Arduino : MAX7219 8x8 LED Matrix Operation without Library

이전 포스트에서 MAX7219의 동작원리에 대해 알아보았습니다. 이번 포스트는

동작 원리대로 코드를 작성하여 8x8 LED Matrix를 구동하는 방법

에 대해 소개합니다. MAX7219의 동작 원리에 궁금하신 분은 아래의 포스트를 참고해주세요.
 

아두이노 #51 MAX7219 8x8 LED Matrix - MAX7219 동작 원리

Arduino : MAX7219 8x8 LED Matrix 동작 원리 이전 포스트에서 8x8 LED Matrix 동작원리와 사용법에 대한 포스트를 작성하였습니다. 이번 포스트는 MAX7219 LED Dot Matrix를 사용하기 전에 MAX7219의 동작 원리..

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아두이노로 MAX7219에 데이터 쓰기

무슨 데이터를 보내야 하는가?

MAX7219와 같은 LED Display Drivers 가 포함된 LED Dot Matrix를 구동하기 위해서는 아래의 LED Display Data와 Option 데이터를 MAX7219로 보내야 합니다. 

MAX7219의 레지스터

어떻게 보내는가?

데이터를 보내는 방법은 데이터시트Timing Diagram을 보면 어떻게 보내는지 알 수 있습니다. MCU(uP)와 MAX7219는 MOSI(DIN), I/O(LOAD/CS), SCK(CLK) 3핀을 이용해서 통신을 합니다. 16bit의 Serial-Data를 CLK의 Rising Edge에 맞춰 데이터를 전송하면 됩니다. 이 데이터를 보내는 동안 LOAD(CS) 핀은 LOW를 유지하고, 16bit 데이터 전송이 완료되면 HIGH로 활성화합니다.  

MAX7219 Timing Diagram

 

8x8 LED Matrix 동작하기

준비물

본 예제의 구성품은 아래와 같습니다.

  • Arduino Uno x 1EA
  • MAX7219 8x8 LED Matrix x 1EA
  • Jumper Wires

하드웨어 연결

위의 구성품은 아래와 같이 연결 하였습니다. 회로도를 참고하셔서 Arduino Uno와 LED Matrix를 연결하시면 됩니다. 오른쪽 그림의 회로도는 예상되는 내부 회로도입니다. 

(좌) 간략한 회로, (우) 내부회로 포함 - 예상
회로 연결 예시

아두이노 코드작성

사진에서는 8x8 LED Matrix 가 4개가 연결된 타입의 모듈을 사용하였지만, 동작 원리와 기본 코드를 이해하기 위해 한 칸만 사용하는 코드입니다. 아래의 코드는 unit8_t A[8] 배열에 저장된 문자 'A'를 출력하는 코드입니다.

#define SCK 13
#define DIN 11
#define LATCH 10

uint8_t A[8] = {
  0b00011000,
  0b00111100,
  0b01100110,
  0b11000011,
  0b11111111,
  0b11111111,
  0b11000011,
  0b11000011
};

void setup(){
  pinMode(SCK, OUTPUT);
  pinMode(DIN, OUTPUT);
  pinMode(LATCH, OUTPUT);
  delay(100);

  write_Max7219(0x09, 0x00); // Decode Mode - No decode for digits
  write_Max7219(0x0a, 0x00); // Intensity - 7/32
  write_Max7219(0x0b, 0x07); // Scan Limit - All Output Port Enable
  write_Max7219(0x0c, 0x01); // Shutdown - Normal Operation
  write_Max7219(0x0f, 0x00); // Display Test
}

void loop(){
  uint8_t i;
  for( i = 1 ; i < 9 ; i++){
    write_Max7219(i, A[i-1]);
  }
}

void write_Max7219(uint8_t address, uint8_t data){
  digitalWrite(LATCH,LOW);
  write_byte(address);          
  write_byte(data);               
  digitalWrite(LATCH,HIGH);
}

void write_byte(uint8_t data){

  uint8_t i;
  for (i = 0; i < 8; i++){
    digitalWrite(DIN, !!(data & (1 << 7 - i)));
    digitalWrite(SCK, HIGH);
    digitalWrite(SCK, LOW);
  }
}

주요 코드 설명

위 코드에서 사용한 write_MAX7219(address, data) 함수 내의 코드는 아래와 같은 역할을 합니다. 

void write_Max7219(uint8_t address, uint8_t data){
  digitalWrite(LATCH,LOW);
  write_byte(address);          
  write_byte(data);               
  digitalWrite(LATCH,HIGH);
}

실행결과

위의 코드를 실행하면 아래 그림과 같이 LED Matrix에 'A'문자가 출력되는 것을 확인할 수 있습니다. 이 코드는 1개의 LED Matrix 모듈 동작 기준 코드로 프로그램을 실행하면 4개의 LED Matrix에 동일한 화면이 출력됩니다.

코드 실행 결과

부록 : Shiftout() 함수를 사용한 코드

위의 코드에서 아두이노에서 제공하는 Shiftout() 함수를 사용하면 아래와 같이 좀 더 간결한 코드 작성이 가능합니다. shiftout() 함수 설명이 필요하면 아래의 포스트를 참고해주세요.

 

아두이노 강좌 #19 shiftOut() 함수 파헤치기

Arduino shiftOut() 함수 파헤치기 아두이노에서 시리얼 인터페이스를 가진 장치를 제어하기 위해 shiftOut() 함수를 사용 할 수 있습니다. shiftOut() 는 기본적으로 SPI 와 통신 방식이 동일하지만, Software.

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#define SCK 13
#define DIN 11
#define LATCH 10

unsigned char matrixHeart[8] = {
    0b00000000, 
    0b01100110, 
    0b11111111, 
    0b11111111,
    0b11111111,
    0b01111110,
    0b00111100,
    0b00011000,
};

void setup(){
  pinMode(SCK, OUTPUT);
  pinMode(DIN, OUTPUT);
  pinMode(LATCH, OUTPUT);

  write_Max7219(0x09, 0x00); // Decode Mode - No decode for digits
  write_Max7219(0x0a, 0x01); // Intensity - 7/32
  write_Max7219(0x0b, 0x07); // Scan Limit - All Output Port Enable
  write_Max7219(0x0c, 0x01); // Shutdown - Normal Operation
  write_Max7219(0x0f, 0x00); // Display Test

  delay(50);
}

void loop(){
  uint8_t i;
  for( i = 1 ; i < 9 ; i++){
    write_Max7219(i, matrixHeart[i-1]);
  }
  delay(100);
}

void write_Max7219(uint8_t address, uint8_t data){
  digitalWrite(LATCH,LOW);
  shiftOut(DIN, SCK, MSBFIRST, address);
  shiftOut(DIN, SCK, MSBFIRST, data);            
  digitalWrite(LATCH,HIGH);
}

마무리

이번 포스트는 MAX7219를 사용한 도트메트릭스 기초 사용 방법을 소개하였습니다. 이후 포스트는 4개의 LED Matrix 표시 방법과, 다른 기능들을 함께 사용하기 위해 사용할 수 있는 코드 작성법에 대해 소개할 예정입니다. 

끝까지 읽어 주셔서 감사합니다.^^

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