Ёлка: три сцены на ленте и кнопка

Ёлку из адресной ленты я собирал третий год подряд, и первый вариант был самым бесполезным: одна радуга на весь вечер. Красиво в первый час, потом глаз устал, а переключать нечем. Второй вариант я перегрузил — пять эффектов, пульт, меню — и понял, что за ужином никто, включая меня, не хочет листать меню на ленте. Рабочая формула нашлась сама: три сцены и одна кнопка. Переливы для фона, звёзды для тишины, вспышки для праздника — и щелчок ручкой листает их по кругу, как канал на старом телевизоре.

Всё, что нужно для этих сцен, в курсе уже было: радуга из fill_rainbow — в уроке про fill_rainbow и параметр hue, случайные вспышки на затухающей ленте — в уроке про искры и random8. Новое здесь — каркас: как уложить три эффекта в один скетч так, чтобы кнопка листала их мгновенно и ни одна сцена не мешала другой. Правило каркаса одно и звучит оно жёстко: ни одной delay() на весь скетч — только millis().

И сразу про количество. Три сцены — не округлённая эстетика, а проверенный потолок: на четвёртой кнопка уже требует подписи, а на пятой гости начинают листать сами, без спроса. Если ваши сценарии не влезают в три — это повод сделать две ёлки, а не меню.

Фоновая сцена — та самая радуга, которую глаз не выталкивает из комнаты: fill_rainbow(leds, 16, hue, 16) с шагом оттенка 16 на пиксель даёт один полный цветовой круг на всю ленту, а счётчик hue растёт на единицу каждый кадр. При кадре в 40 миллисекунд полный оборот из 256 оттенков занимает около десяти секунд — медленно, лениво, по-новогоднему. Ускорьте вчетверо, и переливы превратятся в дискотеку: темп здесь решает больше, чем цвета.

На живой плате вращение счётчика удобно отдать макросу EVERY_N_MILLISECONDS(40) { hue++; } — он пропускает свой блок раз в сорок миллисекунд и избавляет от ручной метки millis(); внутри у него тот самый таймер, никакого волшебства. В симуляторе ниже тот же ход собран явным if с millis() — движок страницы работает на нём же, так что логика на экране и на плате совпадает один в один. Кадровый каркас мы строили целиком в уроке про эффекты и millis-кадры — если он у вас ещё не отскочил от зубов, начните с него.

Звёзды — сцена для темноты, и делается она из двух действий, порядок которых не меняется. Первое: каждый кадр вся лента чуть темнеет — fadeToBlackBy(leds, 16, 20) срезает примерно двенадцатую часть яркости, и всё, что горело, тает за секунду-полторы. Второе: изредка, примерно в каждом четвёртом кадре, один случайный пиксель вспыхивает тёплым белым CHSV(35, 40, random(120, 255)) — насыщенность сорок, то есть почти белый с каплей тепла, яркость случайная от половины до полной. При кадре 40 мс это десять вспышек в секунду — небо живое, но не нервное.

Случайные числа здесь — суть эффекта, а не грязный хак: ровные звёзды на равных интервалах выглядят как сортировка, живые — как небо. Движок симулятора умеет обычный random(), и в учебном коде его хватает; на плате для вспышек лучше родной random8() библиотеки — он быстрее и заточен под диапазоны 0-255, вся механика разложена в уроке про random8 и затухание. Разница на шестнадцати пикселях незаметна, на шестистах — уже да.

Третья сцена — прямое цитирование уличной гирлянды из детства: вся лента вспыхивает одним цветом целиком, держит полторы сотни миллисекунд, гаснет на сто, и вспыхивает следующим. Цвета у меня три: красный CRGB(255, 60, 0), золотой CRGB(255, 190, 60) и зелёный CRGB(60, 255, 80) — по кругу. Обратите внимание, что ни один канал не выкручен в полный белый: шестнадцать пикселей белым на полной яркости просят до 960 мА, а с приглушёнными каналами и общей яркостью 150 через setBrightness бюджет падает в разы. Полная арифметика тока — в уроке про setBrightness и бюджет питания; вспышки — самое токовое место всего кластера.

Механика сцены — два таймера вместо одного: флаг «сейчас вспышка или пауза» и метка lastFlash. Прошло 150 мс во вспышке — гаснем; прошло 100 мс в темноте — зажигаем следующий цвет. Ужать паузу до нуля можно, но не стоит: стык «вспышка — тьма — вспышка» и делает сцену гирляндой, без тьмы она превращается в быстрое листание цветов.

Четвёртая сцена добавляется в такой каркас тремя движениями: новый if с телом эффекта, правка потолка в обработчике кнопки и одна строка Serial. Хочется «дыхание» тёплым белым для засыпания — заведите счётчик яркости v, который ходит туда-обратно, и заливайте ленту CHSV(35, 80, v): кадр, кнопка и тишина между ними разделены с самого начала. Единственная ловушка — забыть поправить диапазон: scene больше потолка — и кнопка проматывает пустой номер, а скетч честно рисует тьму.

Кнопка читается по фронту: сравнение с прошлым состоянием плюс гейт 50 миллисекунд против дребезга — та же механика, что в уроке про кнопку и digitalRead. Листает только нажатие, отпускание игнорируется, и сцена меняется мгновенно: clear() затирает буфер, show() гасит ленту прямо в момент щелчка, а следующий кадр уже рисует новую сцену. Память режима здесь сознательно не нужна — ёлка живёт один вечер, и включаться она обязана с переливов, как телевизор с первого канала. Совсем другое дело — пульт гирлянды, который должен переживать выдёргивание вилки: различение клика и удержания, EEPROM и валидация сохранённого режима разобраны в уроке про кнопочный пульт — там кнопка стала сложнее, здесь она осталась щелчком.

По току у сцен разный характер, и это стоит видеть глазами таблицы: переливы и звёзды — ленивые потребители, вспышки — пиковая нагрузка, которая при жадных цветах способна просадить питание и устроить снег из артефактов. Отсюда и приглушённые каналы в цветах вспышек, и общий потолок яркости 150: сцена обязана выглядеть празднично даже на половине мощности.

Порядок сцен я закрепил после одного ужина: переливы первыми, звёзды вторыми, вспышки третьими. Дело не в эстетике, а в привычке: при включении ёлка всегда стартует со спокойной сцены, а праздник включается щелчком, когда гости уже за столом. Менять местами можно, но это решение о характере комнаты, а не о коде — скетчу все три сцены равнозначны, он просто листает по кругу.

Дальше по кластеру осталась одна ручка без упоров и без памяти: энкодер. Кнопка листает дискретно, потенциометр знает только своё положение, а лампа следующего урока крутится бесконечно — по часовой ярче, против тише, нажатие ручки меняет тепло на холод.