Arduinoの基礎 - ドットマトリクスLED
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概要
ここでは、MAX7219 LEDディスプレイドライバモジュールを使用して8x8ドットマトリクスLEDを制御することにより、流れる文字を表示する。
MAX7219モジュールは、AliExpress等で購入できる。
MAX7219モジュール
ArduinoとMAX7219モジュールは、SPIで接続する。
下図に示すように、MAX7219モジュールの左右にピンがあり、複数のMAX7219モジュールがデイジーチェン接続できるようになっている。
複数接続する場合は、右のIN側から入力して、左のOUT側から次のMAX7219モジュールを接続する。
サンプルコード
サンプルコードでは、MaxMatrixライブラリを使用している。
MaxMatrixライブラリは、Google Code( https://code.google.com/archive/p/arudino-maxmatrix-library )からダウンロードできる。
ライブラリには文字を流すサンプルが存在するので、以下のサンプルコードではそれを元に記述している。
まず、MaxMatrixライブラリを使用するために、MaxMatrix.hファイルをインクルードする必要がある。
続いて、文字データをLEDのオン / オフで指定するため、const PROGMEM byte CH[]を定義する。
文字データはサイズが大きいため、PROGMEMを指定することにより、ROMに配置することができる。
(フラッシュメモリのサイズは、Arduino UNOで32[KB]ある)
文字データは、最大5ドット幅の文字を横向きで定義する。
1要素目は文字幅、2要素目は8固定、3〜7要素目は1列分のオン / オフを指定している。
例えば、文字Fでは下図のようになる。また、幅を指定することで、プロポーショナルフォントとして美しく表示できる。
MaxMatrixクラスのコンストラクタでは、Arduinoのピンと使用するモジュール数を指定する。
変数maxInUseでモジュール数を指定する。ここでは、2個使用するので2を渡している。(最大8個まで使用できる)
const int PIN_DIN = 12;
const int PIN_CS = 10;
const int PIN_CLK = 11;
const int maxInUse = 2;
MaxMatrix m(PIN_DIN, PIN_CS, PIN_CLK, maxInUse);
setup関数でMaxMatrixクラスのインスタンスを初期化する。
setIntensityメソッドは、明るさを0〜15までの値で指定できる。
void setup()
{
m.init();
m.setIntensity(3);
}
loop関数でprintStringWithShift関数を呼び出して、文字のスクロールを繰り返し実行する。
memcpy_P関数は、PROGMEM(フラッシュメモリ)へのアクセス時に使用する。これは、AVR Libcのavr/pgmspace.hで宣言されている。
void loop()
{
printStringWithShift(string1, 100);
}
void printCharWithShift(char c, int shift_speed)
{
// 略
memcpy_P(buffer, CH + 7*c, 7);
// 略
}
これにより、下図のようなスクロール表示が可能になる。
以下に、全体のサンプルコードを記述する。
#include <MaxMatrix.h>
const PROGMEM byte CH[] = {
3, 8, B00000000, B00000000, B00000000, B00000000, B00000000, // space
1, 8, B01011111, B00000000, B00000000, B00000000, B00000000, // !
3, 8, B00000011, B00000000, B00000011, B00000000, B00000000, // "
5, 8, B00010100, B00111110, B00010100, B00111110, B00010100, // #
4, 8, B00100100, B01101010, B00101011, B00010010, B00000000, // $
5, 8, B01100011, B00010011, B00001000, B01100100, B01100011, // %
5, 8, B00110110, B01001001, B01010110, B00100000, B01010000, // &
1, 8, B00000011, B00000000, B00000000, B00000000, B00000000, // '
3, 8, B00011100, B00100010, B01000001, B00000000, B00000000, // (
3, 8, B01000001, B00100010, B00011100, B00000000, B00000000, // )
5, 8, B00101000, B00011000, B00001110, B00011000, B00101000, // *
5, 8, B00001000, B00001000, B00111110, B00001000, B00001000, // +
2, 8, B10110000, B01110000, B00000000, B00000000, B00000000, // ,
4, 8, B00001000, B00001000, B00001000, B00001000, B00000000, // -
2, 8, B01100000, B01100000, B00000000, B00000000, B00000000, // .
4, 8, B01100000, B00011000, B00000110, B00000001, B00000000, // /
4, 8, B00111110, B01000001, B01000001, B00111110, B00000000, // 0
3, 8, B01000010, B01111111, B01000000, B00000000, B00000000, // 1
4, 8, B01100010, B01010001, B01001001, B01000110, B00000000, // 2
4, 8, B00100010, B01000001, B01001001, B00110110, B00000000, // 3
4, 8, B00011000, B00010100, B00010010, B01111111, B00000000, // 4
4, 8, B00100111, B01000101, B01000101, B00111001, B00000000, // 5
4, 8, B00111110, B01001001, B01001001, B00110000, B00000000, // 6
4, 8, B01100001, B00010001, B00001001, B00000111, B00000000, // 7
4, 8, B00110110, B01001001, B01001001, B00110110, B00000000, // 8
4, 8, B00000110, B01001001, B01001001, B00111110, B00000000, // 9
2, 8, B01010000, B00000000, B00000000, B00000000, B00000000, // :
2, 8, B10000000, B01010000, B00000000, B00000000, B00000000, // ;
3, 8, B00010000, B00101000, B01000100, B00000000, B00000000, // <
3, 8, B00010100, B00010100, B00010100, B00000000, B00000000, // =
3, 8, B01000100, B00101000, B00010000, B00000000, B00000000, // >
4, 8, B00000010, B01011001, B00001001, B00000110, B00000000, // ?
5, 8, B00111110, B01001001, B01010101, B01011101, B00001110, // @
4, 8, B01111110, B00010001, B00010001, B01111110, B00000000, // A
4, 8, B01111111, B01001001, B01001001, B00110110, B00000000, // B
4, 8, B00111110, B01000001, B01000001, B00100010, B00000000, // C
4, 8, B01111111, B01000001, B01000001, B00111110, B00000000, // D
4, 8, B01111111, B01001001, B01001001, B01000001, B00000000, // E
4, 8, B01111111, B00001001, B00001001, B00000001, B00000000, // F
4, 8, B00111110, B01000001, B01001001, B01111010, B00000000, // G
4, 8, B01111111, B00001000, B00001000, B01111111, B00000000, // H
3, 8, B01000001, B01111111, B01000001, B00000000, B00000000, // I
4, 8, B00110000, B01000000, B01000001, B00111111, B00000000, // J
4, 8, B01111111, B00001000, B00010100, B01100011, B00000000, // K
4, 8, B01111111, B01000000, B01000000, B01000000, B00000000, // L
5, 8, B01111111, B00000010, B00001100, B00000010, B01111111, // M
5, 8, B01111111, B00000100, B00001000, B00010000, B01111111, // N
4, 8, B00111110, B01000001, B01000001, B00111110, B00000000, // O
4, 8, B01111111, B00001001, B00001001, B00000110, B00000000, // P
4, 8, B00111110, B01000001, B01000001, B10111110, B00000000, // Q
4, 8, B01111111, B00001001, B00001001, B01110110, B00000000, // R
4, 8, B01000110, B01001001, B01001001, B00110010, B00000000, // S
5, 8, B00000001, B00000001, B01111111, B00000001, B00000001, // T
4, 8, B00111111, B01000000, B01000000, B00111111, B00000000, // U
5, 8, B00001111, B00110000, B01000000, B00110000, B00001111, // V
5, 8, B00111111, B01000000, B00111000, B01000000, B00111111, // W
5, 8, B01100011, B00010100, B00001000, B00010100, B01100011, // X
5, 8, B00000111, B00001000, B01110000, B00001000, B00000111, // Y
4, 8, B01100001, B01010001, B01001001, B01000111, B00000000, // Z
2, 8, B01111111, B01000001, B00000000, B00000000, B00000000, // [
4, 8, B00000001, B00000110, B00011000, B01100000, B00000000, // \ backslash
2, 8, B01000001, B01111111, B00000000, B00000000, B00000000, // ]
3, 8, B00000010, B00000001, B00000010, B00000000, B00000000, // hat
4, 8, B01000000, B01000000, B01000000, B01000000, B00000000, // _
2, 8, B00000001, B00000010, B00000000, B00000000, B00000000, // `
4, 8, B00100000, B01010100, B01010100, B01111000, B00000000, // a
4, 8, B01111111, B01000100, B01000100, B00111000, B00000000, // b
4, 8, B00111000, B01000100, B01000100, B00101000, B00000000, // c
4, 8, B00111000, B01000100, B01000100, B01111111, B00000000, // d
4, 8, B00111000, B01010100, B01010100, B00011000, B00000000, // e
3, 8, B00000100, B01111110, B00000101, B00000000, B00000000, // f
4, 8, B10011000, B10100100, B10100100, B01111000, B00000000, // g
4, 8, B01111111, B00000100, B00000100, B01111000, B00000000, // h
3, 8, B01000100, B01111101, B01000000, B00000000, B00000000, // i
4, 8, B01000000, B10000000, B10000100, B01111101, B00000000, // j
4, 8, B01111111, B00010000, B00101000, B01000100, B00000000, // k
3, 8, B01000001, B01111111, B01000000, B00000000, B00000000, // l
5, 8, B01111100, B00000100, B01111100, B00000100, B01111000, // m
4, 8, B01111100, B00000100, B00000100, B01111000, B00000000, // n
4, 8, B00111000, B01000100, B01000100, B00111000, B00000000, // o
4, 8, B11111100, B00100100, B00100100, B00011000, B00000000, // p
4, 8, B00011000, B00100100, B00100100, B11111100, B00000000, // q
4, 8, B01111100, B00001000, B00000100, B00000100, B00000000, // r
4, 8, B01001000, B01010100, B01010100, B00100100, B00000000, // s
3, 8, B00000100, B00111111, B01000100, B00000000, B00000000, // t
4, 8, B00111100, B01000000, B01000000, B01111100, B00000000, // u
5, 8, B00011100, B00100000, B01000000, B00100000, B00011100, // v
5, 8, B00111100, B01000000, B00111100, B01000000, B00111100, // w
5, 8, B01000100, B00101000, B00010000, B00101000, B01000100, // x
4, 8, B10011100, B10100000, B10100000, B01111100, B00000000, // y
3, 8, B01100100, B01010100, B01001100, B00000000, B00000000, // z
3, 8, B00001000, B00110110, B01000001, B00000000, B00000000, // {
1, 8, B01111111, B00000000, B00000000, B00000000, B00000000, // |
3, 8, B01000001, B00110110, B00001000, B00000000, B00000000, // }
4, 8, B00001000, B00000100, B00001000, B00000100, B00000000, // ~
};
const int PIN_DIN = 12;
const int PIN_CS = 10;
const int PIN_CLK = 11;
const int maxInUse = 2;
MaxMatrix m(PIN_DIN, PIN_CS, PIN_CLK, maxInUse);
byte buffer[10];
char string1[] = "Hello, world! ";
void setup()
{
m.init();
m.setIntensity(3);
}
void loop()
{
printStringWithShift(string1, 100);
}
void printCharWithShift(char c, int shift_speed)
{
if(c < 32)
{
return;
}
c -= 32;
memcpy_P(buffer, CH + 7*c, 7);
m.writeSprite(32, 0, buffer);
m.setColumn(32 + buffer[0], 0);
for(int i = 0; i < buffer[0] + 1; i++)
{
delay(shift_speed);
m.shiftLeft(false, false);
}
}
void printStringWithShift(char* s, int shift_speed)
{
while(*s != 0)
{
printCharWithShift(*s, shift_speed);
s++;
}
}
void printString(char* s)
{
int col = 0;
while(*s != 0)
{
if(*s < 32)
{
continue;
}
char c = *s - 32;
memcpy_P(buffer, CH + 7*c, 7);
m.writeSprite(col, 0, buffer);
m.setColumn(col + buffer[0], 0);
col += buffer[0] + 1;
s++;
}
}