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30 分钟

使用 IS31FL3731 和 ATmega328 激发创意并将想法转化为令人惊叹的视觉效果

绿色 LED 奇幻乐园:每个像素中的 16x9 魔法

16x9 G Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 26, 2024

点击板

16x9 G Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328

简化您的视觉沟通需求,使用一个无缝集成的16x9绿色LED矩阵解决方案,使您能够准确而出色地传达您的消息和想法。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

16x9 G Click基于ISSI的IS31FL3731,这是一个LED阵列驱动器。该设备使用交错复用技术,可以通过少量的I/O引脚驱动大量的LED段(144)。该IC总共有28个引脚,但它只有两个矩阵,每个矩阵只有9个引脚用于LED驱动 - 这使得总共有18个引脚。通过使用交错复用技术,也称为查理复用,由Maxim Integrated的工程师Charlie Allen命名,他利用了这种技术的第一个实际应用示例,为他所在的公司。该技术的工作原理是基于使用Hi-Z引脚。这为LED控制添加了第三个元素,与常用的矩阵复用不同,常用的矩阵复用时,两个引脚可以改变状态为LOW-HI或HI-LOW,每个单元只节省一个引脚。交错复用LED矩阵的基本单元由三个引脚和6个LED组成,这比常规矩阵要多得多。矩阵越大,这种复用的效率就越高。N个引脚能够驱动N2-N个LED段。IS31FL3731还具有一些附加功能。除了两个驱动引脚组,它还可以在内部存储器中存储多达8帧。这允许IC自身独立播放小电影,而无需使用MCU处理能力。该设备可以在图片模式、自动帧模式和音频帧模式下操作。在图片

模式下工作时,它将显示选定的帧,并可以对其应用呼吸效果。自动帧模式将顺序播放所有帧。用户可以配置帧之间的延迟以及过渡效果。自动帧模式还可以用作播放更多帧的缓冲区,这些帧可以在IC播放其8帧缓冲区时从外部加载到IC中。最后,音频帧模式允许在IN引脚上的音频信号控制帧速率的提升(最低信号电平将显示第一帧,最高信号电平将显示最后一帧)。所有可编程参数都通过I2C存储到相应的寄存器中。IS31FL3731的数据手册提供了所有寄存器的详细解释。中断引擎允许通过将INTB引脚拉到LOW逻辑电平并将适当的状态寄存器位设置为1来生成中断事件。INTB引脚将在自动帧模式中的周期结束时报告。每当帧序列结束时,此引脚将被脉冲到LOW逻辑电平,然后在7ms后,它将自动返回到HIGH逻辑电平。一旦主机MCU读取了状态寄存器,表示中断的INT位将被清除,但不会自动返回到0。INTB引脚路由到mikroBUS™ INT引脚。当关注节能时,SDB引脚可以用于完全关闭IC。将此引脚拉到LOW逻辑电平将使设备进入硬件关闭模式,从而关闭整个IC。

与软件关闭模式不同,软件关闭模式由相应(关闭)寄存器中的位设置。软件关闭模式将关闭驱动器和大多数IC,但通信仍然可能。实际上,一些寄存器只能在软件关闭模式下读取,例如Frame寄存器。SDB引脚通常由板载下拉电阻拉到LOW逻辑电平,因此初始化过程应包含将此引脚设置为HIGH逻辑电平。SDB引脚路由到mikroBUS™ CS引脚,并标记为SDB。IS31FL3731的IN引脚用于采样输入数据并根据情况调整LED段的亮度或推进播放帧。它通过电容解耦,接受线级音频信号。在16x9 Click板上,此引脚路由到mikroBUS™的PWM引脚,因此MCU的PWM信号可以用于替代音频信号。自然地,设备仍然会对音频源作出反应,因为PWM信号只是应用于IN引脚的另一种波形。mikroBUS™的PWM引脚标记为IN。此Click板上有两个SMD跳线。第一个SMD跳线用于选择I2C地址的最低有效位(LSB),标记为ADDR SEL。第二个SMD跳线标记为VCC SEL,用于设置设备的工作电压,允许其与3.3V和5V的MCU进行接口连接。

16x9 G Click top side image
16x9 G Click bottom side image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

32

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Click Shield for Arduino UNO 具有两个专有的 mikroBUS™ 插座,使所有 Click board™ 设备能够轻松与 Arduino UNO 板进行接口连接。Arduino UNO 是一款基于 ATmega328P 的微控制器开发板,为用户提供了一种经济实惠且灵活的方式来测试新概念并构建基于 ATmega328P 微控制器的原型系统,结合了性能、功耗和功能的多种配置选择。Arduino UNO 具有 14 个数字输入/输出引脚(其中 6 个可用作 PWM 输出)、6 个模拟输入、16 MHz 陶瓷谐振器(CSTCE16M0V53-R0)、USB 接口、电源插座、ICSP 头和复位按钮。大多数 ATmega328P 微控制器的引脚都连接到开发板左右两侧的 IO 引脚,然后再连接到两个 mikroBUS™ 插座。这款 Click Shield 还配备了多个开关,可执行各种功能,例如选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平,以及选择 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换电压转换器使用任何 Click board™,无论 Click board™ 运行在 3.3V 还是 5V 逻辑电压电平。一旦将 Arduino UNO 板与 Click Shield for Arduino UNO 连接,用户即可访问数百种 Click board™,并兼容 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的设备。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
Shutdown
PB2
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Input Data Sample/PWM
PD6
PWM
Interrupt
PC3
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C clock
PC5
SCL
I2C data
PC4
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

16x9 G Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Board mapper by product8 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Arduino UNO MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

这个库包含16x9 G Click驱动的API。

关键功能:

  • c16x9_draw_rectangle - 绘制矩形

  • c16x9_display_image - 图像显示函数

  • c16x9_draw_point - 绘制点的函数

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * \file 
 * \brief 16x9 Click example
 * 
 * # Description
 * Demo application is used to shows basic controls 16x9 Click
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Configuring Clicks and log objects.
 * Set basic images and characters to be drawn on the screen.
 * 
 * ## Application Task  
 * Display character, image and rectangle every 1 second.
 * 
 * \author Katarina Perendic
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "c16x9.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static c16x9_t c16x9;
static log_t logger;

c16x9_image_t image_on;
c16x9_image_t image_off;
c16x9_char_t  data_char;
c16x9_rectangle_t rectangle;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    c16x9_cfg_t cfg;

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, "---- Application Init ----" );

    //  Click initialization.

    c16x9_cfg_setup( &cfg );
    C16X9_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    c16x9_init( &c16x9, &cfg );

    // Image ON

    image_on.buf[ 0 ] = 0x0000;
    image_on.buf[ 1 ] = 0xC630;
    image_on.buf[ 2 ] = 0x6318;
    image_on.buf[ 3 ] = 0x318C;
    image_on.buf[ 4 ] = 0x18C6;
    image_on.buf[ 5 ] = 0x318C;
    image_on.buf[ 6 ] = 0x6318;
    image_on.buf[ 7 ] = 0xC630;
    image_on.buf[ 8 ] = 0x0000;

    image_on.frame = C16X9_FRAME_1;
    image_on.pwm = 250;

    // Image OFF

    image_off.buf[ 0 ] = 0xFFFF;
    image_off.buf[ 1 ] = 0x39CF;
    image_off.buf[ 2 ] = 0x9CE7;
    image_off.buf[ 3 ] = 0xCE73;
    image_off.buf[ 4 ] = 0xE739;
    image_off.buf[ 5 ] = 0xCE73;
    image_off.buf[ 6 ] = 0x9CE7;
    image_off.buf[ 7 ] = 0x39CF;
    image_off.buf[ 8 ] = 0xFFFF;

    image_off.frame = C16X9_FRAME_1;
    image_off.pwm = 250;

    // Char

    data_char.character = 'G';
    data_char.frame = C16X9_FRAME_1;
    data_char.pwm = 250;

    // Rectangle

    rectangle.x = 1;
    rectangle.y = 4;
    rectangle.width = 6;
    rectangle.height = 4;
    rectangle.frame = C16X9_FRAME_1;
    rectangle.pwm = 250;
}

void application_task ( void )
{
    //  Task implementation.

    c16x9_display_refresh( &c16x9 );
    c16x9_display_byte( &c16x9, &data_char );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );

    c16x9_display_refresh( &c16x9 );
    c16x9_display_image( &c16x9, &image_on );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );

    c16x9_display_refresh( &c16x9 );
    c16x9_display_image( &c16x9, &image_off );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );

    c16x9_display_refresh( &c16x9 );
    c16x9_draw_rectangle( &c16x9, &rectangle );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}


// ------------------------------------------------------------------------ END

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