DIPマイコンLPC1114FNでmbed入門　 Ledマトリックスで遊びましょう　～その１～

mbed　LPC1114FN（以後、1114FN）は安価に購入できて、mbedクラウド開発環境を使ってプログラムを開発することができるマイコンです。1114FNを使って、8×8ドット＝64個のLEDを使ったLEDマトリックスに文字を表示します。最初は単純な1文字表示に挑戦します。うまくできたら、流れる文字やマトリックスユニットを増やします。

注)　mbed　LPC1114FNは発売からずいぶん経過しており、
Arm社が提供する「Mbed OS」および「Mbedプラットフォーム」は、2026年7月をもって完全にサポートを終了します。期間終了後はウェブサイトがアーカイブされ、オンラインでのプロジェクトビルドやコンパイルは一切できなくなります。回路図やプログラムは参考資料として公表します。

安価に販売されていたMT7219Ledマトリックスドライバを使用したユニットを利用しました。

マイコンはLPC１１１４FNを使用します。念のためにリセット回路を装備しています。１１１４FNは３．３V動作のため、三端子レギュレータXC6202を使って供給しています。

マトリックスユニットは３V～５V程度で動作します。１枚であれば、XC6202１個でマイコンの電源もまかなうことができます。

８×８ドットのマトリックスユニットに対応し、数点の部品を取り付ると完成するユニットです。１１１４FNとSPI通信により接続します。複数枚カスケード接続できる出力端子を装備しています。

このユニットには取り扱い説明書は付属していません。シルク印刷された記号通りに取り付ければ完成します。

ただし、写真中央にある１０μF電解コンデンサは寝かして取り付けないと、LEDマトリックスを差し込むことができなくなります。

LEDマトリックスユニットには取り付け向きを示すサインはないのですが、筆者のユニットは１０８８ASと型番が印刷されている面を正面向かって右側になるように取り付ければOKでした。

回路図にしたがって、部品を取り付けます。１１１４FNは取り外しやすいようにZIFソケットを経由しています。

作例では電源スイッチや電源確認用LEDを取り付けていますが、なくても動作します。電源は単３アルカリ乾電池×4本です。

「Hello　Ledマトリックス」として、Ledマトリックスに左斜め直線を表示するプログラムを考えましょう。

MT7219をドライブする関数は、mbedフォーラムにて公開されているプログラムを利用しています。その中で紹介されているmaxSingle()関数は、LEDマトリックスユニットを一つだけ接続する場合に有効な関数です。

maxSingle(x,y)

図の｜－｜はICMT7219です。

ｘ：LEDマトリックスの左から数えた列
ｙ：点灯データ


maxSingle(1,1);       //                 |-| -------+
        maxSingle(2,2);       //                 |-| ------+-
        maxSingle(3,4);       //                 |-| -----+--
        maxSingle(4,8);       //                 |-| ----+---
        maxSingle(5,16);      //                 |-| ---+----
        maxSingle(6,32);      //                 |-| --+-----
        maxSingle(7,64);      //                 |-| -+------
        maxSingle(8,128);     //                 |-| +-------

maxSingle（）関数よりデータを送ると、対応したLED列が点灯します。上から1,2,4・・のデータで点灯するので、ちょっと考えにくいかもしれませんが、横にすると右から1,2,4,8・・・となります。 LED列を消灯するには０を出力します。

MT7219を使用すると、ダイナミックドライブに必要な点灯周期を考慮する必要がなくなるので、プログラムがすっきりします。


// LedMatrix  1mai 

#include "mbed.h"
 
DigitalOut led(dp28);

// spi(mosi,miso,sck)
SPI max72_spi(dp2, NC, dp6);
DigitalOut load(dp14);//spi load

// CPU       MT7219
// dp1 mosi(Master In Salve Out) =>   DIN
// dp2 miso(Master OutSlave)   =>   nc
// dp6 sck (Serial Clock) =>   clk
// dp14 =>(Slave Select) load

 
int maxInUse = 1;    //change this variable to set how many MAX7219's you'll use
 
// define max7219 registers
#define max7219_reg_noop         0x00
#define max7219_reg_digit0       0x01
#define max7219_reg_digit1       0x02
#define max7219_reg_digit2       0x03
#define max7219_reg_digit3       0x04
#define max7219_reg_digit4       0x05
#define max7219_reg_digit5       0x06
#define max7219_reg_digit6       0x07
#define max7219_reg_digit7       0x08
#define max7219_reg_decodeMode   0x09
#define max7219_reg_intensity    0x0a
#define max7219_reg_scanLimit    0x0b
#define max7219_reg_shutdown     0x0c
#define max7219_reg_displayTest  0x0f
 
#define LOW 0
#define HIGH 1
#define MHZ 1000000
#define ON 1
#define OFF 0

void maxSingle( int reg, int col) {
//maxSingle is the "easy"  function to use for a
//single max7219
    load = LOW;            // begin
    max72_spi.write(reg);  // specify register
    max72_spi.write(col);  // put data
    load = HIGH;           // make sure data is loaded (on rising edge of LOAD/CS)
}
 
void maxAll (int reg, int col) {    // initialize  all  MAX7219's in the system
    load = LOW;                    // begin
    for ( int c=1; c<= maxInUse; c++) {
        max72_spi.write(reg);  // specify register
        max72_spi.write(col);  // put data
    }
    load = HIGH;
}
 
void maxOne(int maxNr, int reg, int col) {
//maxOne is for adressing different MAX7219's,
//while having a couple of them cascaded
    int c = 0;
    load = LOW;
 
    for ( c = maxInUse; c >= maxNr; c--) {
        max72_spi.write(0);  // no-op
        max72_spi.write(0);  // no-op
    }
 
    max72_spi.write(reg);  // specify register
    max72_spi.write(col);  // put data
 
    for ( c=maxNr-1; c >= 1; c--) {
        max72_spi.write(0);  // no-op
        max72_spi.write(0);  // no-op
    }
    load = HIGH;
}
  
void setup () {
    // initiation of the max 7219
    // SPI setup: 8 bits, mode 0
    max72_spi.format(8, 0);
    
    // going by the datasheet, min clk is 100ns so theoretically 10MHz should work...
    // max72_spi.frequency(10*MHZ);
    
    maxAll(max7219_reg_scanLimit, 0x07);
    maxAll(max7219_reg_decodeMode, 0x00);  // using an led matrix (not digits)
    maxAll(max7219_reg_shutdown, 0x01);    // not in shutdown mode
    maxAll(max7219_reg_displayTest, 0x00); // no display test
    for (int e=1; e<=8; e++) {    // empty registers, turn all LEDs off
        maxAll(e,0);
    }
    maxAll(max7219_reg_intensity, 0x0f & 0x0f);    // the first 0x0f is the value you can set
    // range: 0x00 to 0x0f
} 

void led_flash(){
    int i;
    for(i=0;i<3;i++){
        led=ON;
        wait(0.1);
        led=OFF;
        wait(0.1);
    }
}
 
 
int main(void) {

    led_flash();
    setup();

    while(1){
        
        led=ON;
        maxSingle(1,1);       //                 |-| -------+
        maxSingle(2,2);       //                 |-| ------+-
        maxSingle(3,4);       //                 |-| -----+--
        maxSingle(4,8);       //                 |-| ----+---
        maxSingle(5,16);      //                 |-| ---+----
        maxSingle(6,32);      //                 |-| --+-----
        maxSingle(7,64);      //                 |-| -+------
        maxSingle(8,128);     //                 |-| +-------
        wait(0.1);
 
        led=OFF;
        maxSingle(1,0);                       
        maxSingle(2,0);       
        maxSingle(3,0);       
        maxSingle(4,0);       
        maxSingle(5,0);      
        maxSingle(6,0);      
        maxSingle(7,0);      
        maxSingle(8,0);     
        wait(0.1);
        
    }//while
}//main

プログラムが完成しました。早速１１１４FNに書き込み、実行します。

点灯状態です。