数码管驱动芯片TM1640的使用

一、接口时序层介绍与函数编写

这里介绍了数据传输接口时序图。时序图，就是数据按照时间变换的图。时间是从左到右进行的，就像数学里的时间轴T。看时序图需要遵循以下规则，从左到右，从上到下来看时序图。仔细看开始条件和结束条件那里，有一个浅浅的竖线。观察SCLK和DIN哪个先改变电平状态。

下面主要写数据传输，如何通过IIC接口传输一个字节的数据：一个字节8位，每一位只能在SCLK低电平期间改变，在高电平期间，DIN口数据要保持不变。可以这样理解，SCLK高电平时，TM1640会读取DIN上的电平信号，所以，这个时候单片机不要改变DIN上的电平，否则，读取会错误。当SCLK低电平时，DIN电平读取完毕了，这个时候，单片机可以改变DIN的电平。一个字节8位，先传递第0位数据，最后是传递第7位数据。下面看程序。

这个程序很简单啊，就是SCLK先变低，然后，判断，数据的最低位是否为高电平，如果是高电平，DIN就输出1，否则输出0。然后SCLK变高，TM1640读取数据，然后把下一位数据移动到最低位，然后重复上面的步骤，一直到8位传输完毕。到此，TM1640的接口时序就编写完毕了。

二、通信协议层介绍与函数编写

下面我们看看TM1640的通信协议，根据手册有两种模式，固定地址和地址自加模式。

在第五步里，我们要看通讯协议，我们可以发现是按照cmd+data这种格式来传输的。那么我们先了解下命令码。B7 B6两位是不同命令码的识别码，一共三种命令码：数据命令，抵制命令，显示命令。比如，01表示数据命令，剩余的6位是具体的数据命令的区分。一个芯片会有多种数据命令。我们这里地址模式就是通过数据命令来设置的。常用的地址自增模式，也就是默认模式，它的命令码是01000000B = 0x40。自增模式里command1就是用来设置地址模式的。可以设置固定地址模式，自增模式。

那么,command2很明显就是地址了，因为这个命令后面紧跟着是data，所以，肯定是地址。那么，地址怎么设置？上面的表格地址命令B7 B6为11就是表示地址命令，剩余的位就是表示地址。TM1640一共能驱动16位数码管，那么地址就有16个。地址从0到16，所以地址命令码就是0xC0+地址(0-16)。

地址后面就是跟着的数据，这个很简单，直接发送数据就可以了。Command3是啥，手册上说是控制显示，研究了下，是关于数码管显示的亮度的。看下图，我们知道10是显示命令，剩余的位数表示亮度。

好了，这样子，通讯协议基本上了解了。一共三部分，先是设置地址模式，然后设置地址，发送数据，最后设置显示亮度。这样一看，是不是很简单了。这里，亮度设置码我们用宏定义表示了下，便于我们阅读代码。

具体的代码如何写呢？下面我以地址自增模式，显示16位数码管。

上面三个函数就是直接和芯片相关的操作函数。当然了，地址设置，亮度设置一般只需要设置一次。因为TM1640默认是地址自增模式，所以，不需要我们设置。在芯片初始化阶段，我们只要把需要显示的数据发送到TM1640就行了，然后开启显示就OK了。在while循环里，我们只需要定时刷新数码管的数据显示缓存就行了。那么这里，有个注意点，就是显示数据变化时，才执行数据发送函数。这里需要使用memcmp函数比较两个数组内容是否一致。一个数组是存放要显示的数据，一个数组存放的是上次显示的数据。

三、应用层函数编写以及数据​构造

这里数据显示构造了一个联合体类型，见下图。

我们定义了一个联合体数组，我们知道联合体成员具有共同的地址，这样做有什么好处么？好多很多，首先可以对数码管进行直接操作，也可以对数码管进行位操作。在上电的时候，一般会把所有的数码管点亮，用来检测是否有数码管坏掉的显示段。看下面这张图，列出了常见的显示缓存操作。

数码管用户层函数就两个，一个是数据显示数组刷新函数，另一个就是数据发送函数。我们想显示哪段LED，就向联合体数组里写数据，然后，在数据发送函数里检测数据是否变化，如果变化，就把联合体数组里的数据发送出去。

最后，总结一下关于芯片的​驱动程序结构。

最底层是接口数据传输层，这里传输是按照位数据传输，这一层又叫做接口时序层。start(),stop(),TM1640_WriteData()都属于接口时序层。

中间层是通信数据协议层，这一层主要是说明单片机和芯片按照什么格式来传输数据。地址模式设置函数，数据发送函数，显示亮度显示函数都属于这一层。

最后，就是用户层，这一层主要是构造数据结构，以及编写具体的用户应用。比如，数据刷新函数，缓存检测函数。又或者根据具体的需要，定时关闭数码管显示。还有就是数据显示函数，显示数字456，要把456拆分成4,5,6分别送到显示数组里。这些都属于具体的应用。不管是数码管还是其他显示屏，这些用户层都是共用的。当我们，更换使用屏时，只需要修改低层代码就行了。

要掌握根据时序图写程序的方法，这个很重要。在以后学习中，我们可以不写驱动程序，使用别人的程序也是可以的，但是，你要有写驱动程序的能力。还有就是掌握程序的分层方法，规范合理的程序结构有利于程序的阅读和修改。