【外设移植】TM1637 + M61-32S

显示全部楼层 · 2024-4-1 01:20:51

本帖最后由 WangChong 于 2024-4-16 20:34 编辑

一: TM1637 规格参数及其硬件原理

TM1637 是一种带键盘扫描接口的LED（发光二极管显示器）驱动控制专用电路，内部集成有MCU 数
字接口、数据锁存器、LED 高压驱动、键盘扫描等电路。本产品性能优良，质量可靠。主要应用于电磁炉、
微波炉及小家电产品的显示屏驱动。

360截图16261001272175.png

管脚定义信息如下：

其中和单片机的通讯使用类I2C的自定义通讯协议。可以通过串行Data和Clock时钟线将数据写到对应的寄存器（低位在前），从而往对应的六个寄存器内写数据来驱动最多六个数码管，但是由于模组设计的原因，在TM1637数码管驱动上最多可以驱动4个，也就是正好4位28段。

通信时序：
360截图187508159612098.png

起始信号：IO初始化之后，保持高电平，在CLK为高电平期间，DIO 从高拉低。
结束信号：在ACK结束之后，SCK低电平期和SDA低电平期间，SCK先拉高，然后DIO 再拉高。
接受从机ACK：TM1637 的数据传输带有应答信号 ACK，当传输数据正确时，会在第八个时钟的下降沿，芯片内部会
产生一个应答信号 ACK 将 DIO 管脚拉低，在第九个时钟结束之后释放DIO口线
指令数据：在输入数据时当 CLK 是高电平时，DIO 上的信号必须保持不变；只有 CLK 上的时钟信号为低电平时，DIO 上的信号才能改变。数据输入的开始条件是 CLK为高电平时，DIO 由高变低；结束条件是 CLK 为高时，DIO由低电平变为高电平。

2- 写 SRAM 数据地址自动加 1 模式
360截图176402206811785.png

上述所说，通过往地址寄存器里写入数据可以控制数码管的显示，这里的写SARM数据地址自动加1模式的意思是，比如说我现在要往四个数码管写如数字1234，通过使用这个模式，只需要往第一个数码管寄存器内写入1的数据后，数码管的地址会逐渐偏移从原本的0x01 逐渐+1。 0x01，写入1， 0x02，写入2， 0x03，写入3，0x04，写入4。而不需要每次去指定写入的地址。

3- 写 SRAM 数据固定地址模式
360截图16270830253137.png

写SRAM固定地址的模式的意思是说，通过往固定的地址内写入数据来操控对应的数码管显示。

官方程序Sequence diagram
360截图17290502225630.png

官方推荐的Sequence diagram中包括了我们程序所要写的处理逻辑，但是实际上我们并不需要来处理是否用用户按下按键的操作逻辑，所以我们再发送显示控制命令后，可以直接结束。

数据命令相关（Command）
360截图17290503718258.png

我们用于写数据驱动数码管，所以可以仅仅关注数据指令0100 0000 （0x40H）

地址命令相关
360截图17571115467990.png

这里地址命令我们仅仅需要关注的只有前四个，因为这个数码管设计虽然能驱动6个但是硬件实现貌似只有四个，地址分别为(0xC0H)，(0xC1H) (0xC2H) (0xC3H)
来控制第一、第二、第三、第四个数码管显示。

显示控制
360截图18720116313352.png

通过往显示控制寄存器中写入不同的数据来控制数码管的显示。经过我的实际测试和上述寄存器定义，点亮数码管的HEX为从0x88，到0x8F. LSB第四位为1的原因是因为1是用来控制开关，所以是8. 也就是0x80. 所以亮度可以从0x80到0x8f。

二: 程序以及测试
我这里一共提供了两个文件，分别是头文件TM1637.h 和源文件TM1637.C. 具体的使用方法是，复制这两个文件到项目中，并且在Cmakelist.txt target_sources中引入即可。
在搞明白原理之后，我们来看一下代码和硬件连接部分，可以使用任意的板载GPIO口和TM1637进行连接。只需要在代码宏中更改IO定义。
微信图片_20240401010441.jpg

我这里使用的是PIN16 (TM1637_CLOCK) 和 PIN17(TM1637_DATA) 分别连接模块的 CLK和DIO。 VCC-VCC， GND-GND

头文件：

#ifndef __TM1637__
#define __TM1637__
#include "bflb_mtimer.h"
#include "bflb_gpio.h"
// 亮度等级
enum LIGHT_DEGREE
{
LEVEL1 = 0x88, // 设置脉冲宽度为 1/16
LEVEL2 = 0x89, // 设置脉冲宽度为 2/16
LEVEL3 = 0x8A, // 设置脉冲宽度为 4/16
LEVEL4 = 0x8B, // 设置脉冲宽度为 10/16
LEVEL5 = 0x8C, // 设置脉冲宽度为 11/16
LEVEL6 = 0x8D, // 设置脉冲宽度为 12/16
LEVEL7 = 0x8E, // 设置脉冲宽度为 13/16
LEVEL8 = 0x8F, // 设置脉冲宽度为 14/16
};
/*定义时钟PIN*/
#define TM1637_CLOCK GPIO_PIN_16
/*定义dataPIN*/
#define TM1637_DATA GPIO_PIN_17
/**
* @brief 初始化GPIO
*
*/
void TM1637_init();
/**
* @brief 使数码管显示数字
*
* @param numer1 第一个数字
* @param numer2 第二个数字
* @param numer3 第三个数字
* @param numer4 第四个数字
* @param colon 是否显示冒号(:) 接受参数 0 or 1
* 0 不显示
* 1 显示
* @param level 亮度等级，
*/
void TM1637_display(unsigned char numer1, unsigned char numer2, unsigned char numer3, unsigned char numer4, unsigned char colon, enum LIGHT_DEGREE level);
#endif

复制代码

源文件

#include "TM1637.h"
struct bflb_device_s *gpio;
/* 数码管支持的数字 */
unsigned char tab[] = {
0x3F, /*0*/
0x06, /*1*/
0x5B, /*2*/
0x4F, /*3*/
0x66, /*4*/
0x6D, /*5*/
0x7D, /*6*/
0x07, /*7*/
0x7F, /*8*/
0x6F, /*9*/
0x77, /*10 A*/
0x7C, /*11 b*/
0x58, /*12 c*/
0x5E, /*13 d*/
0x79, /*14 E*/
0x71, /*15 F*/
0x76, /*16 H*/
0x38, /*17 L*/
0x54, /*18 n*/
0x73, /*19 P*/
0x3E, /*20 U*/
0x00, /*21 黑屏*/
};
void TM1637_init()
{
gpio = bflb_device_get_by_name("gpio");
bflb_gpio_init(gpio, TM1637_CLOCK, GPIO_OUTPUT); // 修改为 TM1637_CLOCK
bflb_gpio_init(gpio, TM1637_DATA, GPIO_OUTPUT); // 修改为 TM1637_DATA
}
void clock_set()
{
bflb_gpio_set(gpio, TM1637_CLOCK); // 修改为 TM1637_CLOCK
}
void clock_reset()
{
bflb_gpio_reset(gpio, TM1637_CLOCK); // 修改为 TM1637_CLOCK
}
void data_set()
{
bflb_gpio_set(gpio, TM1637_DATA); // 修改为 TM1637_DATA
}
void data_reset()
{
bflb_gpio_reset(gpio, TM1637_DATA); // 修改为 TM1637_DATA
}
void Delay_us(unsigned int us)
{
bflb_mtimer_delay_us(us);
}
void TM1637_start(void)
{
clock_set();
data_set();
Delay_us(2);
data_reset();
}
void TM1637_ack(void)
{
unsigned char i = 0;
clock_reset();
Delay_us(5);
while (bflb_gpio_read(gpio, TM1637_DATA) && (i < 250))
{
i++;
}
clock_set();
Delay_us(2);
clock_reset();
}
void TM1637_stop(void)
{
clock_reset();
Delay_us(2);
data_reset();
Delay_us(2);
clock_set();
Delay_us(2);
data_set();
Delay_us(2);
}
void TM1637_Write(unsigned char DATA)
{
unsigned char i;
for (i = 0; i < 8; i++)
{
clock_reset();
if (DATA & 0x01)
{
data_set();
}
else
{
data_reset();
}
Delay_us(3);
DATA = DATA >> 1;
clock_set();
Delay_us(3);
}
}
void TM1637_display(unsigned char numer1, unsigned char numer2, unsigned char numer3, unsigned char numer4, unsigned char colon, enum LIGHT_DEGREE level)
{
// 写 SRAM 数据地址自动加 1 模式
TM1637_start();
// 发送起始地址
TM1637_Write(0x40);
TM1637_ack();
TM1637_stop();
TM1637_start();
TM1637_Write(0xc0);
TM1637_ack();
TM1637_Write(tab[numer1]);
TM1637_ack();
TM1637_Write(tab[numer2] | colon << 7); // h为1时显示时钟中间的两点
TM1637_ack();
TM1637_Write(tab[numer3]);
TM1637_ack();
TM1637_Write(tab[numer4]);
TM1637_ack();
TM1637_stop();
TM1637_start();
TM1637_Write(level); // 开启显示
TM1637_ack();
TM1637_stop();
}