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1.1.6 LED Dot Matrix Modul
Einführung
In diesem Projekt werden Sie das LED Matrix Modul kennenlernen. Das LED Matrix Modul verwendet den MAX7219 Treiber, um die 8 x 8 LED Matrix zu steuern.
Benötigte Komponenten
Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.
Es ist definitiv praktisch, ein ganzes Kit zu kaufen. Hier ist der Link:
Name |
ARTIKEL IN DIESEM KIT |
LINK |
|---|---|---|
Raphael Kit |
337 |
Sie können sie auch separat über die untenstehenden Links kaufen.
KOMPONENTENBESCHREIBUNG |
KAUF-LINK |
|---|---|
Schaltplan
T-Board Name |
physical |
wiringPi |
BCM |
SPIMOSI |
Pin 19 |
12 |
MOSI |
SPICE0 |
pin 24 |
10 |
CE0 |
SPISCLK |
Pin 23 |
14 |
SCLK |
Experimentelle Verfahren
Schritt 1: Bauen Sie die Schaltung.
Schritt 2: Schalten Sie das SPI vor Beginn des Experiments ein. Siehe SPI-Konfiguration für Details.
Schritt 3: Navigieren Sie zum Ordner des Codes.
cd ~/raphael-kit/c/1.1.6/
Schritt 4: Kompilieren Sie den Code.
make
Schritt 5: Starten Sie die ausführbare Datei.
sudo ./1.1.6_LedMatrix
Nach dem Ausführen des Codes zeigt die LED-Punktmatrix nacheinander ein Quadrat, ein Herz und die Zahlen 0 bis 9 an.
Bemerkung
Wenn es nach dem Start nicht funktioniert oder eine Fehlermeldung erscheint: "wiringPi.h: No such file or directory", bitte beziehen Sie sich auf Installieren und Überprüfen von WiringPi.
Code
#include <wiringPi.h>
#include <wiringPiSPI.h>
#include <stdio.h>
#define SPI_CHANNEL 0 // Define SPI channel (0 or 1)
#define SPI_SPEED 1000000 // SPI speed set to 1 MHz
// Function to write data to a MAX7219 register
void max7219_write(unsigned char address, unsigned char data) {
unsigned char buffer[2];
buffer[0] = address; // Register address to write to
buffer[1] = data; // Data to write into the register
wiringPiSPIDataRW(SPI_CHANNEL, buffer, 2); // Send data via SPI
}
// Function to initialize the MAX7219 display module
void max7219_init() {
max7219_write(0x09, 0x00); // Decode Mode: No decoding for digits (useful for 7-segment displays)
max7219_write(0x0A, 0x03); // Intensity: Set brightness level (0x00 to 0x0F)
max7219_write(0x0B, 0x07); // Scan Limit: Display digits 0-7 (all 8 digits)
max7219_write(0x0C, 0x01); // Shutdown Register: Normal operation (not in shutdown mode)
max7219_write(0x0F, 0x00); // Display Test: Normal operation (no test mode)
// Clear all digits on the display
for (int i = 1; i <= 8; i++) {
max7219_write(i, 0x00); // Write 0 to each digit register
}
}
// Function to display a pattern on the MAX7219
void max7219_display(unsigned char *data) {
for (int i = 1; i <= 8; i++) {
max7219_write(i, data[i - 1]); // Write each row of the pattern to the display
}
}
// Function to display a pattern for a specified duration
void display_pattern(const unsigned char pattern[8], int delay_ms) {
max7219_display((unsigned char *)pattern); // Display the pattern
delay(delay_ms); // Wait for the specified time in milliseconds
}
// Array of patterns to display
const unsigned char patterns[][8] = {
// Square pattern
{
0b11111111, // Row 1
0b10000001, // Row 2
0b10000001, // Row 3
0b10000001, // Row 4
0b10000001, // Row 5
0b10000001, // Row 6
0b10000001, // Row 7
0b11111111 // Row 8
},
// Heart pattern
{
0b01100110, // Row 1
0b11111111, // Row 2
0b11111111, // Row 3
0b11111111, // Row 4
0b01111110, // Row 5
0b00111100, // Row 6
0b00011000, // Row 7
0b00000000 // Row 8
},
// Number 0
{
0b00111100, // Row 1
0b01100110, // Row 2
0b11000011, // Row 3
0b11000011, // Row 4
0b11000011, // Row 5
0b11000011, // Row 6
0b01100110, // Row 7
0b00111100 // Row 8
},
// Number 1
{
0b00011000, // Row 1
0b00111000, // Row 2
0b01111000, // Row 3
0b00011000, // Row 4
0b00011000, // Row 5
0b00011000, // Row 6
0b01111110, // Row 7
0b01111110 // Row 8
},
// Number 2
{
0b01111110, // Row 1
0b11000011, // Row 2
0b00000011, // Row 3
0b00001110, // Row 4
0b00110000, // Row 5
0b11000000, // Row 6
0b11111111, // Row 7
0b00000000 // Row 8
},
// Number 3
{
0b01111110, // Row 1
0b11000011, // Row 2
0b00000011, // Row 3
0b00111110, // Row 4
0b00000011, // Row 5
0b11000011, // Row 6
0b01111110, // Row 7
0b00000000 // Row 8
},
// Number 4
{
0b00001110, // Row 1
0b00011110, // Row 2
0b00110110, // Row 3
0b01100110, // Row 4
0b11111111, // Row 5
0b00000110, // Row 6
0b00000110, // Row 7
0b00000000 // Row 8
},
// Number 5
{
0b11111111, // Row 1
0b11000000, // Row 2
0b11111110, // Row 3
0b00000011, // Row 4
0b00000011, // Row 5
0b11000011, // Row 6
0b01111110, // Row 7
0b00000000 // Row 8
},
// Number 6
{
0b00111110, // Row 1
0b01100000, // Row 2
0b11000000, // Row 3
0b11111110, // Row 4
0b11000011, // Row 5
0b11000011, // Row 6
0b01111110, // Row 7
0b00000000 // Row 8
},
// Number 7
{
0b11111111, // Row 1
0b11000011, // Row 2
0b00000110, // Row 3
0b00001100, // Row 4
0b00011000, // Row 5
0b00110000, // Row 6
0b00110000, // Row 7
0b00000000 // Row 8
},
// Number 8
{
0b01111110, // Row 1
0b11000011, // Row 2
0b11000011, // Row 3
0b01111110, // Row 4
0b11000011, // Row 5
0b11000011, // Row 6
0b01111110, // Row 7
0b00000000 // Row 8
},
// Number 9
{
0b01111110, // Row 1
0b11000011, // Row 2
0b11000011, // Row 3
0b01111111, // Row 4
0b00000011, // Row 5
0b00000110, // Row 6
0b01111100, // Row 7
0b00000000 // Row 8
},
};
int main() {
if (wiringPiSetup() == -1) {
printf("Failed to initialize WiringPi\n");
return 1;
}
if (wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) {
printf("Failed to initialize SPI\n");
return 1;
}
max7219_init(); // Initialize the MAX7219 module
// Display patterns in a loop
while (1) {
// Display the square pattern
display_pattern(patterns[0], 1000); // Display for 1000 milliseconds
// Display the heart pattern
display_pattern(patterns[1], 1000);
// Display numbers 0-9
for (int i = 2; i <= 11; i++) {
display_pattern(patterns[i], 1000);
}
}
return 0;
}
Code-Analyse
Header-Dateien:
wiringPi.h: Bietet Funktionen zur Steuerung der GPIO-Schnittstellen.wiringPiSPI.h: Bietet Funktionen für die SPI-Kommunikation.stdio.h: Standard-Ein-/Ausgabe-Bibliothek für Funktionen wie printf.
Definitionen:
SPI_CHANNEL: Legt den verwendeten SPI-Kanal (0 oder 1) für die Kommunikation fest.SPI_SPEED: Setzt die SPI-Kommunikationsgeschwindigkeit auf 1 MHz.
#define SPI_CHANNEL 0 // Definiere den SPI-Kanal (0 oder 1) #define SPI_SPEED 1000000 // SPI-Geschwindigkeit auf 1 MHz gesetzt
Funktion
max7219_write: Sendet Daten an ein bestimmtes Register des MAX7219-Anzeigetreibers.address: Die Adresse des Registers, an das geschrieben werden soll.data: Die zu schreibenden Daten in das Register.Erstellt einen Puffer, der die Adresse und Daten enthält.
Verwendet
wiringPiSPIDataRW, um den Puffer über SPI zu senden.
void max7219_write(unsigned char address, unsigned char data) { unsigned char buffer[2]; buffer[0] = address; // Registeradresse, an die geschrieben werden soll buffer[1] = data; // Daten, die in das Register geschrieben werden wiringPiSPIDataRW(SPI_CHANNEL, buffer, 2); // Daten über SPI senden }
Funktion
max7219_init: Initialisiert das MAX7219-Display-Modul mit den erforderlichen Einstellungen.Setzt den Decode-Modus auf „No Decode“, da wir die LEDs direkt steuern.
Setzt die Intensität (Helligkeit) auf ein moderates Niveau (0x03).
Setzt das Scan-Limit auf 7, um alle 8 Stellen (Reihen) des Displays zu aktivieren.
Beendet den Shutdown-Modus, um das Display einzuschalten.
Deaktiviert den Display-Testmodus.
Löscht das Display, indem 0x00 an alle Stellen-Register geschrieben wird.
void max7219_init() { max7219_write(0x09, 0x00); // Decode-Modus: Kein Decode für Ziffern (nützlich für 7-Segment-Displays) max7219_write(0x0A, 0x03); // Intensität: Helligkeitsstufe einstellen (0x00 bis 0x0F) max7219_write(0x0B, 0x07); // Scan-Limit: Zeigt Ziffern 0-7 (alle 8 Ziffern) an max7219_write(0x0C, 0x01); // Shutdown-Register: Normalbetrieb (nicht im Shutdown-Modus) max7219_write(0x0F, 0x00); // Display-Test: Normalbetrieb (kein Testmodus) // Löscht alle Ziffern auf dem Display for (int i = 1; i <= 8; i++) { max7219_write(i, 0x00); // Schreibt 0 in jedes Stellen-Register } }
Funktion
max7219_display: Aktualisiert das Display mit einem gegebenen 8-Byte-Muster.data: Ein Array, das das anzuzeigende Muster enthält.Durchläuft jede der 8 Reihen (Ziffern) und schreibt die entsprechenden Daten.
void max7219_display(unsigned char *data) { for (int i = 1; i <= 8; i++) { max7219_write(i, data[i - 1]); // Schreibt jede Reihe des Musters auf das Display } }
Funktion
display_pattern: Zeigt ein Muster für eine bestimmte Zeitdauer an.pattern: Das anzuzeigende Muster (Array von 8 Bytes).delay_ms: Dauer der Anzeige des Musters in Millisekunden.Ruft
max7219_displayauf, um das Muster anzuzeigen.Verwendet
delay, um die angegebene Zeit abzuwarten.
void display_pattern(const unsigned char pattern[8], int delay_ms) { max7219_display((unsigned char *)pattern); // Zeigt das Muster an delay(delay_ms); // Warten für die angegebene Zeit in Millisekunden }
Array-Muster:
Enthält vordefinierte Muster für das Quadrat, Herz und die Zahlen 0-9.
Jedes Muster ist ein Array von 8 Bytes und stellt 8 Reihen der 8x8-LED-Matrix dar.
Jedes Byte verwendet die Binärnotation, wobei jedes Bit eine LED darstellt (1 für ein, 0 für aus).
const unsigned char patterns[][8] = { // Quadrat-Muster { 0b11111111, // Reihe 1 0b10000001, // Reihe 2 0b10000001, // Reihe 3 0b10000001, // Reihe 4 0b10000001, // Reihe 5 0b10000001, // Reihe 6 0b10000001, // Reihe 7 0b11111111 // Reihe 8 }, ... // Zahl 9 { ... }, };
Funktion main:
Initialisiert
WiringPiund dieSPI-Schnittstelle.if (wiringPiSetup() == -1) { printf("Fehler bei der Initialisierung von WiringPi\n"); return 1; } if (wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) { printf("Fehler bei der Initialisierung von SPI\n"); return 1; }
Ruft
max7219_initauf, um das MAX7219-Modul zu konfigurieren.max7219_init(); // Initialisiert das MAX7219-Modul
Betritt eine Endlosschleife, um die Muster kontinuierlich anzuzeigen. Zeigt jedes Muster 1 Sekunde lang an, bevor zum nächsten gewechselt wird.
while (1) { // Zeigt das Quadrat-Muster an display_pattern(patterns[0], 1000); // Anzeige für 1000 Millisekunden // Zeigt das Herz-Muster an display_pattern(patterns[1], 1000); // Zeigt die Zahlen 0-9 an for (int i = 2; i <= 11; i++) { display_pattern(patterns[i], 1000); } }
Verständnis der Muster
Binäre Darstellung:
Jedes Muster wird mit Binärliteralen (0b-Präfix) definiert.
Jedes Byte entspricht einer Reihe auf der 8x8-LED-Matrix.
Jedes Bit im Byte stellt eine Spalte (LED) in dieser Reihe dar.
Das höchstwertige Bit (links) entspricht der ersten LED links.
Erstellen benutzerdefinierter Muster:
Sie können neue Muster erstellen, indem Sie neue Arrays von 8 Bytes definieren.
Jedes Muster kann dem patterns-Array hinzugefügt werden.
Aktualisieren Sie die Anzeigeschleife in main, um Ihre neuen Muster einzuschließen.
Anpassungen und Anpassbarkeit
Ändern der Helligkeit: Passen Sie den Intensitätswert in
max7219_initan:max7219_write(0x0A, brightness_level); // brightness_level zwischen 0x00 und 0x0F
Anpassung der Anzeigedauer: Ändern Sie den Parameter
delay_msin dendisplay_pattern- Aufrufen, um die Dauer der Anzeige jedes Musters anzupassen.
Phänomen-Bild
