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使用 IS31FL3731 和 STM32F410RB 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 Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

16x9 G Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F410RB

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

Nucleo-64 搭载 STM32F410RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于  ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32C031C6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

32768

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 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器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
Shutdown
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Input Data Sample/PWM
PC8
PWM
Interrupt
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C clock
PB8
SCL
I2C data
PB9
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 Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F410RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 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
Clicker 4 for STM32F4 HA 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

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

额外支持

资源

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