(i, 7, 7, 7);
 118
 119         // TIM4 update is connected to DMA1 channel 7
 120
 121         // FIXME: Strange programming sequence as specified in manual
 122
 123         dma_channel_reset(DMA1, 7);
 124
 125         dma_set_peripheral_address(DMA1, 7, (u32) &TIM_CCR3(TIM4));
 126         dma_set_memory_address(DMA1, 7, (u32) neopixel_buf);
 127         dma_set_number_of_data(DMA1, 7, ARRAY_SIZE(neopixel_buf));
 128         dma_set_priority(DMA1, 7, DMA_CCR_PL_VERY_HIGH);
 129
 130         dma_set_read_from_memory(DMA1, 7);
 131         dma_enable_circular_mode(DMA1, 7);
 132
 133         dma_set_memory_size(DMA1, 7, DMA_CCR_MSIZE_8BIT);
 134         dma_enable_memory_increment_mode(DMA1, 7);
 135
 136         dma_set_peripheral_size(DMA1, 7, DMA_CCR_PSIZE_16BIT);
 137         dma_disable_peripheral_increment_mode(DMA1, 7);
 138
 139         dma_enable_channel(DMA1, 7);
 140
 141         timer_set_prescaler(TIM4, 0);
 142         timer_set_mode(TIM4, TIM_CR1_CKD_CK_INT, TIM_CR1_CMS_EDGE, TIM_CR1_DIR_UP);
 143         timer_disable_preload(TIM4);
 144         timer_set_period(TIM4, NPIX_PERIOD - 1);
 145
 146         timer_set_oc_mode(TIM4, TIM_OC3, TIM_OCM_PWM1);
 147         timer_set_oc_value(TIM4, TIM_OC3, 0);
 148         timer_set_oc_polarity_high(TIM4, TIM_OC3);
 149         timer_enable_oc_output(TIM4, TIM_OC3);
 150
 151         timer_set_dma_on_update_event(TIM4);
 152         TIM_DIER(TIM4) |= TIM_DIER_UDE;
 153
 154         timer_enable_counter(TIM4);
 155 }
 156
 157 /*** Game of Life ***/
 158
 159 #define LN 8
 160
 161 byte life[LN+2][LN+2];
 162 byte lpred[LN+2][LN+2];
 163
 164 static void life_init(void)
 165 {
 166 #if 0
 167         // The R pentomino
 168         life[3][4] = 1;
 169         life[3][5] = 1;
 170         life[4][3] = 1;
 171         life[4][4] = 1;
 172         life[5][4] = 1;
 173 #elif 0
 174         // Blinker
 175         life[3][2] = 1;
 176         life[3][3] = 1;
 177         life[3][4] = 1;
 178 #elif 0
 179         // Glider
 180         life[1][3] = 1;
 181         life[2][1] = 1;
 182         life[2][3] = 1;
 183         life[3][2] = 1;
 184         life[3][3] = 1;
 185 #elif 1
 186         // Octagon (period 5 oscillator)
 187         life[1][4] = 1;
 188         life[1][5] = 1;
 189         life[2][3] = 1;
 190         life[2][6] = 1;
 191         life[3][2] = 1;
 192         life[3][7] = 1;
 193         life[4][1] = 1;
 194         life[4][8] = 1;
 195         life[5][1] = 1;
 196         life[5][8] = 1;
 197         life[6][2] = 1;
 198         life[6][7] = 1;
 199         life[7][3] = 1;
 200         life[7][6] = 1;
 201         life[8][4] = 1;
 202         life[8][5] = 1;
 203 #endif
 204 }
 205
 206 static void life_step(void)
 207 {
 208         memcpy(lpred, life, sizeof(life));
 209
 210         for (uint i=1; i<=LN; i++)
 211                 for (uint j=1; j<=LN; j++) {
 212                         int neigh = 0;
 213                         for (uint ii=i-1; ii <= i+1; ii++)
 214                                 for (uint jj=j-1; jj <= j+1; jj++)
 215                                         neigh += lpred[ii][jj];
 216                         neigh -= life[i][j];
 217                         if (life[i][j]) {
 218                                 if (neigh < 2 || neigh > 3)
 219                                         life[i][j] = 0;
 220                         } else {
 221                                 if (neigh == 3)
 222                                         life[i][j] = 1;
 223                         }
 224                 }
 225 }
 226
 227 static void life_show(void)
 228 {
 229         uint led = 0;
 230         for (uint i=1; i<=LN; i++)
 231                 for (uint j=1; j<=LN; j++) {
 232                         if (life[i][j])
 233                                 neopixel_set(led, 0, 7, 0);
 234                         else
 235                                 neopixel_set(led, 0, 0, 1);
 236                         led++;
 237                 }
 238 }
 239
 240 /*** Main ***/
 241
 242 int main(void)
 243 {
 244         clock_init();
 245         gpio_init();
 246         usart_init();
 247         tick_init();
 248         neopixel_init();
 249
 250         debug_printf("Hello, world!\n");
 251
 252         // uint i=63;
 253         life_init();
 254         life_show();
 255         uint lsteps = 0;
 256
 257         for (;;) {
 258                 // wait_for_interrupt();
 259                 debug_led(1);
 260                 // neopixel_set(NPIX_NUM_LEDS-1, 0, 0x7f, 0);
 261                 // neopixel_set(i, 0, 0, 7);
 262                 // i = (i+1) % 64;
 263                 // neopixel_set(i, 0, 63, 0);
 264                 delay_ms(100);
 265                 debug_led(0);
 266                 // neopixel_set(NPIX_NUM_LEDS-1, 0, 0, 0x7f);
 267                 delay_ms(500);
 268                 if (lsteps++ < 3000)
 269                         life_step();
 270                 else {
 271                         life_init();
 272                         lsteps = 0;
 273                 }
 274                 life_show();
 275         }
 276
 277         return 0;
 278 }