Neopixel 示例代码在使用更多像素时崩溃

Posted 2023-02-16

【中文标题】Neopixel 示例代码在使用更多像素时崩溃

【英文标题】：Neopixel sample code crashing when using a higher number of pixels

【发布时间】：2020-04-17 06:52:56

【问题描述】：

上下文

我正在重新启动一个涉及 ESP8266 和 WS2812Bs (Neopixels) 的个人项目。

值得注意的是，我目前没有连接任何 Neopixels；我只是想感受一下我可以多快更新像素。

我正在运行一段非常简单的示例代码，该代码取自 Adafruit 的 Neopixel GitHub 存储库。我对其进行了一些修改，使其更适合我的用例并删除了 cmets（为了在此处发布）。

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示例代码：

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

#define PIN 13        
#define NUMPIXELS 300 
Adafruit_NeoPixel pixels(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup()

  Serial.begin(115200);
  delay(1000);  
  pixels.begin();


void loop()

  Serial.println("Start");
  for (int i = 0; i < NUMPIXELS; i++)
  
    Serial.println(i);
    pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0, 150, 0));
    pixels.show();
  
  Serial.println("End");

它会在调用“End”之前崩溃。循环仅达到 ~227：

...
227

Soft WDT reset

ctx: cont 
sp: 3ffffd80 end: 3fffffd0 offset: 01b0

>>>stack>>>
3fffff30:  feefef00 feefeffe feefeffe 0000012c  
3fffff40:  3ffee798 00000003 3ffee798 40202a7c  
3fffff50:  3ffee798 3ffee768 3ffee798 40202bc5  
3fffff60:  3ffe894c 000000e3 3ffee798 40202cd7  
3fffff70:  3ffe8940 3ffee810 3ffee798 40202be0  
3fffff80:  3ffee798 3ffee768 0000012b 3ffee768  
3fffff90:  402014f2 3ffee768 000000e4 40202777  
3fffffa0:  feefeffe 00000000 3ffee7b4 3ffee7bc  
3fffffb0:  3fffdad0 00000000 3ffee7b4 40202ed4  
3fffffc0:  feefeffe feefeffe 3ffe85d8 40100739  
<<<stack<<<

 ets Jan  8 2013,rst cause:2, boot mode:(1,6)

疑难解答

如果我将像素数减少到 200 或在 for 循环中添加延迟 (1)，则此代码不会崩溃。

或者 - 删除 for 循环并通过简单地使用 loop() 设置 LED 似乎有效。

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

#define PIN 13        
#define NUMPIXELS 300 
Adafruit_NeoPixel pixels(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

int i = 0;

void setup()

  Serial.begin(115200);
  delay(1000);  
  pixels.begin();


void loop()

    Serial.println(i);
    pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0, 150, 0)); 
    pixels.show();

  if (i == 299) 
    i = 0;
   else 
    i = i + 1;
  

所以 - 问题似乎最终取决于在 loop() 函数内部的 for 循环中调用 show() 一定次数（227 次以上）。

问题

许多示例包括 for 循环中的显示。我怀疑将节目移到 for 循环之外是一种适当的解决方法。我在我的原始项目中这样做了，似乎没有问题。

但我仍然很好奇为什么会这样。这么多示例都在 for 循环中包含 show() 的事实让我认为这应该可行。

有人知道为什么在上面的代码中设置约 300 个 LED 会导致崩溃，而设置 200 个则不会？

【问题讨论】：

不要show 在紧循环中；只在最后。

【参考方案1】：

板子的输出表明问题：

Soft WDT reset

软件看门狗定时器正在启动并重置电路板。见https://arduino-esp8266.readthedocs.io/en/latest/faq/a02-my-esp-crashes.html#watchdog。

嵌入式系统通常具有硬件和/或软件看门狗。如果在预定义的时间段内没有服务，看门狗将重置系统。这可以防止在软件锁定或过载时系统变得无响应。

对于有问题的loop() 代码：

void loop()

  Serial.println("Start");
  for (int i = 0; i < NUMPIXELS; i++)
  
    Serial.println(i);
    pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0, 150, 0));
    pixels.show();
  
  Serial.println("End");

pixels.show() 的实现使用忙循环来实现写入 LED 的时序。见https://github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel/blob/master/Adafruit_NeoPixel.cpp#L205:

  // Data latch = 300+ microsecond pause in the output stream. Rather than
  // put a delay at the end of the function, the ending time is noted and
  // the function will simply hold off (if needed) on issuing the
  // subsequent round of data until the latch time has elapsed. This
  // allows the mainline code to start generating the next frame of data
  // rather than stalling for the latch.
  while(!canShow());

循环的 227 次迭代足以让一个繁忙的循环启动看门狗定时器。

少调用pixels.show() 或delay()（在内部调用yield()）允许看门狗定时器得到服务。

最简单的解决方案是在loop() 的末尾调用一次pixels.show()。

所以你需要记得拍拍小狗/狗 - 否则它会咬人。

【讨论】：

感谢您的回复！我将进一步阅读看门狗定时器。我可能会尝试禁用它来测试 show() 进出 for 循环的性能差异；我最终将重新启用它，并将它包含在循环之外。令我惊讶的是，一个快速（ish）的有限循环会触发看门狗。以后我会更加注意小狗，多拍拍它！

【参考方案2】：

这是一个疯狂的猜测，但这些灯条以串行方式工作：第一个 LED 占用前 24 位，丢弃它们并将剩余的传递给下一个 LED，依此类推。这确实意味着您发送的消息会随着您当前处理的 LED 数量的增加而增加。

在接收到下一条消息之前，这些 LED IC 也需要一些时间来重置，可能存在数据冲突，因为灯条无法在 ESP 的全速下赶上不断增加的信号长度。

您的第二个示例包含一些测试，这可能会减慢传输速度以避免冲突。

因此，您可能只需要在第一个示例中添加一个小延迟，从 documentation 开始，小至 50 微秒就足够了。你可以使用delayMicrosecond()。

【讨论】：

是的 - 我已经因为这个原因看过 DotStars。他们在 LED 上有自己的时序控制器，因此据称您可以更快地更新它们。但是，我遇到了一个用 Neopixels 完成了一个更大的项目的人，他没有遇到同样的性能问题。如果需要，我会切换 - 但似乎我做的事情效率低下。无论如何 - 我确实尝试了 50 微延迟，但那太短了。我想我可以通过反复试验找到最佳位置，但我可能会选择只移动 show() 函数，因为我不想引入不必要的延迟。

如果你真的不希望你的 LED 因某种原因一个接一个地发光，这似乎是一个好方法！

实际上，从@Ben T 的回答来看，这很奇怪……即使是 50 微延迟也应该触发 yield() 函数，从而重置看门狗。

在 Adafruit Neopixel 代码中，show 函数上方有一条注释，指出该函数导致时间每像素大约 30 微秒不同步。也许这也搞砸了看门狗？如果我本周末了解更多信息，我会更新我的帖子。