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STC12C5A60S2单片机使用硬件SPI驱动MAX7219的LED点阵

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楼主
ID:912806 发表于 2021-8-18 18:25 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
max7219是一个用于驱动8位7段数字LED或者8x8点阵LED的驱动芯片, 以列扫描的方式, 用16个pin管理64个发光点, 显示8个数字时刷新率为500-1300Hz, 典型值为800Hz.

pin脚功能
* DIG0 - DIG7: 这个8个pin, 分别代表一个7段数字+点号
* SEGA - SEGG, DP: A-G代表7段数字里的每一段, DP代表Decimal Point, 小数点
   * 每一段的驱动电流是40mA
* V+, GND: 电压和接地
* DIN: 串行数据输入
* CS: 片选, 当电平下拉后从串行口按时脉移入移位寄存器, 当电平上拉后锁存
* DOUT: 串行数据输出, 这个口用于级联
   * 级联的N个MAX7219, 可以看成有N个串联的16位移位寄存器
   * 如果要对第N位操作, 要经过16*N个时脉后数据才能到达, 这时候CS上拉, 将命令锁存.

通信方式
* 通信协议为SPI, 接受SPI Master的输入, 不返回数据
* MAX7219, 不管CS是什么电平, DIN的数据都会随着时脉写入移位寄存器
* MAX7221, 只有当CS下拉时, 才会将数据从DIN写入, 或者往DOUT写出
* CS必须在第16个数写入后, 下一个时脉上升沿到来前拉高, 否则数据会丢失
* 数据是MSB, 大值在前
* 对于16个bit, 前8个(D15-D08)为地址, 实际上使用的只有D11-D8这4个, 后8个D7-D0为数据

通信的前8位地址
共有14个
* 0x?0: No-Op, 用于将数据输出到DOUT
* 0x?1: 第一个数字
* 0x?2: 第二个
* 0x?3: 第三个
* 0x?4: 第四个
* 0x?5: 第五个
* 0x?6: 第六个
* 0x?7: 第七个
* 0x?8: 第八个
* 0x?9: 数字解码模式
* 0x?A: 亮度, 0x00到0xFF
* 0x?B: 扫描限制(数字个数), 这个对亮度有影响, 如果两个级联的这个参数不一样, 亮度会不一样
* 0x?C: 状态(关闭, 普通)
* 0x?F: 测试状态(测试, 普通)

级联传输
* 使用No-Op地址操作实现级联传输
* 例如, 对第四块MAX7219写入
   * 首先按预设地址写入地址, 写入值
   * 写入三次NoOp操作(0x?0??), ?号代表随意值
   * 当CS拉高后, 这4个MAX7219都会收到操作地址和操作值, 但是前三块看到的是NoOp, 所以前三块无动作

使用STC12C5A60S2的硬件SPI驱动MAX7219点阵
STC12C5A60S2系列是带内建SPI支持的, 基于HML_FwLib_STC12封装库可以方便的实现MAX7219的点阵驱动, 项目地址 https://github.com/IOsetting/HML_FwLib_STC12 , 驱动代码:
  1. /*****************************************************************************/
  2. /**
  3. * \file        spi_max7219.c
  4. * \author      IOsetting | iosetting@outlook.com
  5. * \date        
  6. * \brief       Example code of SPI driving dot matrix module
  7. * \note        The module chip is MAX7219, pin connection:
  8. *              P1_3        => CS,
  9. *              P1_5(MOSI)  => DIN,
  10. *              P1_7(SPCLK) => CLK
  11. *
  12. * \version     v0.1
  13. * \ingroup     example
  14. * \remarks     test-board: Minimum System; test-MCU: STC12C5AF56S2
  15. ******************************************************************************/

  17. /*****************************************************************************
  18. *                             header file                                   *
  19. *****************************************************************************/
  20. #include "hml/hml.h"

  22. #define CS P1_3

  24. #define DECODE_MODE  0x09
  25. #define INTENSITY    0x0A
  26. #define SCAN_LIMIT   0x0B
  27. #define SHUT_DOWN    0x0C
  28. #define DISPLAY_TEST 0x0F

  30. const byte numbers[]={
  31. 0x00,0x00,0x7C,0xC6,0xC6,0xCE,0xD6,0xD6,  // -0-.  
  32. 0xE6,0xC6,0xC6,0x7C,0x00,0x00,0x00,0x00,
  33. 0x00,0x00,0x18,0x38,0x78,0x18,0x18,0x18,  // -1-  
  34. 0x18,0x18,0x18,0x7E,0x00,0x00,0x00,0x00,  
  35. 0x00,0x00,0x7C,0xC6,0x06,0x0C,0x18,0x30,  // -2-  
  36. 0x60,0xC0,0xC6,0xFE,0x00,0x00,0x00,0x00,  
  37. 0x00,0x00,0x7C,0xC6,0x06,0x06,0x3C,0x06,  // -3-  
  38. 0x06,0x06,0xC6,0x7C,0x00,0x00,0x00,0x00,  
  39. 0x00,0x00,0x0C,0x1C,0x3C,0x6C,0xCC,0xFE,  // -4-  
  40. 0x0C,0x0C,0x0C,0x1E,0x00,0x00,0x00,0x00,  
  41. 0x00,0x00,0xFE,0xC0,0xC0,0xC0,0xFC,0x0E,  // -5-  
  42. 0x06,0x06,0xC6,0x7C,0x00,0x00,0x00,0x00,  
  43. 0x00,0x00,0x38,0x60,0xC0,0xC0,0xFC,0xC6,  // -6-  
  44. 0xC6,0xC6,0xC6,0x7C,0x00,0x00,0x00,0x00,  
  45. 0x00,0x00,0xFE,0xC6,0x06,0x06,0x0C,0x18,  // -7-  
  46. 0x30,0x30,0x30,0x30,0x00,0x00,0x00,0x00,  
  47. 0x00,0x00,0x7C,0xC6,0xC6,0xC6,0x7C,0xC6,  // -8-  
  48. 0xC6,0xC6,0xC6,0x7C,0x00,0x00,0x00,0x00,
  49. 0x00,0x00,0x7C,0xC6,0xC6,0xC6,0x7E,0x06,  // -9-  
  50. 0x06,0x06,0x0C,0x78,0x00,0x00,0x00,0x00};

  52. void Write7219(byte addr, byte dat)
  53. {
  54.     CS = 0;
  55.     SPI_RW(addr);
  56.     SPI_RW(dat);
  57.     CS = 1;
  58. }

  60. /*****************************************************************************/
  61. /**
  62. * \author      IOsetting
  63. * \date        
  64. * \brief       initialize MAX7219
  65. * \param[in]   
  66. * \return      none
  67. * \ingroup     example
  68. * \remarks     
  69. ******************************************************************************/
  70. void Init7219(void)
  71. {
  72.     Write7219(SHUT_DOWN,0x01);         // 0x00:shutdown, 0x01:normal
  73.     Write7219(DECODE_MODE,0x00);       // No decode
  74.     Write7219(SCAN_LIMIT,0x07);        // Display 8 digits
  75.     Write7219(INTENSITY,0x00);         // 0x00:min, 0xFF:max
  76.     Write7219(DISPLAY_TEST,0x00);      // 0x00:normal, 0x01:test mode
  77. }

  79. /*****************************************************************************/
  80. /**
  81. * \author      IOsetting
  82. * \date        
  83. * \brief       initialize SPI
  84. * \param[in]   
  85. * \return      none
  86. * \ingroup     example
  87. * \remarks     
  88. ******************************************************************************/
  89. void initSys(void)
  90. {
  91.     SPI_configTypeDef sc;
  92.     sc.baudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_64;
  93.     sc.cpha = SPI_CPHA_1Edge;
  94.     sc.cpol = SPI_CPOL_low;
  95.     sc.firstBit = SPI_FirstBit_MSB;
  96.     sc.pinmap = SPI_pinmap_P1;
  97.     sc.nss = SPI_NSS_Soft;
  98.     sc.mode = SPI_Mode_Master;
  99.     SPI_config(&sc);
  100.     SPI_cmd(ENABLE);
  101. }

  103. void main()
  104. {
  105.     initSys();
  106.     Init7219();

  108.     P1_3 = 1;
  109.         byte pos = 0, size = sizeof(numbers), i, j;
  110.         while(1)
  111.         {
  112.         for (i = 0; i < 8; i++)
  113.         {
  114.             j = (pos + i) % size;
  115.             Write7219(i + 1, numbers[j]);
  116.         }
  117.         pos = (pos + 1) % size;
  118.         sleep(100);
  119.         }
  120. }
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