8位数码管显示模块
8位数码管显示模块采用MAX7219作为控制，它是一种集成化的串行输入/输出共阴极显示驱动器，它连接微处理器与8位数字的7段数字LED显示，也可以连接条线图显示器或者64个独立的LED。其上包括一个片上的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用来存储每一个数据。只有一个外部寄存器用来设置各个LED的段电流。它可以连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同样允许用户对每一个数据选择编码或者不编码。
整个设备包含一个150μA的低功耗关闭模式，模拟和数字亮度控制，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。
只需要3个IO口即可驱动8位数码管！数码管显示时无闪烁！支持级联！
模块来源
采购链接：
https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.3-c-s.w4002-24706531953.10.43be6a4bCZwggY&id=575339214274
资料下载链接：
https://pan.baidu.com/s/15TcV9HevtfVBWcm7pgRNTw
资料提取码：e1q5
规格参数
工作电压：4-5.5V
工作电流：8-330MA
扫描速率：500-1300Hz
通信协议：单总线
管脚数量：5 Pin（2.54mm间距排针）
厂家资料产品规格书
移植过程
我们的目标是在天空星HC32F4A0PITB上能够实现数码管显示的功能。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现读取数据，再移植至我们的工程。
查看资料
时序讲解
- 无论数据输入或输出CS端必须为低电平。然后数据在CS端的上升沿被载入数据寄存器或控制寄存器。CS端在第 16个时钟的上升沿之后，下个时钟上升沿之前变为高电平，否则数据将会丢失。
- 对 MAX7219 来说，串行数据在 DIN 输入 16 位数据包，在CLK的上升沿数据均移入到内部 16 位移位寄存器。即DIN不能在CLK的上升沿时进行数据变换。
数据位讲解
DIN传输的16位数据包说明，见表格000。其中D8-D11 为寄存器地址位。D0-D7 为数据位。D12-D15 为无效位。
根据以上的时序说明和传输格式，实现的数据传输代码。
c
//向MAX7219写入字节
//dat写入的数据
void Write_Max7219_byte(uint8_t dat)
{
uint8_t i;
MAX7219_CS(0);//确认CS拉低
for(i=8;i>=1;i--)//传输8位
{
MAX7219_CLK(0);//拉低CLK
//当前数据位是否为1
if( dat&0x80 )
{
MAX7219_DIN(1);
}
else
{
MAX7219_DIN(0);
}
dat=dat<<1;//准备下一位数据
//CLK拉高将数据载入寄存器
MAX7219_CLK(1);
}
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c
//向MAX7219写入数据
//address写入地址 dat写入数据
void Write_Max7219(uint8_t address,uint8_t dat)
{
//CS拉低
MAX7219_CS(0);
//传输高8位数据（寄存器地址）
Write_Max7219_byte(address);
//传输低8位数据（数据）
Write_Max7219_byte(dat);
//CS拉高
MAX7219_CS(1);
}1
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关键寄存器讲解
相关寄存器地址，见下表。这里先讲解0X09译码方式寄存器。
我们发送的数据位是16位，而进入译码方式寄存器只使用到了D15-D8数据位（0x09），还有D7到D0没有设置。而根据数据手册的说明，关于译码方式寄存器的D7-D0的设置在数据手册的表格4.
按照图中所示，如果要设置译码方式为全部数码管都进行译码，那么要发送：
c
//高8位=0x09（寄存器地址）, 低8位=0xff（数据）
Write_Max7219(0x09,0xff);1
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在全部数码管都进行译码的情况下，如果想要第0个数码管显示数字3，第1个数码管不显示应如何操作？
先在数据手册中找到关于第0个数码管和第1个数码管的寄存器地址。根据右图显示得知，第0个数码管的地址是0X01；第1个数码管的地址是0X02。知道地址后，根据数据手册提示找到数据位设置表，因为全部数码管都进行了译码，那么只需要发送：
c
//高8位=0x01（寄存器地址）, 低8位=0x03（数据）
Write_Max7219(0x01,0x03);//第0个数码管显示数字3
//高8位=0x02（寄存器地址）, 低8位=0x0F（数据）
Write_Max7219(0x02,0x0F);//第1个数码管b不显示1
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引脚选择
该模块有10个引脚，其中有5个是接入下一个级联的数码管。如果不接入下一个级联的数码管，则只要接5个引脚，具体引脚连接见 表 各引脚连接。
移植至工程
我们新建两个文件分别是bsp_max7219.c 和 bsp_max7219.h ，然后将C文件添加至工程中，将h文件路径添加到工程中。
在文件bsp_max7219.c中，编写如下代码。
c
/*
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* Date Author Notes
* 2024-05-16 LCKFB-LP first version
*/
#include "bsp_max7219.h"
#include "stdio.h"
#include "board.h"
/******************************************************************
* 函 数 名 称：MAX7219_GPIO_Init
* 函 数 说 明：初始化MAX7219引脚
* 函 数 形 参：无
* 函 数 返 回：无
* 作 者：LC
* 备 注：无
******************************************************************/
void MAX7219_GPIO_Init(void)
{
stc_gpio_init_t stcGpioInit; // 定义GPIO结构体
// 关闭寄存器保护
LL_PERIPH_WE(LL_PERIPH_ALL);
(void)GPIO_StructInit(&stcGpioInit);
stcGpioInit.u16PinState = PIN_STAT_SET;
stcGpioInit.u16PinDir = PIN_DIR_OUT;
// CLK
(void)GPIO_Init(PORT_MAX7219, GPIO_MAX7219_CLK, &stcGpioInit);
// DIN
(void)GPIO_Init(PORT_MAX7219, GPIO_MAX7219_DIN, &stcGpioInit);
// CS
(void)GPIO_Init(PORT_MAX7219, GPIO_MAX7219_CS, &stcGpioInit);
MAX7219_CS(1); // CS拉高
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称：Write_Max7219_byte
* 函 数 说 明：向MAX7219写入字节
* 函 数 形 参：dat写入的数据
* 函 数 返 回：无
* 作 者：LC
* 备 注：无
******************************************************************/
void Write_Max7219_byte(uint8_t dat)
{
uint8_t i;
MAX7219_CS(0);
for(i=8;i>=1;i--)
{
MAX7219_CLK(0);
if( dat&0x80 )
{
MAX7219_DIN(1);
}
else
{
MAX7219_DIN(0);
}
dat=dat<<1;
MAX7219_CLK(1);
}
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称：Write_Max7219
* 函 数 说 明：向MAX7219写入数据
* 函 数 形 参：address写入地址 dat写入数据
* 函 数 返 回：无
* 作 者：LC
* 备 注：无
******************************************************************/
void Write_Max7219(uint8_t address,uint8_t dat)
{
MAX7219_CS(0);
Write_Max7219_byte(address); //写入地址，即数码管编号1-8
Write_Max7219_byte(dat); //写入数据，即数码管显示内容字
MAX7219_CS(1);
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称：Write_Max7219_2
* 函 数 说 明：向第二片MAX7219写入数据
* 函 数 形 参：address写入地址 dat写入数据
* 函 数 返 回：无
* 作 者：LC
* 备 注：只有接入第二片MAX7219才可以用
******************************************************************/
void Write_Max7219_2(uint8_t address,uint8_t dat)
{
MAX7219_CS(0);
Write_Max7219_byte(address); //写入地址，即数码管编号1-8
Write_Max7219_byte(dat); //写入数据，即数码管显示内容
MAX7219_CLK(1);
Write_Max7219_byte(0X00); //对第一片执行空操作
Write_Max7219_byte(0X00);
MAX7219_CS(1);
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称：Write_Max7219_AllOff
* 函 数 说 明：控制第一片MAX7219的全部数码管全灭
* 函 数 形 参：address写入地址 dat写入数据
* 函 数 返 回：无
* 作 者：LC
* 备 注：
******************************************************************/
void Write_Max7219_AllOff(void)
{
int i = 0;
for( i = 1; i < 9; i++ )
{
MAX7219_CS(0);
Write_Max7219_byte(i); //写入地址，即数码管编号1-8
Write_Max7219_byte(15); //全灭
MAX7219_CS(1);
}
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称：MAX7219_Init
* 函 数 说 明：MAX7219初始化
* 函 数 形 参：无
* 函 数 返 回：无
* 作 者：LC
* 备 注：无
******************************************************************/
void MAX7219_Init(void)
{
MAX7219_GPIO_Init(); //引脚初始化
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
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在文件bsp_max7219.h中，编写如下代码。
c
/*
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*/
#ifndef _BSP_MAX7219_H_
#define _BSP_MAX7219_H_
#include "hc32_ll.h"
#define PORT_MAX7219 GPIO_PORT_B
#define GPIO_MAX7219_CLK GPIO_PIN_15
#define GPIO_MAX7219_DIN GPIO_PIN_10
#define GPIO_MAX7219_CS GPIO_PIN_13
#define MAX7219_CLK(X) ( X ? GPIO_SetPins(PORT_MAX7219,GPIO_MAX7219_CLK) : GPIO_ResetPins(PORT_MAX7219,GPIO_MAX7219_CLK) )
#define MAX7219_DIN(X) ( X ? GPIO_SetPins(PORT_MAX7219,GPIO_MAX7219_DIN) : GPIO_ResetPins(PORT_MAX7219,GPIO_MAX7219_DIN) )
#define MAX7219_CS(X) ( X ? GPIO_SetPins(PORT_MAX7219,GPIO_MAX7219_CS) : GPIO_ResetPins(PORT_MAX7219,GPIO_MAX7219_CS) )
void Write_Max7219(uint8_t address,uint8_t dat);
void Write_Max7219_2(uint8_t address,uint8_t dat);
void Write_Max7219_AllOff(void);
void MAX7219_Init(void);
#endif1
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移植验证
在自己工程中的main主函数中，编写如下。
c
/*
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* Date Author Notes
* 2024-05-16 LCKFB-LP first version
*/
#include "board.h"
#include "bsp_uart.h"
#include "stdio.h"
#include "bsp_max7219.h"
int32_t main(void)
{
board_init();
uart1_init(115200U);
int i =0;
MAX7219_Init();
delay_ms(1000);
Write_Max7219(0x0f, 0x00); //显示测试：1；测试结束，正常显示：0
Write_Max7219_AllOff();//数码管全灭
printf("MAX7219 demo start\r\n");
while(1)
{
//第一个显示1，第二个显示2，第三个显示3...
for( i = 1; i < 9; i++ )//从1显示到8
{
Write_Max7219(i, i);
delay_ms(1000);
}
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上电效果：
模块移植成功案例代码：