树莓派上MAX7219的字符驱动程序编写

1．认识MAX7219

拿到MAX7219驱动的LED矩阵，第一件事是先连接并尝试显示图案。使用MAX7219除了需要提供GND以及VCC外，只需要再提供三根引脚即可点亮矩阵。其中，DIN引脚输入数据，CS（LOAD）引脚控制数据输入，CLK引脚用于区分每个bit。

MAX的整个写入流程为，首先CS引脚置0，表示允许写入。而后从高位顺序写入16个bit。每个bit的写入方式为首先DIN置为要写入的bit值，而后CLK产生一个下降沿（图中为上升沿，不知道为何有差别）即被读入。最后CS引脚置1表示写入结束。

时序图如下：

在运行之前，需要进行一次初始化，其行为是向某几个特定的地址写入特定的值。至少需要写入两个地址，第一个是0x0b，写入0x07表示扫描显示所有行。第二个是0x0c，写入1表示进入工作模式。

而后点阵上每一行都有其地址，如第一行是0x01到第八行是0x08，每次向固定行的地址写入一个8位二进制数即可在指定行上显示图案。

2. 树莓派对GPIO的访问——虚拟文件系统访问

Linux可以通过访问sys/class/gpio下的一些文件，通过对这些文件的读写来实现对于GPIO的访问。

！/bin/bash

# DIN， CS， CLK的GPIO口位置

DIN=4

CS=3

CLK=2

# 一些文件路径

GPIO_BASE=/sys/class/gpio

GPIO_EXPORT=${GPIO_BASE}/export

GPIO_UNEXPORT=${GPIO_BASE}/unexport

BIN=（00000001 00000010 00000011 00000100 00000101 00000110 00000111 00001000）

# 生成指定GPIO引脚的文件夹位置

function GPIO（）{

echo ${GPIO_BASE}/gpio$1

}

# 将某个引脚export到用户态

function GPIO_export（）{

if ［ -d `GPIO $1` ］; then

echo GPIO pin $1 found in folder.

else

echo $1 》 ${GPIO_EXPORT}

fi

}

# unexport某个引脚

function GPIO_unexport（）{

if ［ -d `GPIO $1` ］; then

echo $1 》 ${GPIO_UNEXPORT}

else

echo GPIO pin $1 not found.

fi

}

# 改变某个引脚的方向

function GPIO_direction（）{

echo $2 》 `GPIO $1`/direction

}

# 改变某个引脚的值

function GPIO_set（）{

echo $2 》 `GPIO $1`/value

}

# 改变DIN的值

function GPIO_DIN（）{

GPIO_set $DIN $1

}

# 改变CS的值

function GPIO_CS（）{

GPIO_set $CS $1

}

# 改变CLK的值

function GPIO_CLK（）{

GPIO_set $CLK $1

}

# 向MAX7219发送一个byte的值

function Matrix_send_char（）{

local i=1

for （（i=1;i《=8;i++））; do

chr=`expr substr $1 $i 1`

GPIO_DIN $chr

GPIO_CLK 1

GPIO_CLK 0

done

}

# 向MAX7219发送一次完整的信号

function Matrix_send_word（）{

GPIO_CS 1

GPIO_CS 0

GPIO_CLK 0

Matrix_send_char $1

Matrix_send_char $2

GPIO_CS 1

}

# 初始化GPIO引脚

function GPIO_init（）{

GPIO_export $DIN

GPIO_export $CS

GPIO_export $CLK

sleep 2

GPIO_direction $DIN out

GPIO_direction $CS out

GPIO_direction $CLK out

}

# 清除GPIO引脚

function GPIO_clear（）{

GPIO_unexport $DIN

GPIO_unexport $CS

GPIO_unexport $CLK

}

# 在点阵上显示数据

function Matrix_render（）{

local i=1

for （（i=0;i《8;i++））; do

echo $i $1

Matrix_send_word ${BIN［$i］} $1

shift

done

}

# 使用文件中的数据进行显示

function Matrix_render_file（）{

local tmp=（`cat $1`）

Matrix_render “${tmp［@］}”

}

# 使用某个图案清屏

function Matrix_clear（）{

local STR=（

00000000

01100110

11111111

11111111

11111111

01111110

00111100

00011000

）

Matrix_render “${STR［@］}”

}

# 初始化点阵

function Matrix_init（）{

# 编码模式

Matrix_send_word 00001001 00000000

# 亮度

Matrix_send_word 00001010 00000011

# 扫描数码管个数

Matrix_send_word 00001011 00000111

# 工作模式

Matrix_send_word 00001100 00000001

# 初始化完毕后清屏显示默认图案

Matrix_clear

}

在终端中：

source matrix.sh

GPIO_init

Matrix_init

效果如图：