NuMaker–PFM–M487 实现MAX7219显示模块驱动显示

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MAX7219是一种集成化的串行输入/输出共阴极显示驱动器，其片内配有一个B型BCD编码器、多路扫描回路，段字驱动器，而且还有一个8*8的静态RAM用来存储数据。有一个外部寄存器用来设置各个LED的段电流。同时它有限制回转电流的段驱动以减少EMI（电磁干扰）。

一个方便的四线串行接口可以联接所有通用的微处理器。每个数据可以寻址在更新时不需要改写所有的显示。MAX7219允许用户对每一个数据选择编码或者不编码。

芯片包含一个150μA的低功耗模式控制器，可进行模拟或数字式亮度控制，一个扫描限制寄存器允许用户显示1-8位数据，还有一个让所有LED发光的检测模式。

它只需3个GPIO口就可驱动8位数码管或8×8点阵模块，因此它相较于传统的并联式驱动基于硬件资源消耗少的特点。

本篇主要介绍以NuMaker–PFM–M487开发板来驱动MAX7219显示模块，并通过RT_Thread软件来实现。

1. 串行数码管显示模块

串行数码管显示模块的外观如图1所示，它具有输入端和输出端可多个模块级联起来使用，以显示更多位的数码值。

图1 串行数码管模块

串行数码管显示模块的电路原理图见图2所示，该模块采用5V电压来工作。

图2 原理图

在使用NuMaker–PFM–M487开发板驱动的情况下，其显示效果如图3所示。

图3 显示效果

该显示模块与开发板的连接关系为：

CLK– PA2

DIN– PA1

CS –PA0

MAX7219模拟串行数据发送的函数为：

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void Write_Max7219_byte(unsigned char DATA) { unsigned char i; rt_pin_write(CS_PIN, PIN_LOW); for(i=8;i>=1;i--) { rt_pin_write(CLK_PIN, PIN_LOW); if(DATA&0x80) rt_pin_write(DIN_PIN, PIN_HIGH); else rt_pin_write(DIN_PIN, PIN_LOW); DATA=DATA<<1; rt_pin_write(CLK_PIN, PIN_HIGH); } }

MAX7219向芯片寄存器写入数据的函数为：

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void Write_Max7219(char address,char dat) { rt_pin_write(CS_PIN, PIN_LOW); Write_Max7219_byte(address); Write_Max7219_byte(dat); rt_pin_write(CS_PIN, PIN_HIGH); }

MAX7219的初始化函数为：

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void Init_MAX7219(void) { Write_Max7219(0x09, 0xff); //译码方式：BCD码 Write_Max7219(0x0a, 0x03); //亮度 Write_Max7219(0x0b, 0x07); //扫描界限；4个数码管显示 Write_Max7219(0x0c, 0x01); //掉电模式：0，普通模式：1 Write_Max7219(0x0f, 0x01); //显示测试：1；测试结束，正常显示：0 }

实现显示功能的主程序为：

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void main(void) { rt_pin_mode(CLK_PIN , PIN_MODE_OUTPUT); rt_pin_mode(DIN_PIN, PIN_MODE_OUTPUT); rt_pin_mode(CS_PIN, PIN_MODE_OUTPUT); rt_thread_mdelay(50); Init_MAX7219(); rt_thread_mdelay(2000); Write_Max7219(0x0f, 0x00); Write_Max7219(1,8); Write_Max7219(2,7); Write_Max7219(3,6); Write_Max7219(4,5); Write_Max7219(5,4); Write_Max7219(6,3); Write_Max7219(7,2); Write_Max7219(8,1); while(1); }

经编译处理，其编译结果如图5所示。

由此可见，串行数码管显示模块的驱动是很容易实现的，也是十分方便。由于数码管基于亮度高的特点，故适于在工业现场来使用。

2. 串行点阵显示模块

串行点阵显示模块也是以MAX7219为控制芯片，在单级使用的情况下，一片MAX7219可控制一块8*8点阵的显示块，若采用级联的方式，则可驱动多个点阵块，以实现多个字符的同时显示，可达到点阵信息屏的显示效果。

该模块的电路原理图如图4所示，为节省空间，它是将MAX7219芯片置于点阵块的下方。

图4 模块电路图

点阵显示模块与开发板的连接关系为：

CLK– PA2

DIN– PA1

CS –PA0

在使用NuMaker–PFM–M487开发板驱动的情况下，其显示效果如图5所示。

图5 显示效果

相较于串行数码管显示模块，该显示模块所显示的信息量要更丰富，故需要为它配置一个显示字模数组，其结构及内容如下：

unsigned chardisp[38][8]={

{0x3C,0x42,0x42,0x42,0x42,0x42,0x42,0x3C},//0

{0x10,0x30,0x50,0x10,0x10,0x10,0x10,0x10},//1

{0x7E,0x2,0x2,0x7E,0x40,0x40,0x40,0x7E}, //2

…

{0x8,0x14,0x22,0x3E,0x22,0x22,0x22,0x22},//A

{0x3C,0x22,0x22,0x3E,0x22,0x22,0x3C,0x0},//B

{0x3C,0x40,0x40,0x40,0x40,0x40,0x3C,0x0},//C

…

{0x8,0x7F,0x49,0x49,0x7F,0x8,0x8,0x8},//中

{0xFE,0xBA,0x92,0xBA,0x92,0x9A,0xBA,0xFE},//国

}

对于点阵显示模块的驱动，同样需要2个辅助函数Write_Max7219_byte()和Write_Max7219()的支持，其内容同前面的函数相一致，故从略。

但在MAX7219的初始化方面，由于2种功能模块有着较大的差异，故其初始化函数是不同的，其内容为：

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void Init_MAX7219(void) { Write_Max7219(0x0b, 0x07); Write_Max7219(0x0c, 0x01); Write_Max7219(0x0f, 0x00); }

实现图5显示效果的主程序为：

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void main(void) { uint32_t i,j; rt_pin_mode(CLK_PIN , PIN_MODE_OUTPUT); rt_pin_mode(DIN_PIN, PIN_MODE_OUTPUT); rt_pin_mode(CS_PIN, PIN_MODE_OUTPUT); Init_MAX7219(); while(1) { for(j=0;j<38;j++) { for(i=1;i<9;i++) Write_Max7219(i,disp[j][i-1]); rt_thread_mdelay(1000); } } }

其中，内层的循环是为了完成单个字符的显示，而外层的循环则是负责将字符库中的内容遍寻显示一轮。

在显示过程中，每显示完一个字符。

经编译下载，其显示如图6至图8所示。

图6 显示“0”

图7显示“1”

图8显示“2”