Кто быстрее, FastLED или Adafruit NeoPixel?

БИБЛИОТЕКИ

Ни для кого не секрет, что для управления адресными светодиодами с Ардуины существует две популярные библиотеки: FastLED (независимый разработчик) и NeoPixel (Adafruit). Для одного из проектов мне нужна была максимальная скорость обновления изображения на ленте, и я решил проверить, какая библиотека в итоге обеспечивает максимальную скорость работы. В интернете чёткого ответа на этот вопрос не нашлось.

Сравнить решил очень простым способом: включать светодиоды, затем выключать. И проходя один такой цикл дёргать пин на Ардуине, а затем просто взять и измерить на нём частоту. Можно было программно замерить время, но дело было вечером, и увидеть частоту в герцах на осциллографе было как то проще =)

Итак, скачать библиотеки можно по ссылкам: FastLED и NeoPixel. Далее в Ардуину были загружены следующие прошивки:

FastLED

#define NUM_LEDS 200
#include "FastLED.h"
#define PIN 6
CRGB leds[NUM_LEDS];

void setup() {
  FastLED.addLeds<WS2811, PIN, GRB>(leds, NUM_LEDS).setCorrection( TypicalLEDStrip );
  FastLED.setBrightness(50);
  pinMode(13, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(13, 1);
  FastLED.clear();
  for (int i = 0; i < NUM_LEDS; i++ ) {
    leds[i] = CRGB::White;
  }
  digitalWrite(13, 0);
  FastLED.show();
}

NeoPixel

#define PIN 6
#define NUM_LEDS 16
#include "Adafruit_NeoPixel.h"
Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(NUM_LEDS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup() {
  strip.begin();
  strip.setBrightness(50);
  pinMode(13, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(13, 1);
  strip.clear();
  for (int i = 0; i < NUM_LEDS; i++ ) {
    strip.setPixelColor(i, 0xffffff);
  }
  digitalWrite(13, 0);
  strip.show();
}

LightWS2812

Далее я наткнулся на библиотеку LightWS2812 и решил тоже её испытать:

#define NUM_LED 16
#define PIN 6
#include "WS2812.h"
WS2812 LED(NUM_LED); 
cRGB value;

void setup() {
  LED.setOutput(PIN);
  pinMode(13, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(13, 1);
  for (int i = 0; i < NUM_LED; i++ ) {
    value.b = 0; value.g = 30; value.r = 30;
    LED.set_crgb_at(i, value);
  }  
  digitalWrite(13, 0);
  LED.sync();
  // задержка, по даташиту рекомендуется 50 мкс, но лента 
  // перестаёт стабильно работать ниже 20 мкс. 30, я выбираю тебя!
  delayMicroseconds(30);
}

РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕСТА

Количество светодиодов	FastLED, Гц	NeoPixel, Гц	Light_WS2812, Гц
512	59	55	54
400	74	71	69
300	95	95	91
256	108	110	107
200	133	142	137
144	182	196	190
100	220	283	273
60	300	469	452
30	400	822	887
16	400	1261	1614
8	400	1813	3000

По результатам видно, что FastLED медленнее NeoPixel при любом количестве светодиодов, а LightWS2812 показывает просто безумную скорость на маленьком количестве светодиодов. Если в проекте используется более 100 светодиодов, то без разницы, какую библиотеку использовать. FastLED предлагает кучу удобных инструментов и быструю 8-битную математику, чего нет в NeoPixel, а в LightWS2812 нет вообще ничего вспомогательного. Но если вам важна скорость на небольшом количестве светодиодов (например какой-то POV проект), то однозначно используем LightWS2812 , она показывает в несколько раз лучший результат.

Что касается объёмов занимаемой памяти:

Память	FastLED	NeoPixel	Light_WS2812
Флэш	12%	8%	5%
Динамическая	25%	1%	1%

ОБНОВЛЕНИЕ 01.01.2020

Мы сделали свою библиотеку для адресной ленты – microLED. Подробнее о ней читайте в этой статье. Библиотека предназначена для работы с адресной лентой на чипах WS2811/2812/2813 на платформе AVR. Ключевые особенности: скорость вывода в 1.5 раза выше других библиотек, занимаемая память в разы меньше благодаря сжатию цветового пространства и оптимальному коду самой библиотеки.

Частота обновления (Гц) от количества светодиодов (сравнение с другими библиотеками), включая минимальное время между отправками (40 мкс).