Faits: A. A.a N._ a travaillé comme chauffeur de poids lourds et mécanicien auprès de l'entreprise X._, pépiniériste-paysagiste. Souffrant de lombalgies, il a déposé, le 9 avril 2003, après avoir subi plusieurs périodes d'incapacité de travail, une demande de prestations de l'assurance-invalidité qui lui a été refusée par décision du 1er septembre 2004, confirmée sur opposition le 21 janvier 2004 (recte: 2005) compte tenu d'un taux d'invalidité de 6 %; le droit à une mesure d'aide au placement lui a toutefois été accordé. Dans le cadre de cette mesure, N._ a effectué à compter du 20 juin 2005 un stage d'entraînement au travail, suivi d'un stage de mise au courant, en tant que mécanicien auprès de l'entreprise Y._ SA. Pour cette activité, il était assuré contre les accidents professionnels et non professionnels auprès de la Caisse nationale suisse d'assurance en cas d'accidents (ci-après: CNA). A.b Le 28 janvier 2006, alors qu'il portait des caisses de bouteilles à son domicile, l'intéressé s'est tordu le genou droit et a chuté. Une IRM pratiquée le 9 février 2006 a mis en évidence une rupture du ligament croisé antérieur associée à une lésion méniscale interne, ainsi qu'un kyste de Baker (rapport du 10 février 2006 du docteur R._). Dans un premier temps, le traitement a été conservateur. La CNA a pris en charge le cas. En raison des gonalgies persistantes, l'assuré a subi une arthroscopie, une résection partielle de la corne postérieure du ménisque interne, et une plastie du ligament croisé antérieur (rapport opératoire du 2 juin 2006 du docteur O._, spécialiste FMH en chirurgie orthopédique auprès de l'Hôpital Z._). Ce médecin a noté une évolution relativement favorable, l'assuré signalant encore des douleurs rotuliennes et des difficultés à s'accroupir (rapport du 11 décembre 2006). Le docteur D._, médecin d'arrondissement de la CNA, a procédé à un examen final (cf. rapport du 6 décembre 2006). Ce médecin a relevé qu'il persistait une limitation de la flexion et une légère amyotrophie du quadriceps. Le périmètre de marche sur terrain plat n'était pas limité, mais l'assuré avait des difficultés à descendre les escaliers et les pentes, à s'accroupir et se mettre à genoux. La position assise était bien supportée. Il a évalué l'atteinte à l'intégrité à 20 %. L'activité de mécanicien sur machines agricoles n'était plus exigible, tandis que la capacité de travail demeurait entière, sans diminution de rendement, dans une activité industrielle respectant les limitations fonctionnelles décrites, ainsi que l'alternance des positions (cf. rapport du 14 décembre 2006). Par décision du 2 mars 2007, la CNA a reconnu le droit de l'intéressé à une indemnité pour atteinte à l'intégrité de 21'360 fr., correspondant au taux de 20 %. A.c Une nouvelle IRM a été pratiquée le 1er octobre 2007. Dans son rapport du 11 octobre 2007, le docteur O._ a indiqué que l'IRM n'avait pas montré de nouvelle lésion méniscale, ni rupture du transplant. Tout au plus existait-il une légère malacie fémoro-tibiale interne et fémoro-patellaire pouvant expliquer les gonalgies résiduelles. Une réadaptation professionnelle dans une activité limitant le port de charges, la montée et la descente d'escaliers, et évitant la marche en terrain irrégulier, était envisageable. L'assuré ne présentait aucune incapacité de travail (cf. rapport du 17 mars 2008). Pour actualiser son bilan, le docteur D._ a examiné une nouvelle fois l'assuré. A l'issue de cet examen, il a constaté que le tableau clinique était superposable à celui de sa dernière évaluation (cf. rapports des 6 et 14 décembre 2006). Il a donc confirmé ses précédentes conclusions (cf. rapport du 23 juillet 2008). Par décision du 12 mai 2009, la CNA a reconnu le droit de N._ à une rente d'invalidité fondée sur un taux d'invalidité de 15 % à partir du 1er juillet 2009. Selon ses constatations, l'assuré était en mesure d'exercer à plein temps une activité légère dans différents secteurs de l'industrie, pour autant qu'il puisse travailler en position assise ou alternée (assis/debout). Le degré d'invalidité résultait de la comparaison du revenu sans invalidité de 4'450 fr. par mois avec le revenu d'invalide de 3'375 fr. fixé sur la moyenne des salaires de cinq descriptions de postes de travail. L'intéressé a formé opposition à cette décision en produisant un rapport du 27 novembre 2007 établi par le docteur G._, spécialiste FMH en médecine générale et médecin traitant, duquel il ressortait qu'en raison de l'ensemble des diagnostics il persistait un handicap empêchant l'assuré de travailler "selon un horaire à 100 %". Le 30 juin 2009, la CNA a rejeté l'opposition. A.d Entre-temps, l'assuré a fait valoir auprès de l'office de l'assurance-invalidité du canton de Fribourg (ci-après: l'office AI) une aggravation de son état de santé et demandé la "révision" de son droit à des prestations de l'assurance-invalidité. Cet office a, par décision du 27 avril 2010, confirmant le projet de décision du 28 janvier 2010, nié le droit de l'intéressé à une rente d'invalidité sur la base d'un taux d'invalidité de 31 %. Cette décision a fait l'objet d'un recours devant la Cour des assurances sociales du Tribunal cantonal du canton de Fribourg qui l'a rejeté par jugement du 21 décembre 2011 (605 2010-181). Saisi d'un recours en matière de droit public contre ce jugement, le Tribunal fédéral a statué par arrêt dont la date est identique à celle du présent arrêt (cause 8C_245/2012). B. L'intéressé a déféré la décision sur opposition du 30 juin 2009 de la CNA au Tribunal cantonal du canton de Fribourg, Cour des assurances sociales. En cours d'instance, la CNA a produit une expertise interdisciplinaire (rhumatologique et psychiatrique) diligentée par l'office AI et réalisée par les médecins du Centre d'expertise W._. Dans leur rapport du 22 décembre 2009, les experts ont diagnostiqué avec répercussion sur la capacité de travail un syndrome lombovertébral chronique, une anomalie transitionnelle, des troubles dégénératifs (petite hernie discale L4-L5), une dysbalance musculaire, un raccourcissement des muscles ischio-jambiers, une gonalgie droite chronique, un status post-plastie du ligament croisé antérieur et méniscectomie interne partielle, une douleur résiduelle du poignet droit sur status post-résection de la styloïde cubitale (1998) sur fracture du poignet droit (1991), et sans répercussion sur la capacité de travail, une cervicalgie de type fonctionnel, une épicondylite du coude droit chronique, un syndrome douloureux somatoforme persistant et une dysthymie. Dans leurs conclusions finales, les médecins de W._ ont retenu que l'assuré disposait d'une pleine capacité de travail dans une activité adaptée moyennant toutefois une diminution de rendement de l'ordre de 20 à 30 %. Par jugement du 21 décembre 2011 (605 2009-251), le Tribunal cantonal a rejeté le recours. C. N._ interjette un recours en matière de droit public contre ce jugement, en concluant au renvoi de la cause à la juridiction cantonale pour qu'elle procède à un nouveau calcul relatif à la comparaison des revenus déterminants et à un complément d'instruction médicale, le tout sous suite de frais et dépens. Dans sa réponse du 3 mai 2012, la CNA a conclu au rejet du recours et à la confirmation du jugement cantonal. L'Office fédéral de la santé publique a renoncé à se déterminer.