STM32: Бібліотека для 7-сегментного 8 розрядного дисплею на MAX7219 по SPI шині

Передмова

Мабуть самий з найпоширеніших дисплеїв в радіоаматорскій практиці є семисегментний світлодіодний дисплей. Це й простота і дешевизна. Але й є недоліки. Це інформаційне обмеження щодо варіантів символів, які можна зобразити і велика кількість ніжок на мікроконтролері (7 або 8 ніжок для сегментів плюс на кожен розряд по 1 ніжці мікоконтролера).

За допомоги мікросхеми MAX7219 можна усунути недолік з великою кількістю ніжок. За допомоги однієї мікросхеми MAX7219 можна керувати 8 розрядним 7-ми сегментним дисплеєм, плюс режим декодування цифр, плюс регулювання яскравості свічення дисплею, плюс не потрібно турбуватись про динамічну індикацію. А данні до мікросхеми надсилати по шині SPI, яка обмежена швидкістю в 10 Мбіт/сек.

В цій статті розглянемо невеличку бібліотеку для зручного друку інформації на семисегментний дисплей з мікросхемою MAX7219:

• Очищення дисплею
• Встановлення рівню яскравості
• Надсилання даних на MAX7219
• Вмикання/вимикання дисплею
• Встановлення/скидання режиму декодування
• Друк цифр (символів) в заданому розряді
• Друк чисел типу INT та FLOAT

Залізяччя

Для прикладу буду використовувати такі матеріали:

• Модуль семисегментний, восьмирозрядний дисплей з MAX7219
• Дошку Синя пігулка STM32F103C8T6
• Програматор ST-Link V2
• Жмут дротів і макетну плату

Створюємо проект в STM32CubeMX або STM32CubeIDE

Обираємо свій мікроконтролер або дошку. Та налаштовуємо проект.

Налаштування проекту в Cube

1. Тиснемо RCC -> High Speed Clock (HSE) -> Crystal/Ceramic Resonator
2. SYS -> Debug -> Serial Wire
3. Тиснемо SPI1
4. Обираємо шпильку Chip Select -> наприклад PB0, обираємо режим GPIO_OUTPUT, та називаємо її CS_MAX7219
5. Обираємо режим для SPI1 -> Transmit only master
6. Слідкуємо щоб Baud Rate не перевищував 10 MBits/sec, якщо перевищує збільшіть Prescaler (for Baud Rate)

Генеруємо проект та переходимо до підключення дисплейного модуля до мікроконтролера, завантаження бібліотеки та написання демо-коду.

Підключення дисплейного модуля до мікроконтролера

STM32F103C8T6	Дисплейний модуль
Vcc 3.3V	Vcc
GND	GND
PA7 SPI1_MOSI	DIN
PB0 CS_MAX7219	CS
PA5 SPI1_SCK	CLK

Бібліотека MAX7219

Завантажити бібліотеку можна з GitHub. Бібліотека складається з двох файлів: max7219.h та max7219.c та має такі функції:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

void max7219_Init(uint8_t intensivity); void max7219_SetIntensivity(uint8_t intensivity); void max7219_Clean(void); void max7219_SendData(uint8_t addr, uint8_t data); void max7219_Turn_On(void); void max7219_Turn_Off(void); void max7219_Decode_On(void); void max7219_Decode_Off(void); void max7219_PrintDigit(MAX7219_Digits position, MAX7219_Numeric numeric, bool point); MAX7219_Digits max7219_PrintItos(MAX7219_Digits position, int value); MAX7219_Digits max7219_PrintNtos(MAX7219_Digits position, uint32_t value, uint8_t n); MAX7219_Digits max7219_PrintFtos(MAX7219_Digits position, float value, uint8_t n);

1. Ініціалізація дисплею. На вхід "рівень яскравості" (0x0 - 0xF);
2. Встановлення рівня яскравості. На вхід "рівень яскравості" (0x0 - 0xF);
3. Очищення дисплею;
4. Надсилання в шину SPI до MAX7219 даних. На вхід: адреса, дані;
5. Увімкнення дисплею;
6. Вимкнення дисплею;
7. Увімкнути режим декодування;
8. Вимкнути режим декодування;
9. Друк цифри (символу). На вхід: позиція (1 - 8), цифра (0 - 9), точка (true/false);
10. Друк числа типу INT. На вхід: стартова позиція числа на дисплеї, число INT. На виході: поточна позиція курсору;
11. Друк числа типу INT з фіксованою кількістю розрядів. На вхід: стартова позиція числа на дисплеї, число INT, кількість розрядів. На виході: поточна позиція курсору;
12. Друк числа типу FLOAT. На вхід: стартова позиція числа на дисплеї, число FLOAT, кількість знаків після коми (не більше 4-х). На виході: поточна позиція курсору;

Демо-код

Відкриваємо свій засіб розробки та експортуємо, згенерований CubeMX або CubeIDE, код. 

Копіюємо файли бібліотеки до проекту. Файли з розширенням *.h до теки INC, файли з розширенням *.c до теки SRC.
Відкриваємо файл max7219.h та налаштовуємо бібліотеку:

• Кількість розрядів #define NUMBER_OF_DIGITS 8
• Порт SPI до якого приєднано дисплейний модуль #define SPI_PORT hspi1

Відкриваємо файл main.c і в секції USER CODE Includes вкладаємо нашу бібліотеку:

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "max7219.h"
/* USER CODE END Includes */

В користувацьку секцію 2 додаємо ініціалізацію дисплею з встановленим рівнем яскравості 7 і вмикаємо режим декодування цифр:

/* USER CODE BEGIN 2 */
  max7219_Init(7);
  max7219_Decode_On();
  /* USER CODE END 2 */

В безкінечному циклі друкуємо від'ємне число Pi. Та слово HELP. Чекаємо 1.5 секунди, очищаємо дисплей та друкуємо число 765 на 4-ри розряди (додається незначащий нуль), та ціле число 321. Знову чекаємо 1.5 секунди і все з початку.

/* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
   max7219_Clean();
   max7219_PrintFtos(DIGIT_8, -3.14, 2);
   max7219_PrintDigit(DIGIT_4, LETTER_H, false);
   max7219_PrintDigit(DIGIT_3, LETTER_E, false);
   max7219_PrintDigit(DIGIT_2, LETTER_L, false);
   max7219_PrintDigit(DIGIT_1, LETTER_P, false);
   HAL_Delay(1500);
   max7219_Clean();
   max7219_PrintNtos(DIGIT_8, 765, 4);
   max7219_PrintItos(DIGIT_3, 321);
   HAL_Delay(1500);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */

Щоб друкувати довільні символи, то треба вимкнути режим декодування цифр і в масив static uint8_t SYMBOLS[] файлу max7219.c додати ці символи. А в нумерований список MAX7219_Numeric в файлі max7219.h додати позначення і порядковий номер в масиві - нового символу.

Приклад роботи

Приклад роботи