STC12硬件SPI驱动MAX7219点阵LED

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

用STC12的硬件SPI驱动

STC12C5A60S2系列是带内建SPI支持的, 基于HML_FwLib_STC12封装库可以方便地实现MAX7219的点阵驱动, 代码:

/*****************************************************************************/
/**
 * \file        spi_max7219.c
 * \author      IOsetting | iosetting@outlook.com
 * \date
 * \brief       Example code of SPI driving dot matrix module
 * \note        The module chip is MAX7219, pin connection:
 *              P1_3        => CS,
 *              P1_5(MOSI)  => DIN,
 *              P1_7(SPCLK) => CLK
 *
 * \version     v0.1
 * \ingroup     example
 * \remarks     test-board: Minimum System; test-MCU: STC12C5AF56S2
******************************************************************************/

/*****************************************************************************
 *                             header file                                   *
 *****************************************************************************/
#include "hml/hml.h"

#define CS P1_3

#define DECODE_MODE  0x09
#define INTENSITY    0x0A
#define SCAN_LIMIT   0x0B
#define SHUT_DOWN    0x0C
#define DISPLAY_TEST 0x0F

const byte numbers[]={
0x00,0x00,0x7C,0xC6,0xC6,0xCE,0xD6,0xD6,  // -0-.
0xE6,0xC6,0xC6,0x7C,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x18,0x38,0x78,0x18,0x18,0x18,  // -1-
0x18,0x18,0x18,0x7E,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x7C,0xC6,0x06,0x0C,0x18,0x30,  // -2-
0x60,0xC0,0xC6,0xFE,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x7C,0xC6,0x06,0x06,0x3C,0x06,  // -3-
0x06,0x06,0xC6,0x7C,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x0C,0x1C,0x3C,0x6C,0xCC,0xFE,  // -4-
0x0C,0x0C,0x0C,0x1E,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0xFE,0xC0,0xC0,0xC0,0xFC,0x0E,  // -5-
0x06,0x06,0xC6,0x7C,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x38,0x60,0xC0,0xC0,0xFC,0xC6,  // -6-
0xC6,0xC6,0xC6,0x7C,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0xFE,0xC6,0x06,0x06,0x0C,0x18,  // -7-
0x30,0x30,0x30,0x30,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x7C,0xC6,0xC6,0xC6,0x7C,0xC6,  // -8-
0xC6,0xC6,0xC6,0x7C,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x7C,0xC6,0xC6,0xC6,0x7E,0x06,  // -9-
0x06,0x06,0x0C,0x78,0x00,0x00,0x00,0x00};

void Write7219(byte addr, byte dat)
{
    CS = 0;
    SPI_RW(addr);
    SPI_RW(dat);
    CS = 1;
}

/*****************************************************************************/
/**
 * \author      IOsetting
 * \date
 * \brief       initialize MAX7219
 * \param[in]
 * \return      none
 * \ingroup     example
 * \remarks
******************************************************************************/
void Init7219(void)
{
    Write7219(SHUT_DOWN,0x01);         // 0x00:shutdown, 0x01:normal
    Write7219(DECODE_MODE,0x00);       // No decode
    Write7219(SCAN_LIMIT,0x07);        // Display 8 digits
    Write7219(INTENSITY,0x00);         // 0x00:min, 0xFF:max
    Write7219(DISPLAY_TEST,0x00);      // 0x00:normal, 0x01:test mode
}

/*****************************************************************************/
/**
 * \author      IOsetting
 * \date
 * \brief       initialize SPI
 * \param[in]
 * \return      none
 * \ingroup     example
 * \remarks
******************************************************************************/
void initSys(void)
{
    SPI_configTypeDef sc;
    sc.baudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_64;
    sc.cpha = SPI_CPHA_1Edge;
    sc.cpol = SPI_CPOL_low;
    sc.firstBit = SPI_FirstBit_MSB;
    sc.pinmap = SPI_pinmap_P1;
    sc.nss = SPI_NSS_Soft;
    sc.mode = SPI_Mode_Master;
    SPI_config(&sc);
    SPI_cmd(ENABLE);
}

void main()
{
    initSys();
    Init7219();

    P1_3 = 1;
    byte pos = 0, size = sizeof(numbers), i, j;
    while(1)
    {
        for (i = 0; i < 8; i++)
        {
            j = (pos + i) % size;
            Write7219(i + 1, numbers[j]);
        }
        pos = (pos + 1) % size;
        sleep(100);
    }
}