在上一篇博文中，我介紹了讓人著迷的Adafruit NeoPixel RGB LED，并且大概描述了NeoPixel驅動設計的基本要點。（參見” 亞當泰勒玩轉MicroZed連載31：系統模塊驅動NeoPixel RGB LED陣列”）在這篇博文中，我將要描述這個設計方案的硬件部分，然后在下一篇博文中描述該方案的整體架構。這個設計方案用到了Zynq SoC中的PS（處理器系統）和PL（可編程邏輯）。

在這個例子中，我選擇了去驅動一個1米的NeoPixel LED條，LED密度是是每米30個NeoPixel。數據手冊顯示可以用5V的電壓來驅動NeoPixel陣列工作。但是，仔細閱讀數據手冊，你會發現最高的工作電壓只能在3.2V到3.4V之間，該電壓是用來驅動藍色LED工作的。這樣，我們將要采用的MicroZed I/O載體卡輸出的3.3V電壓正好在這個范圍之內。

MicroZed I/O載體卡有兩個板級電壓穩壓器，在Zynq SoC上可以用來給I/O bank34和bank35供電（如果使用Zynq Z7020，還可以給bank13供電）。這兩個穩壓器的輸出電壓可以在1.8V、2.5V和3.3V中選擇。跟bank35相關聯的穩壓器有一個比較高的額定電流（2.8A），而跟bank34相關聯的穩壓器的額定電流為2.3A。因為我們將要驅動的LED數量比較多，因此我將要采用與bank35相關的穩壓器來給1米長的NeoPixel陣列供電。

一個NeoPixel中，每一個獨立的LED需要的最大電流為20mA，而每個NeoPixel中有三個LED，因此每個RGB像素需要的電流為60mA。每米又有30個NeoPixel，所以在3.3V電壓供電情況下，需要的最大電流為1.8A，I/O載體卡提供的兩個額定電流都能滿足這個要求，但我們選擇那個具有高額定電流的穩壓器來實現供電。

這意味著連接在NeoPixel陣列上的Pmod線端適配器插頭將要插在I/O載體卡的JE、JF、JG或者JH這四個PMOD連接器的其中一個上，因為這四個Pmod連接器是和bank35穩壓器連接在一起的。下圖描繪了一個Pmod接口的引腳分配。

Pmod連接器的引腳

我使用的Digilent公司的PmodCON1線端適配器僅輸出電源、地和四個I/O信號，這些引腳足以用來驅動NeoPixel陣列，因為這個陣列僅僅需要電源、電源回復和數據輸入引腳。

我們通過Din引腳來對一個像素的顏色進行編程。每一個NeoPixel需要一個24-bit控制字，包括8位綠色、8位紅色和8位藍色，排列的順序見下圖：

24位數據的組成

NeoPixel沒有時鐘輸入，而采用一個獨特的自同步，不歸零碼的波形來表明位（bit）的值，見下圖：

NeoPixel位時鐘信號圖

通過波形周期和占空比的變化來表明這個位（bit）的值是1還是0，周期時間為：T0H = 0.35微秒, T0L = 0.8微秒, T1H = 0.7微秒, and T1L = 0.6微秒。所有時間值都有± 150納秒的容差。從這些時間來看，低（0）位（1.15微秒）和高（1）位（1.3微秒）相比，在周期上略有不同。在以后描述軟件驅動的博文中，我們將詳細分析這個串行通信的機制。

在一個NeoPixel接收到所有24位數據字之后，如果在50微秒內還沒有開始接收另外一個數據字，那么它就會把接收到的24位數據字加載到一個內部寄存器中，并使用這個24位值來點亮它的三個LED。然而，如果在50微秒超時周期內，這個NeoPixel又開始接收另一個24位數據字，那么它就把之前接收到的數據字傳送到它的Dout端口，而不是把數據字加載到內部寄存器。這個機制可以讓你只使用一根串行信號線，通過一種非常簡單的方式來控制很多像素。

在下一篇博文中，我將要介紹通過MicroZed I/O載體卡驅動NeoPixel所需要的Zynq PS和PL的架構。同時，為了激起你的興趣，這是已經完成的方案所輸出的波形示例，分別代表輸出一個高（1）和低（0）位。

NeoPixel高位輸出

NeoPixel低位輸出

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