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// Arduino Mega 2560                                                           #
#
//##############################################################################

#define DATA_PORT          PORTA
#define DATA_DDR           DDRA
#define DATA_PIN           3
#define NUMBER_OF_PIXELS   512


//##############################################################################
//                                                                             #
// Variables                                                                   #
//                                                                             #
//##############################################################################

unsigned char display_buffer[NUMBER_OF_PIXELS * 3];
static unsigned char *ptr;
static unsigned int pos = 0;

volatile unsigned char go = 0;


//##############################################################################
//                                                                             #
// Setup                                                                       #
//                                                                             #
//##############################################################################

void setup()
{
  // Set data pin as output
  DATA_DDR |= (1 << DATA_PIN);

  // Initialize UART
  UCSR0A |= (1 << U2X0);
  UCSR0B |= (1 << RXEN0)  | (1 << TXEN0) | (1 << RXCIE0);
  UCSR0C |= (1 << UCSZ01) | (1 << UCSZ00)             ;
  UBRR0H = 0;
  UBRR0L = 1; //Baud Rate 1 MBit (at F_CPU = 16MHz)

  ptr = display_buffer;

  //Enable global interrupts
  sei();
}


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//                                                                             #
// Main loop                                                                   #
//                                                                             #
//##############################################################################

void loop()
{
  if (go == 1)
  {
    cli();
    ws2811_sendarray(display_buffer, NUMBER_OF_PIXELS * 3);
    sei();
    go = 0;
  }
}


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//                                                                             #
// UART-Interrupt-Prozedur (called every time one byte is compeltely received) #
//                                                                             #
//##############################################################################

ISR(USART0_RX_vect)
{
  unsigned char b;
  b = UDR0;

  if (b == 1)  {
    pos = 0;
    ptr = display_buffer;
    return;
  }

  if (pos == (NUMBER_OF_PIXELS * 3)) {
  } else {
    *ptr = b;
    ptr++;
    pos++;
  }
  if (pos == ((NUMBER_OF_PIXELS * 3) - 1)) {
    go = 1;
  }
}


//##############################################################################
//                                                                             #
// WS2811 output routine                                                       #
//                                                                             #
// Requires F_CPU = 16MHz                                                      #
//                                                                             #
//##############################################################################

void ws2811_sendarray(uint8_t *data, uint16_t datlen)
{
  uint8_t curbyte, ctr, masklo;
  uint8_t maskhi = _BV(DATA_PIN);
  masklo = ~ maskhi & DATA_PORT;
  maskhi |= DATA_PORT;

  while (datlen--)
  {
    curbyte = *data++;

    asm volatile
    (
      "		ldi %0,8	\n\t"		// 0
      "loop%=:out %2, %3	\n\t"		// 1
      "lsl	%1		\n\t"		// 2
      "dec	%0		\n\t"		// 3
      "		rjmp .+0	\n\t"		// 5
      "		brcs .+2	\n\t"		// 6l / 7h
      "		out %2,%4	\n\t"		// 7l / -
      "		rjmp .+0	\n\t"		// 9
      "		nop		\n\t"		// 10
      "		out %2,%4	\n\t"		// 11
      "		breq end%=	\n\t"		// 12      nt. 13 taken
      "		rjmp .+0	\n\t"		// 14
      "		rjmp .+0	\n\t"		// 16
      "		rjmp .+0	\n\t"		// 18
      "		rjmp loop%=	\n\t"		// 20
      "end%=:			\n\t"
      :	"=&d" (ctr)
      :	"r" (curbyte), "I" (_SFR_IO_ADDR(DATA_PORT)), "r" (maskhi), "r" (masklo)
    );
  }

}


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//                                                                             #
// End of program                                                              #
//                                                                             #
//##############################################################################