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５　２枚で文字スクロール～

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。

1枚のLEDマトリックスに０～９を横に右から左へスクロールし、流れるように表示できましたか。今回はこのユニットを2枚に増やし、数字の０～９を右から左へスクロールし、流れるように表示します。

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。

○回路図

LEDマトリックスユニット1枚目にシリアル＝直列に接続します。次ユニットへの接続端子は上部にあります。LEDマトリックスユニットの電源電圧は、３．３Vで動作可能なので、XC6202から供給することも可能です。ただ、2枚になるとXC6202の供給電流150mAを超えてしまう可能性があるので、NiMH×４＝４．８Vより供給するといいかもしれません。

○ブレッドボード上への組み立て

回路図に従って、ブレッドボード上に組み立てました。

裏側です。

LEDマトリックスユニット上部にはピンヘッダを取り付けて次のユニットに接続できるようにしています。

実際にはブレッドボード上を経由して接続しています。

スムーズなスクロールを実現するためにはLEDマトリックスユニットを可能な限り平らにすると良いと思います。

ブレッドボードへの試作配線です。５V・３．３V両方の電源を試してみましょう。

○プログラミング

LEDマトリックスユニットを2枚に増やした部分を中心にプログラムをバージョンアップします。

■ビットデータ変換部

10文字分のデータをLEDマトリックスユニットで表示できるように1行ずつのビットデータに変換します。

for(i=0;i<10;i++){　//　1０文字の処理
            moji1=moji_font[i];// 0~9 
            for(j=0;j<8;j++){
                bitsum[i][j]=0;
            }
            for(j=0;j<8;j++){
                bit1gyou=moji1 & 0xff;
                for(k=0;k<8;k++){// kagamimoji no font
                //for(k=8;k>=1;k--){ // futuu no font
                    bitsum[i][k]=bitsum[i][k]+(bit1gyou & 0x01)*pow((double)2,(double)(j));
                    bit1gyou=bit1gyou >> 1;
                 }//i
                 moji1=moji1 >> 8; 
            }//j
        }

■スクロール用データ変換部

二次元配列bitsum[i][j]　8列×10文字を８０列のLEDマトリックス表示用一次元配列bitline[k]に変換します。

k=0;
        for(i=0;i<10;i++){// scroll data henkan
            for(j=0;j<8;j++){
                bitline[k]=bitsum[i][j];
                k++;
            }
        }

■LEDマトリックスユニット表示部

今回よりLEDマトリックスユニットを2枚に増やしました。2枚以上のLEDマトリックスユニットを使う場合はmaxOne()関数を使います。

maxOne(LEDマトリックスユニット番号,ビット列,表示データ);

LEDマトリックスユニットは左から１番、２番とします。スクロールは右側＝２番ユニットの8列目から流れます。

for(i=0;i<80-16;i++){ //scroll hyouji      
            maxOne(1,1,bitline[i+0]);
            maxOne(1,2,bitline[i+1]);
            maxOne(1,3,bitline[i+2]);
            maxOne(1,4,bitline[i+3]);
            maxOne(1,5,bitline[i+4]);
            maxOne(1,6,bitline[i+5]);
            maxOne(1,7,bitline[i+6]);
            maxOne(1,8,bitline[i+7]);
            maxOne(2,1,bitline[i+8]);
            maxOne(2,2,bitline[i+9]);
            maxOne(2,3,bitline[i+10]);
            maxOne(2,4,bitline[i+11]);
            maxOne(2,5,bitline[i+12]);
            maxOne(2,6,bitline[i+13]);
            maxOne(2,7,bitline[i+14]);
            maxOne(2,8,bitline[i+15]);
 
            wait(0.1);
        }

○プログラム全体

プログラム全体は次の通りです。

// LedMatrix  2mai 

#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 = 2;    //LEDマトリックスユニットの枚数をここで指定します。
 
// 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) {

    const uint64_t moji_font[] = {// bold font , kagami moji font
        0x3c66666e76663c00,//0~9
        0x7e1818181c181800,
        0x7e060c3060663c00,
        0x3c66603860663c00,
        0x30307e3234383000,
        0x3c6660603e067e00,
        0x3c66663e06663c00,
        0x1818183030667e00,
        0x3c66663c66663c00,
        0x3c66607c66663c00,
    };
    
    int i,j,k;
    uint8_t bitsum[1][8],bit1gyou,bitline[80];
    uint64_t moji1;
    
    setup();
    led_flash();
    wait(0.1);
    
    while(1){
       
        for(i=0;i<10;i++){
            moji1=moji_font[i];// 0~9 
            for(j=0;j<8;j++){
                bitsum[i][j]=0;
            }
            for(j=0;j<8;j++){
                bit1gyou=moji1 & 0xff;
                for(k=0;k<8;k++){// kagamimoji no font
                //for(k=8;k>=1;k--){ // futuu no font
                    bitsum[i][k]=bitsum[i][k]+(bit1gyou & 0x01)*pow((double)2,(double)(j));
                    bit1gyou=bit1gyou >> 1;
                 }//i
                 moji1=moji1 >> 8; 
            }//j
        }
        
        k=0;
        for(i=0;i<10;i++){// scroll data henkan
            for(j=0;j<8;j++){
                bitline[k]=bitsum[i][j];
                k++;
            }
        }
        
        for(i=0;i<80-16;i++){ //scroll hyouji      
            maxOne(1,1,bitline[i+0]);
            maxOne(1,2,bitline[i+1]);
            maxOne(1,3,bitline[i+2]);
            maxOne(1,4,bitline[i+3]);
            maxOne(1,5,bitline[i+4]);
            maxOne(1,6,bitline[i+5]);
            maxOne(1,7,bitline[i+6]);
            maxOne(1,8,bitline[i+7]);
            maxOne(2,1,bitline[i+8]);
            maxOne(2,2,bitline[i+9]);
            maxOne(2,3,bitline[i+10]);
            maxOne(2,4,bitline[i+11]);
            maxOne(2,5,bitline[i+12]);
            maxOne(2,6,bitline[i+13]);
            maxOne(2,7,bitline[i+14]);
            maxOne(2,8,bitline[i+15]);
 
            wait(0.1);
        }
                       
    }//while
}//main

○Publish

下記URLでPublishしています。

https://developer.mbed.org/users/takeuchi/code/20160508_V21_LedMatrix/

○完成！

うまくできましたか。スクロールする文字を眺めていると楽しいですね。数字だけではなく、他の文字の表示にも挑戦してください。