Библиотека для семисегментного дисплея BQ-M322RD

В связи с возникшей потребностью, была написана библиотека для работы с 4-х разрядным семисегментным дисплеем BQ-M322RD разработанным компанией Bright Led Electronics. Я также уверен что данная библиотека сможет работать и с другими аналогичными 4х-разрядными дисплеями, с общим анодом.

Внешний вид дисплея

Свечение сегментов тут практически не видно, так как сьёмка проходила на ярком дневном освещении. А так, не мешало бы приложить какое-нибудь тёмное стёклышко:)

Особенности данной библиотеки

При написании использовался ассемблер. Кроме этого, пытаясь максимально сократить размер кода, использованные алгоритмы были приближены к идеалу совершенства=) Для отображения цифр на сегментах дисплея был использован способ называемый динамической индикацией. Библиотека способна реализовывать этот режим двумя способами:

1. Используя ресурсы таймера 0
2. Используя функцию m322_loop() которую программа должна будет непрерывно вызывать в процессе своего выполнения

Библиотека занимает 264 байт памяти программ и 13 байт памяти данных при использовании первого способа, и соответственно 240 и 13 байт при использовании второго.

Выбрать один из способов можно отредактировав файл m322/conf.h

Примеры использования

Простой пример:

/*
 программа использует библиотеку откомпилированную
 с опцией #define USE_TIMER0
*/
#include "m322/m322.h"

int main(void)
{
  m322_init(); // инициализировать семисегментный дисплей
  m322_putn(1234); // вывести число 1234
  m322_setdot(0, TRUE); // зажечь точку в разряде 0
  for (;;)
    ;
}

Если библиотека откомпилирована вторым способом, то:

#include "m322/m322.h"

int main(void)
{
  m322_init(); // инициализировать семисегментный дисплей
  m322_putn(1234); // вывести число 1234 на семисегментный дисплей
  m322_setdot(0, TRUE); // зажечь точку в разряде 0
  for (;;)
    m322_loop(80); // цикл динамической индикации
}

В данном случае добавлен вызов функции m322_loop() в бесконечный цикл, которая реализует динамическую индикацию. В качестве аргумента ей надо указать некоторое число. Частота мерцания дисплея будет зависеть от этого значения. Чем выше значение - тем меньше частота мерцания. Для моего 16мГц МК на котором я тестировал данный пример, оказалось оптимальным значение 80. Если брать больше - будет заметно мерцание, если меньше - разряды могут "поплыть".

Более интересный пример:

/*
 программа использует библиотеку откомпилированную
 с опцией #define USE_TIMER0
*/
#define F_CPU 16000000ULL /* частота работы мк (для _delay) */
#include <util/delay.h>
#include "m322/m322.h"

int main(void)
{
  m322_init(); // инициализировать семисегментный дисплей

  uint16_t number = 0;
  uint8_t n_dot = 0;
  for (;;) {
    m322_setdot(n_dot, TRUE); // зажечь точку с заданным номером
    m322_putn(number); // вывести десятичное число на индикатор
    _delay_ms(100); // пауза 100мс
    m322_setdot(n_dot, FALSE); // погасить точку с заданным номером

    if (++n_dot == 5)
      n_dot = 0;
    if (++number == 10000)
      number = 0;
  }
}

Если попробовать выполнить программу на МК, то получим - на дисплее будет отображаться число, которое будет увеличиваться каждые 100 миллисекунд, а точка "зажигаясь" будет перемещаться циклически слева-направо.

Как настроить библиотеку под себя

Перед компиляцией библиотеки необходимо задать порты к которым подключён дисплей, отредактировав файл m322/conf.h:

//
// Порты используемые для доступа к отдельным сегментам
//
#define PORT_SEGDATA  _SFR_IO_ADDR(PORTD)
#define DDR_SEGDATA   _SFR_IO_ADDR(DDRD)
/* номера пинов для каждого отдельного сегмента */
#define NPIN_DP PD7 /* точка */
#define NPIN_G  PD6
#define NPIN_F  PD5
#define NPIN_E  PD4
#define NPIN_D  PD3
#define NPIN_C  PD2
#define NPIN_B  PD1
#define NPIN_A  PD0
//
// Порты используемые для доступа к отдельным разрядам
//
#define DDR_SEGCTL    _SFR_IO_ADDR(DDRB)
#define PORT_SEGCTL   _SFR_IO_ADDR(PORTB)
/* номера пинов для каждого отдельного разряда */
#define NPIN_SEGCTL0  PB4 /* D1 */
#define NPIN_SEGCTL1  PB1 /* D2 */
#define NPIN_SEGCTL2  PB2 /* D3 */
#define NPIN_SEGCTL3  PB3 /* D4 */
//
// Дополнительные настройки
//
// заккоментируйте следующую опцию если не хотите использовать
//  ресурсы системного таймера0 для организации динамической
//  индикации семисегментного дисплея:
/* использовать таймер */
#define USE_TIMER0

#ifdef USE_TIMER0
// частота мерцания семисегментного индикатора зависит
//  от коэффициента предделителя таймера0,
// и вычисляется по формуле f = F_CPU/(P*256*4), где:
//  F_CPU - тактовая частота мк, Гц
//  P - коэффициент предделителя
/* значение предделителя для таймера */
#define TIMER0_PRESCALER ((1<<CS00)|(1<<CS01)) /* предделитель 64 */
#endif // USE_TIMER0

Я думаю здесь комментарии излишни=)

Схематическое изображение дисплея:

Полный перечень поддерживаемых функций
Библиотека поддерживает все самые необходимые функции, а именно:

• void m322_init()
  Выполняет инициализацию семисегментного дисплея (настройка портов, таймера).
• void m322_puthd(uint8_t c, uint8_t n)
  Выводит шестнадцатеричную цифру n в разряд с номером c индикатора.
  
• void m322_puthh(uint8_t n)
  Выводит шестнадцатеричное число n в старшую часть индикатора (разряды 0 и 1)
  
• void m322_puthl(uint8_t n)
  Выводит шестнадцатеричное число n в младшую часть индикатора (разряды 2 и 3)
  
• void m322_setdot(uint8_t c, uint8_t b)
  Задаёт точку в разряд с номером c индикатора. Если b = TRUE - зажечь, иначе погасить.
  
• void m322_putn(uint16_t n)
  Выводит на индикатор беззнаковое десятичное число n
  
• void m322_loop(uint16_t n)
  Цикл для организации динамической индикации без использования таймера0

Совместимость
Думаю что библиотека будет совместима с большинством микроконтроллеров AVR серии Mega (в моём случае был использован Atmega8).

Скачать
Исходный код библиотеки вместе с примером можно скачать здесь (или здесь).

Библиотека для ЖК-дисплея WH1602b

После долгой кропотливой работы изучения документации и написания кода, родилась полезная и нужная для меня библиотека для работы с этим дисплеем. Возможно она окажется полезной кому-нибудь ещё :)

О дисплее

Дисплей этот я приобрёл на молотке около года тому назад, за почти астрономическую сумму в 450рэ. Ну тем не менее он устраивает меня во всём, и в быту неприхотлив=)

Особенности этой библиотеки

Код написан на ассемблере, и очень компактен. Занимает от 298 до 466 байт в памяти программ МК. В файле конфигурации wh1602b/conf.h можно дополнительно установить поддержку следующих функций:

• Поддержка знакогенератора (298+52 байт)
• Поддержка функции вывода десятичных чисел (298+66 байт)
• Поддержка функции вывода шестнадцатеричных чисел (298+72 байт)

Основные функциональные возможности

• Вывод строк, символов
• Вывод чисел
• Очистка дисплея
• Управление курсором
• Поддержка знакогенератора (до 8-ми знаков, согласно спецификации)
• Настройка различных параметров работы

Не поддерживается:

• Чтение памяти дисплея
• Текущее положение курсора нельзя определить

Библиотека использует 4-битную шину для передачи данных.

Примеры использования

Простой пример:

#include "wh1602b/wh1602b.h"

int main(void)
{
  wh1602b_init(); // инициализировать модуль, порты
  // настроить параметры управления дисплеем
  wh1602b_displayctl(DC_DISPLAY_ON); // дисплей включён
  // задать число строк
  wh1602b_funcset(FS_LINES_2); // 2 строки
  // очистить область
  wh1602b_clear();
  // вывести строку на дисплей
  wh1602b_puts("Hello, World!");

  for (;;)
    ;
}

Результат:

Следующий пример демонстрирует возможность загрузки собственного знака:

#include "wh1602b/wh1602b.h"

// собственно массив представляющий собой
//  знак который надо загрузить
static const uint8_t window_char[8] = {
  0x1f, // 1 1 1 1 1
  0x11, // 1 0 0 0 1
  0x0e, // 0 1 1 1 0
  0x04, // 0 0 1 0 0
  0x0e, // 0 1 1 1 0
  0x15, // 1 0 1 0 1
  0x15, // 1 0 1 0 1
  0x00  // 0 0 0 0 0
};

int main(void)
{
  wh1602b_init(); // инициализировать модуль, порты
  // настроить параметры управления дисплеем
  wh1602b_displayctl(DC_DISPLAY_ON); // дисплей включён
  // задать число строк
  wh1602b_funcset(FS_LINES_2); // 2 строки
  // очистить область
  wh1602b_clear();
  // записать символ ассоциировав его с кодом 5
  wh1602b_genc(5, window_char);
  // вернуться в начало (команда аналогичная move).
  //   этот вызов является обязательным после вызова genc()
  wh1602b_home();
  // вывести строку на дисплей вместе с новым знаком :)
  wh1602b_puts("Крякозябла \5");

  for (;;)
    ;
}

Результат:

В качестве аргументов для wh1602b_puts и wh1602b_genc выступает указатель на строку расположенную в области RAM. Для того чтобы иметь возможность выводить строки из памяти программ, необходимо соответственно использовать wh1602b_putsP или wh1602b_gencP. Например:

#include "wh1602b/wh1602b.h"
#include <avr/pgmspace.h>

int main(void)
{
  <...>
  // вывести строку1 из памяти программ
  wh1602b_putsP(PSTR("Здравствуй"));
  // переместить курсор на заданную позицию (нумерация с нуля)
  wh1602b_move(1,4); // 2 строка, 5 столбец
  // вывести строку2 из памяти программ
  wh1602b_putsP(PSTR("Мир!"));
  <...>
}

Результат:

Как настроить библиотеку под себя

Для начала необходимо задать порты к которым подключён дисплей. Для этого необходимо отредактировать файл wh1602b/conf.h:

#define F_CPU 16000000 /* частота мк, Гц */

#define USE_PUTN /* включить поддержку wh1602b_putn() */
#define USE_PUTH /* включить поддержку wh1602b_puth() */
#define USE_GENC /* включить поддержку wh1602b_genc() */

/* ножки к которым подключены выводы RS, RW, EN */
#define NPIN_RS PB4
#define NPIN_RW PB3
#define NPIN_EN PB2

/* порты к которым подключены выводы RS, RW, EN */
#define PORT_RS _SFR_IO_ADDR(PORTB)
#define PORT_RW _SFR_IO_ADDR(PORTB)
#define PORT_EN _SFR_IO_ADDR(PORTB)
#define DDR_RS  _SFR_IO_ADDR(DDRB)
#define DDR_RW  _SFR_IO_ADDR(DDRB)
#define DDR_EN  _SFR_IO_ADDR(DDRB)

/* ножки к которым подключены выводы DB4-DB7 */
#define NPIN_DB7  PD7
#define NPIN_DB6  PD6
#define NPIN_DB5  PD5
#define NPIN_DB4  PD4

/* порты к которым подключены выводы DB4-DB7 */
#define PORT_DB7  _SFR_IO_ADDR(PORTD)
#define PORT_DB6  _SFR_IO_ADDR(PORTD)
#define PORT_DB5  _SFR_IO_ADDR(PORTD)
#define PORT_DB4  _SFR_IO_ADDR(PORTD)
#define DDR_DB7   _SFR_IO_ADDR(DDRD)
#define DDR_DB6   _SFR_IO_ADDR(DDRD)
#define DDR_DB5   _SFR_IO_ADDR(DDRD)
#define DDR_DB4   _SFR_IO_ADDR(DDRD)

Соответствующие ножки дисплея показаны на следующем рисунке:

Как компилировать программы написанные с использованием этой библиотеки

Существует ряд особенностей при компиляции программ использующих данную библиотеку. Дело в том что ЖК-дисплей понимает только строки написанные в своём собственном варианте кодировки. Поэтому компилировать надо с ключом -fexec-charset=wh1602b. При этом, в системе должен быть установлен специальный модуль для iconv - wh1602b. Готовые скомпилированный модуль можно скачать здесь (x86_64 и i686), или собрать его самостоятельно. Для установки необходимо скопировать файл WH1602B.so в папку с модулями gconv (у меня это /usr/lib/gconv), а также отредактировать файл /usr/lib/gconv/gconv-modules, добавив строчки:

# from      to      module    cost
alias WH-1602B//     WH1602B//
alias 1602B//       WH1602B//
module  WH1602B//    INTERNAL    WH1602B    1
module  INTERNAL    WH1602B//    WH1602B    1

Самостоятельная сборка такого модуля довольно кропотливая процедура, и будет описана в следующий раз.

Полный перечень поддерживаемых функций

• void wh1602b_init()
  Выполняет инициализацию модуля дисплея.
  
• void wh1602b_funcset(uint8_t t)
  Устанавливает число строк и размера шрифта. В качестве аргументов может служить комбинация одного или нескольких параметров:

  FS_LINES_2 - использовать две строки дисплея (по умолчанию одна строка, FS_LINES_1)
  FS_FONT_5x11 - использовать шрифт размером 5х11 (по умолчанию 5х8)

• void wh1602b_entrymode(uint8_t t)
  Настраивает режима ввода. В качестве аргументов может служит комбинация одного или нескольких параметров:

  EM_CURSOR_DIR - использовать автоматическое перемещение курсора слева-направо
  EM_DISPLAY_SHIFT - разрешить смещение дисплея

• void wh1602b_displayctl(uint8_t t)
  Устанавливает параметры управления дисплеем. В качестве аргументов может служит комбинация одного или нескольких параметров:

  DC_DISPLAY_ON - дисплей включён (по умолчанию выключен, DC_DISPLAY_OFF)
  DC_CURSOR_BLINK - использовать мигающий курсор
  DC_CURSOR_ON - использовать курсор

• void wh1602b_puts(const char* s)
  Выводит строку s из RAM на дисплей.
  
• void wh1602b_putsP(const char* s)
  Выводит строку s из памяти программ на дисплей.
  
• void wh1602b_putn(uint16_t n)
  Выводит десятичное число n на дисплей.
  
• void wh1602b_puth(uint8_t w, uint16_t h)
  Выводит шестнадцатеричное число h на дисплей. Ширина поля определяется параметром w
• void wh1602b_genc(uint8_t n, const uint8_t* p)
  Записывает знак на который указывает p в знакогенератор. Если это последний записываемый знак, и при этом ожидается вывод на дисплей, то необходимо после выполнения genc вызвать wh1602b_home() или wh1602b_move().
• void wh1602b_home()
  Возвращает курсор в начальное положение. Если дисплей при этом смещён то функция восстанавливает его.
  
• void wh1602b_move(uint8_t r, uint8_t c)
  Перемещает курсор на заданную позицию (r - строка, c - столбец). Нумерация начинается с нуля.
• void wh1602b_putc(uint8_t c)
  Выводит символ c на экран дисплея.
  
• void wh1602b_clear()
  Очищает экран дисплея.

Скачать
Исходный код библиотеки вместе с примером можно скачать здесь.