WS2812B　NeoPixelを使ってみた

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【ライセンスについて】
Copyright(c) 2022 by tamanegi
Released under the MIT license
'http://tamanegi.digick.jp/about-licence/

【スケッチの説明】
動作確認は Raspberry Pi Pico で行っていますが、CPUは不問です。

WS2812を点灯させます。
1秒間隔で、赤->緑->黄->青->紫->水->白　の順で点灯させます。

【ライブラリ】
Adafruit NeoPixel by Adafruit 1.10.6

【準備】
Raspberry Pi Pico <-> W2182 Matrix 8x8
Vcc(5V)   <-> 5V
GND       <-> GND
GP0       <-> DIN

【バージョン情報】
2022/8/9 : 新規
2022/10/4 : YD-RP2040 実装WS2812 のサンプルプログラムを GP0にピン番号を変更
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#include <Adafruit_NeoPixel.h>

#define DIN_PIN 0            // NeoPixel　の出力ピン番号はGP23
#define LED_COUNT 1           // LEDの連結数
#define WAIT_MS 1000          // 次の点灯までのウエイト
#define BRIGHTNESS 128        // 輝度
Adafruit_NeoPixel pixels(LED_COUNT, DIN_PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup()
{
  pixels.begin();             //NeoPixel制御開始
}

void loop()
{
  pixels.clear();
  
  //pixels.Color(Red, Green, Blue)で、パレット情報を作成する。
  //赤点灯
  pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(BRIGHTNESS, 0, 0));
  pixels.show();
  delay(WAIT_MS);

  //緑点灯
  pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(0, BRIGHTNESS, 0));
  pixels.show();
  delay(WAIT_MS);

  //赤　＋　緑　で　黄点灯
  pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(BRIGHTNESS, BRIGHTNESS, 0));
  pixels.show();
  delay(WAIT_MS);

  //青点灯
  pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(0, 0, BRIGHTNESS));
  pixels.show();
  delay(WAIT_MS);

  //赤　＋　青　で　紫点灯
  pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(BRIGHTNESS, 0, BRIGHTNESS));
  pixels.show();
  delay(WAIT_MS);

  //緑　＋　青　で　水点灯
  pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(0, BRIGHTNESS, BRIGHTNESS));
  pixels.show();
  delay(WAIT_MS);

  //赤　＋　緑　＋　青　で　白点灯
  pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(BRIGHTNESS, BRIGHTNESS, BRIGHTNESS));
  pixels.show();
  delay(WAIT_MS);
}

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【ライセンスについて】
Copyright(c) 2022 by tamanegi
Released under the MIT license
'http://tamanegi.digick.jp/about-licence/

【スケッチの説明】
WS2812(8x8)モジュールにブロックを１個、乱数により色を生成します。
I2Cコントローラモジュールを使用して左右ボタンによる移動と、下ボタンによる落下モーションを行います。

【ライブラリ】
Raspberry Pi Pico/RP2040 > Raspberry Pi Pico
Adafruit NeoPixel by Adafruit 1.10.6

【準備】
Raspberry Pi Pico <-> I2Cコントローラモジュール(Qwiic)
GND               <-> GND
3V3               <-> 3V3
GPIO16(I2C0 SDA)  <-> SDA
GPIO17(I2C0 SCL)  <-> SCL

Raspberry Pi Pico <-> WS2812 8x8
GND               <-> GND
5V                <-> VCC
GPIO2             <-> DIN

【バージョン情報】
2023/4/2 : 新規
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#include "Wire.h"
#include <Adafruit_NeoPixel.h>

//==<<マクロ定義>>===========================================================================================
//コントローラモジュールに対する設定
#define I2C_ADDR  (0x10)            //スレーブ側に指定するI2Cアドレス
#define I2C_SDA   (16)
#define I2C_SCL   (17)

//スクリーンに対する設定
//WS2812のMatrixサイズ違いや、連結して使用する場合はこちらの値を変更する
#define SCREEN_Y              (8)                   //画面サイズは8 x 8
#define SCREEN_X              (8)                   //2次元配列は Xが(0 to 7), Yが(0 to 7)

#define BLOCK_NOTHING         (0)                   //ブロックが存在しない状態

#define WS2812LENGTH          (SCREEN_Y * SCREEN_X)
#define WS2812_DIN            (2)                       //WS2812 DINピン          マイコンにより使用するピンを選択

//ゲーム設定
#define BLOCK_COLORMAX        (8)                   //ブロックの種類は 1～7の 7種類、0はブロック無しの扱い
#define BLOCK_TYPES           (7)                   //ブロックの登場種類の数 3　最大(BLOCK_COLORMAX - 1)種類

//==<<列挙型、構造体>>=========================================================================================
//ゲーム中の状態遷移ステートマシン
typedef enum
{
  E_PlayingState_Create = 0,                           //ブロック生成
  E_PlayingState_Falling,                              //ブロック落下中
  E_PlayingState_BlockLanding,                         //ブロック着底
  E_PlayingState_Judge,                                //消去判定
} E_PlayingState;


//画面のブロック状態
typedef struct
{
  char  DcMapBlock[SCREEN_X][SCREEN_Y];               //ブロックの存在と色 0は存在しない
} TMAP;

//落下中のブロック情報
typedef struct
{
  //Mainは主軸側
  char  DcMainBlock;              //落下中のブロック色(種類)
  long  DlMainX;                  //落下中のブロック位置、軸側
  long  DlMainY;
} TOperationBlock;

//ゲーム中の繊維状態ステートマシン
typedef struct
{
  E_PlayingState  DePlayingState;       //ゲーム中遷移状態
} TGameState;

//==<<関数プロトタイプ宣言>>==================================================================================

static void CreateNewBlock(void);
static void LandingBlock(void);

static void ShowScreen(void);
static void ShowOperationBlock(const boolean VisibleOn);
static boolean OperationBlock(void);


static void CreatePalette(void);
static void ClearMAP(void);
static void InitGame(void);


//==<<モジュール内変数>>======================================================================================

Adafruit_NeoPixel pixels(WS2812LENGTH, WS2812_DIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);       //WS2812 ライブラリオブジェクト

unsigned long    mDulPalette[BLOCK_COLORMAX];     //パレットデータ
TMAP    mDtMap;                                   //画面のブロック状態
TOperationBlock mDtBlock;                         //落下ブロック情報
TGameState mDtGameState;                          //各モードの遷移状態

void setup()
{
  //==<<使用するペリフェラルを初期化>>==
  Serial1.begin(115200);                           //シリアル通信(デバッグ出力用)

  //ターゲットがRP2040系の場合
  Wire.setSCL(I2C_SCL);
  Wire.setSDA(I2C_SDA);
  Wire.begin();                                   //I2Cマスター通信開始(コントローラモジュール用)
  
  //ターゲットがESP32系の場合
//  Wire.begin(I2C_SCL, I2C_SDA);
  
  pixels.begin();                                 //画面 WS2812の初期化

  //==<<変数などの初期化>>==
  randomSeed(100);                                //乱数の種

  CreatePalette();                                //パレット作成
  

  //==<<ゲームの初期化>>==
  InitGame();

  
}

void loop() 
{

  switch (mDtGameState.DePlayingState)
  {
    case E_PlayingState_Create:                   //==<<ブロック生成ステート>>==
      CreateNewBlock();
      mDtGameState.DePlayingState = E_PlayingState_Falling;         //ブロック生成後は落下ステートへ遷移
      break;

    case E_PlayingState_Falling:                  //==<<ブロック落下ステート>>==
      if(OperationBlock() == true)                                             //ブロック操作
      {
        //着底判定されていたらブロックマップに反映して、次の状態に遷移        
        LandingBlock();                                             //着底したブロックをブロックマップに反映する
        mDtGameState.DePlayingState = E_PlayingState_Create;        //ブロック生成に遷移
      }
      else
      {
      }
      delay(100);

      break;
  }

  ShowScreen();

}


//==<<ゲーム実行中関連>>========================================================================================================

//着底したブロックをブロックマップに反映する
static void LandingBlock(void)
{
  //主軸ブロックの反映
  mDtMap.DcMapBlock[mDtBlock.DlMainX][mDtBlock.DlMainY] = mDtBlock.DcMainBlock;

}

//コントローラの入力確認と、ブロックの操作(左右移動、落下、回転)
//I2Cコントローラモジュールから入力キーを読み取る
//下ボタンの押下で、ブロックが床に着底した判定を行う。
//戻り値 : false = 着底していない, true = 着底した
static boolean OperationBlock(void)
{
  char DcInput = 0;                 //コントローラからの入力値保存

  boolean DbJudgeLandingOn = false;   //着底判定    : false = 着底していない, true = 着底した

  //I2Cモジュールからの読み取り処理
  if(Wire.requestFrom(I2C_ADDR, 2) != 0)
  {
    DcInput = Wire.read();        //読み取りを行う
  }
  else
  {
    //読み取りに失敗したら入力は無かったことにする。
    return false;
  }

//Serial1.printf("OperationBlock : Input = %02x\r\n", DcInput);

  //Inputの内容は各ビットの H/L 判定
  //全8bit 並び 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0(bit) : 7bit = 上, 6bit = 左, 5bit = 下, 4bit = 右,   3bit = 上側, 2bit = 下側, 1bit = 左側, 0bit = 右側

  //同時押しの優先順位　上下、　左右
  //移動の判定
  if((DcInput & 0x10) != 0)      //上の判定
  {
    //上はゲーム中使用しない
  }
  if((DcInput & 0x20) != 0)     //下の判定
  {
    if(mDtBlock.DlMainY < (SCREEN_Y - 1))        //床の着底判定
    {
      if(mDtMap.DcMapBlock[mDtBlock.DlMainX][mDtBlock.DlMainY + 1] == BLOCK_NOTHING)
      {
        mDtBlock.DlMainY ++;                    //ブロックと干渉していない
      }
      else
      {
        DbJudgeLandingOn = true;                //ブロックと干渉したので着底判定
      }
    }
    else
    {
      DbJudgeLandingOn = true;                  //床に着底した判定
    }
  }

  if((DcInput & 0x40) != 0)      //左の判定
  {
    if(mDtBlock.DlMainX > 0)      //左壁面接触判定
    {
      if(mDtMap.DcMapBlock[mDtBlock.DlMainX - 1][mDtBlock.DlMainY] == BLOCK_NOTHING)
      {
        mDtBlock.DlMainX --;               //ブロックと干渉していない
      }
    }
  }

  if((DcInput & 0x80) != 0)     //右の判定
  {
    if(mDtBlock.DlMainX < (SCREEN_X - 1))        //床の着底判定
    {
      if(mDtMap.DcMapBlock[mDtBlock.DlMainX + 1][mDtBlock.DlMainY] == BLOCK_NOTHING)
      {
        mDtBlock.DlMainX ++;                    //ブロックと干渉していない
      }
    }
  }

  return DbJudgeLandingOn;               //着底した場合はtrue, していなければfalse
}

//新しいブロックを生成する。
//スクリーン最上部、中央位置にランダムでブロックの色を作成する。
static void CreateNewBlock(void)
{
  const long StartPosX = (SCREEN_X / 2);          //ブロック出現位置 X軸全幅の中央
  const long StartPosY = 0;                       //Y軸は一番上部
  
  //新しいブロックの種類(色)を生成。 乱数 + 1 は0より大きい数を生成するため。
  long MainBlock = random(BLOCK_TYPES) + 1;
//Serial1.printf("CreateNewBlock : Main = %d, Sub = %d\r\n", MainBlock, SubBlock);       //生成ブロックの確認

  //新しいブロックの情報を保存
  mDtBlock.DcMainBlock = MainBlock;               //Main側
  mDtBlock.DlMainX = StartPosX;
  mDtBlock.DlMainY = StartPosY;
}

//マップ情報に基づいて画面のの表示を更新する
//落下中の操作ブロックの表示を行う
static void ShowScreen(void)
{
  long x = 0;
  long y = 0;
  long ybuf = 0;    //y軸計算バッファ
  long n = 0;       //WS2812の何個目になるか n = (y * SCREEN_Y) + x
  long Palette;

  pixels.clear();
  //マップに基づいて表示する
  for ( y = 0; y < SCREEN_Y; y ++)
  {
    ybuf = y * SCREEN_Y;

    for( x = 0; x < SCREEN_X; x ++)
    {
      n = ybuf + x;

      Palette = mDulPalette[(long)mDtMap.DcMapBlock[x][y]];
      pixels.setPixelColor(n, Palette);
    }
  }

  if(mDtBlock.DcMainBlock != BLOCK_NOTHING)
  {
    ShowOperationBlock(true);
  }
  else
  {
    ShowOperationBlock(false);
  }

  pixels.show();
}

//操作ブロックの表示の切り替え
//引数 
//VisibleOn : false = 操作ブロックを表示する, true = 表示ブロックを非表示にする
static void ShowOperationBlock(const boolean DbVisibleOn)
{
  //引数により作成するパレットを変更する。
  //true なら操作ブロックの種類(色), false なら非表示(黒)
  long DlMainPalette = (DbVisibleOn == true) ? mDulPalette[(long)mDtBlock.DcMainBlock] : mDulPalette[0];
  long n = 0;

  //操作ブロックの表示
  //Mainブロックが0以外なら操作中と判定して表示する
  if(mDtBlock.DcMainBlock != 0) 
  {
    //主軸側のブロック表示
    n = (mDtBlock.DlMainY * SCREEN_Y) + mDtBlock.DlMainX;
    pixels.setPixelColor(n, DlMainPalette);
  }
  pixels.show();
}

//==<<初期化関連>>========================================================================================================
//WS2812に発色させるパレットを作成する
//ブロックの明るさや、色合いを変える場合はこちらの関数内のpixels.Color()RGBの色調を調整する。
static void CreatePalette(void)
{
  const unsigned char constBrightness = 8;                      //WS2812最大輝度 (MAX255)  明るさ調整

  //パレットは BLOCK_COLORMAXで指定した数分設定する。
  //BLOCK_COLORMAX が 8の場合は 0 ～ 7 の合計8色
  //Index 0 はブロックが存在しない色として使用します。

  //ゲームに登場する色数は BLOCK_COLORで決まります。
  //BLOCK_COLORMAX が 8で、BLOCK_COLOR が 3の場合、準備した色は8色(0含めて)でも、ゲームで登場する色数は 3色です。
  mDulPalette[0] = pixels.Color(0, 0, 0);                                                //黒(無発光、ブロックがないところ) 
  mDulPalette[1] = pixels.Color(constBrightness, 0, 0);                                  //赤
  mDulPalette[2] = pixels.Color(0, constBrightness, 0);                                  //緑
  mDulPalette[3] = pixels.Color(constBrightness, constBrightness, 0);                    //黄
  mDulPalette[4] = pixels.Color(0, 0, constBrightness);                                  //青
  mDulPalette[5] = pixels.Color(constBrightness, 0, constBrightness);                    //紫
  mDulPalette[6] = pixels.Color(0, constBrightness, constBrightness);                    //水
  mDulPalette[7] = pixels.Color(constBrightness, constBrightness, constBrightness);      //白
}

//マップを初期化する。
static void ClearMAP(void)
{
  long x = 0;
  long y = 0;

  for( x = 0; x < SCREEN_X; x ++)
  {
    for ( y = 0; y < SCREEN_Y; y ++)
    {
      mDtMap.DcMapBlock[x][y] = BLOCK_NOTHING;
    }
  }
}

//ゲームの最初に一回初期化する。
static void InitGame(void)
{

  //スクリーン情報の初期化
  ClearMAP();

  mDtGameState.DePlayingState = E_PlayingState_Create;                                    //はじめはブロック生成から

}

//==<<デバッグ関数>>=======================================================================