docs/feature_rgb_matrix.md

   1 # RGB Matrix Lighting
   2
   3 This feature allows you to use RGB LED matrices driven by external drivers. It hooks into the RGBLIGHT system so you can use the same keycodes as RGBLIGHT to control it.
   4
   5 If you want to use single color LED's you should use the [LED Matrix Subsystem](feature_led_matrix.md) instead.
   6
   7 ## Driver configuration
   8 ---
   9 ### IS31FL3731
  10
  11 There is basic support for addressable RGB matrix lighting with the I2C IS31FL3731 RGB controller. To enable it, add this to your `rules.mk`:
  12
  13 ```C
  14 RGB_MATRIX_ENABLE = IS31FL3731
  15 ```
  16
  17 Configure the hardware via your `config.h`:
  18
  19 ```C
  20 // This is a 7-bit address, that gets left-shifted and bit 0
  21 // set to 0 for write, 1 for read (as per I2C protocol)
  22 // The address will vary depending on your wiring:
  23 // 0b1110100 AD <-> GND
  24 // 0b1110111 AD <-> VCC
  25 // 0b1110101 AD <-> SCL
  26 // 0b1110110 AD <-> SDA
  27 #define DRIVER_ADDR_1 0b1110100
  28 #define DRIVER_ADDR_2 0b1110110
  29
  30 #define DRIVER_COUNT 2
  31 #define DRIVER_1_LED_TOTAL 25
  32 #define DRIVER_2_LED_TOTAL 24
  33 #define DRIVER_LED_TOTAL DRIVER_1_LED_TOTAL + DRIVER_2_LED_TOTAL
  34 ```
  35
  36 Currently only 2 drivers are supported, but it would be trivial to support all 4 combinations.
  37
  38 Define these arrays listing all the LEDs in your `<keyboard>.c`:
  39
  40 ```C
  41 const is31_led g_is31_leds[DRIVER_LED_TOTAL] = {
  42 /* Refer to IS31 manual for these locations
  43     *   driver
  44     *   |  R location
  45     *   |  |      G location
  46     *   |  |      |      B location
  47     *   |  |      |      | */
  48     {0, C1_3,  C2_3,  C3_3},
  49     ....
  50 }
  51 ```
  52
  53 Where `Cx_y` is the location of the LED in the matrix defined by [the datasheet](http://www.issi.com/WW/pdf/31FL3731.pdf) and the header file `drivers/issi/is31fl3731.h`. The `driver` is the index of the driver you defined in your `config.h` (`0` or `1` right now).
  54
  55 ---
  56 ###  IS31FL3733/IS31FL3737
  57
  58 !> For the IS31FL3737, replace all instances of `IS31FL3733` below with `IS31FL3737`.
  59
  60 There is basic support for addressable RGB matrix lighting with the I2C IS31FL3733 RGB controller. To enable it, add this to your `rules.mk`:
  61
  62 ```C
  63 RGB_MATRIX_ENABLE = IS31FL3733
  64 ```
  65
  66 Configure the hardware via your `config.h`:
  67
  68 ```C
  69 // This is a 7-bit address, that gets left-shifted and bit 0
  70 // set to 0 for write, 1 for read (as per I2C protocol)
  71 // The address will vary depending on your wiring:
  72 // 00 <-> GND
  73 // 01 <-> SCL
  74 // 10 <-> SDA
  75 // 11 <-> VCC
  76 // ADDR1 represents A1:A0 of the 7-bit address.
  77 // ADDR2 represents A3:A2 of the 7-bit address.
  78 // The result is: 0b101(ADDR2)(ADDR1)
  79 #define DRIVER_ADDR_1 0b1010000
  80 #define DRIVER_ADDR_2 0b1010000 // this is here for compliancy reasons.
  81
  82 #define DRIVER_COUNT 2
  83 #define DRIVER_1_LED_TOTAL 64
  84 #define DRIVER_LED_TOTAL DRIVER_1_LED_TOTAL
  85 ```
  86
  87 Currently only a single drivers is supported, but it would be trivial to support all 4 combinations. For now define `DRIVER_ADDR_2` as `DRIVER_ADDR_1`
  88
  89 Define these arrays listing all the LEDs in your `<keyboard>.c`:
  90
  91 ```C
  92 const is31_led g_is31_leds[DRIVER_LED_TOTAL] = {
  93 /* Refer to IS31 manual for these locations
  94     *   driver
  95     *   |  R location
  96     *   |  |       G location
  97     *   |  |       |       B location
  98     *   |  |       |       | */
  99     {0, B_1,    A_1,    C_1},
 100     ....
 101 }
 102 ```
 103
 104 Where `X_Y` is the location of the LED in the matrix defined by [the datasheet](http://www.issi.com/WW/pdf/31FL3733.pdf) and the header file `drivers/issi/is31fl3733.h`. The `driver` is the index of the driver you defined in your `config.h` (Only `0` right now).
 105
 106 ---
 107
 108 ### WS2812 (AVR only)
 109
 110 There is basic support for addressable RGB matrix lighting with a WS2811/WS2812{a,b,c} addressable LED strand. To enable it, add this to your `rules.mk`:
 111
 112 ```C
 113 RGB_MATRIX_ENABLE = WS2812
 114 ```
 115
 116 Configure the hardware via your `config.h`:
 117
 118 ```C
 119 // The pin connected to the data pin of the LEDs
 120 #define RGB_DI_PIN D7
 121 // The number of LEDs connected
 122 #define DRIVER_LED_TOTAL 70
 123 ```
 124
 125 ---
 126
 127 From this point forward the configuration is the same for all the drivers. The struct rgb_led array tells the system for each led, what key electrical matrix it represents, what the physical position is on the board, and if the led is for a modifier key or not. Here is a brief example:
 128
 129 ```C
 130 rgb_led g_rgb_leds[DRIVER_LED_TOTAL] = {
 131 /*  {row | col << 4}
 132     *    |         {x=0..224, y=0..64}
 133     *    |            |              flags
 134     *    |            |                | */
 135     {{0|(0<<4)},   {20.36*0, 21.33*0}, 1},
 136     {{0|(1<<4)},   {20.36*1, 21.33*0}, 4},
 137     ....
 138 }
 139 ```
 140
 141 The first part, `{row | col << 4}`, tells the system what key this LED represents by using the key's electrical matrix row & col. The second part, `{x=0..224, y=0..64}` represents the LED's physical position on the keyboard. The `x` is between (inclusive) 0-224, and `y` is between (inclusive) 0-64 as the effects are based on this range. The easiest way to calculate these positions is imagine your keyboard is a grid, and the top left of the keyboard represents x, y coordinate 0, 0 and the bottom right of your keyboard represents 224, 64. Using this as a basis, you can use the following formula to calculate the physical position:
 142
 143 ```C
 144 x = 224 / (NUMBER_OF_COLS - 1) * COL_POSITION
 145 y =  64 / (NUMBER_OF_ROWS - 1) * ROW_POSITION
 146 ```
 147
 148 Where NUMBER_OF_COLS, NUMBER_OF_ROWS, COL_POSITION, & ROW_POSITION are all based on the physical layout of your keyboard, not the electrical layout.
 149
 150 `flags` is a bitmask, whether or not a certain LEDs is of a certain type. It is recommended that LEDs are set to only 1 type.
 151
 152 ## Flags
 153
 154 |Define                              |Description                                |
 155 |------------------------------------|-------------------------------------------|
 156 |`#define HAS_FLAGS(bits, flags)`    |Returns true if `bits` has all `flags` set.|
 157 |`#define HAS_ANY_FLAGS(bits, flags)`|Returns true if `bits` has any `flags` set.|
 158 |`#define LED_FLAG_NONE      0x00`   |If thes LED has no flags.                  |
 159 |`#define LED_FLAG_ALL       0xFF`   |If thes LED has all flags.                 |
 160 |`#define LED_FLAG_MODIFIER  0x01`   |If the Key for this LED is a modifier.     |
 161 |`#define LED_FLAG_UNDERGLOW 0x02`   |If the LED is for underglow.               |
 162 |`#define LED_FLAG_KEYLIGHT  0x04`   |If the LED is for key backlight.           |
 163
 164 ## Keycodes
 165
 166 All RGB keycodes are currently shared with the RGBLIGHT system:
 167
 168 * `RGB_TOG` - toggle
 169 * `RGB_MOD` - cycle through modes
 170 * `RGB_HUI` - increase hue
 171 * `RGB_HUD` - decrease hue
 172 * `RGB_SAI` - increase saturation
 173 * `RGB_SAD` - decrease saturation
 174 * `RGB_VAI` - increase value
 175 * `RGB_VAD` - decrease value
 176 * `RGB_SPI` - increase speed effect (no EEPROM support)
 177 * `RGB_SPD` - decrease speed effect (no EEPROM support)
 178 * `RGB_MODE_*` keycodes will generally work, but are not currently mapped to the correct effects for the RGB Matrix system
 179
 180 ## RGB Matrix Effects
 181
 182 All effects have been configured to support current configuration values (Hue, Saturation, Value, & Speed) unless otherwise noted below. These are the effects that are currently available:
 183
 184 ```C
 185 enum rgb_matrix_effects {
 186     RGB_MATRIX_NONE = 0,
 187     RGB_MATRIX_SOLID_COLOR = 1,     // Static single hue, no speed support
 188     RGB_MATRIX_ALPHAS_MODS,         // Static dual hue, speed is hue for secondary hue
 189     RGB_MATRIX_GRADIENT_UP_DOWN,    // Static gradient top to bottom, speed controls how much gradient changes
 190     RGB_MATRIX_BREATHING,           // Single hue brightness cycling animation
 191     RGB_MATRIX_CYCLE_ALL,           // Full keyboard solid hue cycling through full gradient
 192     RGB_MATRIX_CYCLE_LEFT_RIGHT,    // Full gradient scrolling left to right
 193     RGB_MATRIX_CYCLE_UP_DOWN,       // Full gradient scrolling top to bottom
 194     RGB_MATRIX_RAINBOW_MOVING_CHEVRON,  // Full gradent Chevron shapped scrolling left to right
 195     RGB_MATRIX_DUAL_BEACON,         // Full gradient spinning around center of keyboard
 196     RGB_MATRIX_RAINBOW_BEACON,      // Full tighter gradient spinning around center of keyboard
 197     RGB_MATRIX_RAINBOW_PINWHEELS,   // Full dual gradients spinning two halfs of keyboard
 198     RGB_MATRIX_RAINDROPS,           // Randomly changes a single key's hue
 199     RGB_MATRIX_JELLYBEAN_RAINDROPS, // Randomly changes a single key's hue and saturation
 200     RGB_MATRIX_DIGITAL_RAIN,        // That famous computer simulation
 201 #if defined(RGB_MATRIX_KEYPRESSES) || defined(RGB_MATRIX_KEYRELEASES)
 202     RGB_MATRIX_SOLID_REACTIVE_SIMPLE,   // Pulses keys hit to hue & value then fades value out
 203     RGB_MATRIX_SOLID_REACTIVE,      // Static single hue, pulses keys hit to shifted hue then fades to current hue
 204     RGB_MATRIX_SOLID_REACTIVE_WIDE       // Hue & value pulse near a single key hit then fades value out
 205     RGB_MATRIX_SOLID_REACTIVE_MULTIWIDE  // Hue & value pulse near multiple key hits then fades value out
 206     RGB_MATRIX_SOLID_REACTIVE_CROSS      // Hue & value pulse the same column and row of a single key hit then fades value out
 207     RGB_MATRIX_SOLID_REACTIVE_MULTICROSS // Hue & value pulse the same column and row of multiple key hits then fades value out
 208     RGB_MATRIX_SOLID_REACTIVE_NEXUS      // Hue & value pulse away on the same column and row of a single key hit then fades value out
 209     RGB_MATRIX_SOLID_REACTIVE_MULTINEXUS // Hue & value pulse away on the same column and row of multiple key hits then fades value out
 210     RGB_MATRIX_SPLASH,              // Full gradient & value pulse away from a single key hit then fades value out
 211     RGB_MATRIX_MULTISPLASH,         // Full gradient & value pulse away from multiple key hits then fades value out
 212     RGB_MATRIX_SOLID_SPLASH,        // Hue & value pulse away from a single key hit then fades value out
 213     RGB_MATRIX_SOLID_MULTISPLASH,   // Hue & value pulse away from multiple key hits then fades value out
 214 #endif
 215     RGB_MATRIX_EFFECT_MAX
 216 };
 217 ```
 218
 219 You can disable a single effect by defining `DISABLE_[EFFECT_NAME]` in your `config.h`:
 220
 221
 222 |Define                                                 |Description                                    |
 223 |-------------------------------------------------------|-----------------------------------------------|
 224 |`#define DISABLE_RGB_MATRIX_ALPHAS_MODS`               |Disables `RGB_MATRIX_ALPHAS_MODS`              |
 225 |`#define DISABLE_RGB_MATRIX_GRADIENT_UP_DOWN`          |Disables `RGB_MATRIX_GRADIENT_UP_DOWN`         |
 226 |`#define DISABLE_RGB_MATRIX_BREATHING`                 |Disables `RGB_MATRIX_BREATHING`                |
 227 |`#define DISABLE_RGB_MATRIX_CYCLE_ALL`                 |Disables `RGB_MATRIX_CYCLE_ALL`                |
 228 |`#define DISABLE_RGB_MATRIX_CYCLE_LEFT_RIGHT`          |Disables `RGB_MATRIX_CYCLE_LEFT_RIGHT`         |
 229 |`#define DISABLE_RGB_MATRIX_CYCLE_UP_DOWN`             |Disables `RGB_MATRIX_CYCLE_UP_DOWN`            |
 230 |`#define DISABLE_RGB_MATRIX_RAINBOW_MOVING_CHEVRON`    |Disables `RGB_MATRIX_RAINBOW_MOVING_CHEVRON`   |
 231 |`#define DISABLE_RGB_MATRIX_DUAL_BEACON`               |Disables `RGB_MATRIX_DUAL_BEACON`              |
 232 |`#define DISABLE_RGB_MATRIX_RAINBOW_BEACON`            |Disables `RGB_MATRIX_RAINBOW_BEACON`           |
 233 |`#define DISABLE_RGB_MATRIX_RAINBOW_PINWHEELS`         |Disables `RGB_MATRIX_RAINBOW_PINWHEELS`        |
 234 |`#define DISABLE_RGB_MATRIX_RAINDROPS`                 |Disables `RGB_MATRIX_RAINDROPS`                |
 235 |`#define DISABLE_RGB_MATRIX_JELLYBEAN_RAINDROPS`       |Disables `RGB_MATRIX_JELLYBEAN_RAINDROPS`      |
 236 |`#define DISABLE_RGB_MATRIX_DIGITAL_RAIN`              |Disables `RGB_MATRIX_DIGITAL_RAIN`             |
 237 |`#define DISABLE_RGB_MATRIX_SOLID_REACTIVE`            |Disables `RGB_MATRIX_SOLID_REACTIVE`           |
 238 |`#define DISABLE_RGB_MATRIX_SOLID_REACTIVE_SIMPLE`     |Disables `RGB_MATRIX_SOLID_REACTIVE_SIMPLE`    |
 239 |`#define DISABLE_RGB_MATRIX_SOLID_REACTIVE_WIDE`       |Disables `RGB_MATRIX_SOLID_REACTIVE_WIDE`      |
 240 |`#define DISABLE_RGB_MATRIX_SOLID_REACTIVE_MULTIWIDE`  |Disables `RGB_MATRIX_SOLID_REACTIVE_MULTIWIDE` |
 241 |`#define DISABLE_RGB_MATRIX_SOLID_REACTIVE_CROSS`      |Disables `RGB_MATRIX_SOLID_REACTIVE_CROSS`     |
 242 |`#define DISABLE_RGB_MATRIX_SOLID_REACTIVE_MULTICROSS` |Disables `RGB_MATRIX_SOLID_REACTIVE_MULTICROSS`|
 243 |`#define DISABLE_RGB_MATRIX_SOLID_REACTIVE_NEXUS`      |Disables `RGB_MATRIX_SOLID_REACTIVE_NEXUS`     |
 244 |`#define DISABLE_RGB_MATRIX_SOLID_REACTIVE_MULTINEXUS` |Disables `RGB_MATRIX_SOLID_REACTIVE_MULTINEXUS`|
 245 |`#define DISABLE_RGB_MATRIX_SPLASH`                    |Disables `RGB_MATRIX_SPLASH`                   |
 246 |`#define DISABLE_RGB_MATRIX_MULTISPLASH`               |Disables `RGB_MATRIX_MULTISPLASH`              |
 247 |`#define DISABLE_RGB_MATRIX_SOLID_SPLASH`              |Disables `RGB_MATRIX_SOLID_SPLASH`             |
 248 |`#define DISABLE_RGB_MATRIX_SOLID_MULTISPLASH`         |Disables `RGB_MATRIX_SOLID_MULTISPLASH`        |
 249
 250
 251 ## Custom RGB Matrix Effects
 252
 253 By setting `RGB_MATRIX_CUSTOM_USER` (and/or `RGB_MATRIX_CUSTOM_KB`) in `rule.mk`, new effects can be defined directly from userspace, without having to edit any QMK core files.
 254
 255 To declare new effects, create a new `rgb_matrix_user/kb.inc` that looks something like this:
 256
 257 `rgb_matrix_user.inc` should go in the root of the keymap directory.
 258 `rgb_matrix_kb.inc` should go in the root of the keyboard directory.
 259
 260 ```C
 261 // !!! DO NOT ADD #pragma once !!! //
 262
 263 // Step 1.
 264 // Declare custom effects using the RGB_MATRIX_EFFECT macro
 265 // (note the lack of semicolon after the macro!)
 266 RGB_MATRIX_EFFECT(my_cool_effect)
 267 RGB_MATRIX_EFFECT(my_cool_effect2)
 268
 269 // Step 2.
 270 // Define effects inside the `RGB_MATRIX_CUSTOM_EFFECT_IMPLS` ifdef block
 271 #ifdef RGB_MATRIX_CUSTOM_EFFECT_IMPLS
 272
 273 // e.g: A simple effect, self-contained within a single method
 274 static bool my_cool_effect(effect_params_t* params) {
 275   RGB_MATRIX_USE_LIMITS(led_min, led_max);
 276   for (uint8_t i = led_min; i < led_max; i++) {
 277     rgb_matrix_set_color(i, 0xff, 0xff, 0x00);
 278   }
 279   return led_max < DRIVER_LED_TOTAL;
 280 }
 281
 282 // e.g: A more complex effect, relying on external methods and state, with
 283 // dedicated init and run methods
 284 static uint8_t some_global_state;
 285 static void my_cool_effect2_complex_init(effect_params_t* params) {
 286   some_global_state = 1;
 287 }
 288 static bool my_cool_effect2_complex_run(effect_params_t* params) {
 289   RGB_MATRIX_USE_LIMITS(led_min, led_max);
 290   for (uint8_t i = led_min; i < led_max; i++) {
 291     rgb_matrix_set_color(i, 0xff, some_global_state++, 0xff);
 292   }
 293
 294   return led_max < DRIVER_LED_TOTAL;
 295 }
 296 static bool my_cool_effect2(effect_params_t* params) {
 297   if (params->init) my_cool_effect2_complex_init(params);
 298   return my_cool_effect2_complex_run(params);
 299 }
 300
 301 #endif // RGB_MATRIX_CUSTOM_EFFECT_IMPLS
 302 ```
 303
 304 For inspiration and examples, check out the built-in effects under `quantum/rgb_matrix_animation/`
 305
 306
 307 ## Colors
 308
 309 These are shorthands to popular colors. The `RGB` ones can be passed to the `setrgb` functions, while the `HSV` ones to the `sethsv` functions.
 310
 311 |RGB                |HSV                |
 312 |-------------------|-------------------|
 313 |`RGB_WHITE`        |`HSV_WHITE`        |
 314 |`RGB_RED`          |`HSV_RED`          |
 315 |`RGB_CORAL`        |`HSV_CORAL`        |
 316 |`RGB_ORANGE`       |`HSV_ORANGE`       |
 317 |`RGB_GOLDENROD`    |`HSV_GOLDENROD`    |
 318 |`RGB_GOLD`         |`HSV_GOLD`         |
 319 |`RGB_YELLOW`       |`HSV_YELLOW`       |
 320 |`RGB_CHARTREUSE`   |`HSV_CHARTREUSE`   |
 321 |`RGB_GREEN`        |`HSV_GREEN`        |
 322 |`RGB_SPRINGGREEN`  |`HSV_SPRINGGREEN`  |
 323 |`RGB_TURQUOISE`    |`HSV_TURQUOISE`    |
 324 |`RGB_TEAL`         |`HSV_TEAL`         |
 325 |`RGB_CYAN`         |`HSV_CYAN`         |
 326 |`RGB_AZURE`        |`HSV_AZURE`        |
 327 |`RGB_BLUE`         |`HSV_BLUE`         |
 328 |`RGB_PURPLE`       |`HSV_PURPLE`       |
 329 |`RGB_MAGENTA`      |`HSV_MAGENTA`      |
 330 |`RGB_PINK`         |`HSV_PINK`         |
 331
 332 These are defined in [`rgblight_list.h`](https://github.com/qmk/qmk_firmware/blob/master/quantum/rgblight_list.h). Feel free to add to this list!
 333
 334
 335 ## Additional `config.h` Options
 336
 337 ```C
 338 #define RGB_MATRIX_KEYPRESSES // reacts to keypresses
 339 #define RGB_MATRIX_KEYRELEASES // reacts to keyreleases (instead of keypresses)
 340 #define RGB_DISABLE_AFTER_TIMEOUT 0 // number of ticks to wait until disabling effects
 341 #define RGB_DISABLE_WHEN_USB_SUSPENDED false // turn off effects when suspended
 342 #define RGB_MATRIX_LED_PROCESS_LIMIT (DRIVER_LED_TOTAL + 4) / 5 // limits the number of LEDs to process in an animation per task run (increases keyboard responsiveness)
 343 #define RGB_MATRIX_LED_FLUSH_LIMIT 16 // limits in milliseconds how frequently an animation will update the LEDs. 16 (16ms) is equivalent to limiting to 60fps (increases keyboard responsiveness)
 344 #define RGB_MATRIX_MAXIMUM_BRIGHTNESS 200 // limits maximum brightness of LEDs to 200 out of 255. If not defined maximum brightness is set to 255
 345 ```
 346
 347 ## EEPROM storage
 348
 349 The EEPROM for it is currently shared with the RGBLIGHT system (it's generally assumed only one RGB would be used at a time), but could be configured to use its own 32bit address with:
 350
 351 ```C
 352 #define EECONFIG_RGB_MATRIX (uint32_t *)28
 353 ```
 354
 355 Where `28` is an unused index from `eeconfig.h`.
 356
 357 ## Suspended state
 358
 359 To use the suspend feature, add this to your `<keyboard>.c`:
 360
 361 ```C
 362 void suspend_power_down_kb(void)
 363 {
 364     rgb_matrix_set_suspend_state(true);
 365 }
 366
 367 void suspend_wakeup_init_kb(void)
 368 {
 369     rgb_matrix_set_suspend_state(false);
 370 }
 371 ```