아두이노 #55-1 32x8 LED Matrix 시리얼 통신으로 텍스트 스크롤하기 - 라이브러리 없이
Lucy 2023
2020. 12. 4. 00:39
Arduino 32x8 LED Matrix Scrolling via Serial Port
지난 포스트에서 32x8 LED 매트릭스 스크롤 원리와 라이브러리 없이 동작하는 코드를 소개하였습니다. 이번 포스트는 지난 포스트의 코드를 수정하여
시리얼 통신으로 표시 문자를 제어하는 방법
을 소개합니다. LED Matrix를 위한 좋은 라이브러리는 많지만, 동작 원리를 이해하기 위해 작성한 글입니다.시리얼 통신으로 LED 매트릭스 텍스트 출력
회로 구성
회로 구성은 지난 포스트와 동일합니다. Arduino Uno 보드의 13, 11, 10번핀을 LED Matrix의 CLK, DIN, CS핀에 연결합니다.
아두이노 코드
아래의 코드는 시리얼 통신으로 한 문장(문자열의 끝이 '\n')이 입력되면 입력받은 문자열을 LED 매트릭스로 출력합니다. 입력 문자열이 4글자를 초과하는 경우에만 스크롤합니다.
#define SCK 13
#define DIN 11
#define LATCH 10
#define TEXTBUFFERLENGTH 40
#define MODULESIZE 4 /* Module Number */
#define SCROLLSPEED 50
String string = "Input String.."; /* Input String to Display */
int stringLength;
uint8_t stringBuff[TEXTBUFFERLENGTH][8];
uint8_t displayBuff[MODULESIZE][8]; /* Display Data Buffer */
boolean scrollFlag = false;
int scrollTIme = SCROLLSPEED;
boolean recFlag = false; /* 시리얼 통신 한문장이 수신되면 활성화 */
String recString; /* 시리얼 통신으로 받은 문자열을 저장 */
boolean resetFlag = false; /* LED Matrix 에 표시할 데이터가 변경되야 하는 경우 활성화*/
/* Reference : https://github.com/dhepper/font8x8/blob/master/font8x8_basic.h */
const uint8_t font[128][8] PROGMEM = {
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+0000 (nul)
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+0001
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+0002
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+0003
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+0004
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+0005
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+0006
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+0007
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+0008
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+0009
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+000A
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+000B
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+000C
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+000D
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+000E
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+000F
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+0010
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+0011
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+0012
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+0013
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+0014
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+0015
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+0016
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+0017
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+0018
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+0019
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+001A
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+001B
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+001C
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+001D
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+001E
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+001F
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+0020 (space)
{ 0x18, 0x3C, 0x3C, 0x18, 0x18, 0x00, 0x18, 0x00}, // U+0021 (!)
{ 0x36, 0x36, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+0022 (")
{ 0x36, 0x36, 0x7F, 0x36, 0x7F, 0x36, 0x36, 0x00}, // U+0023 (#)
{ 0x0C, 0x3E, 0x03, 0x1E, 0x30, 0x1F, 0x0C, 0x00}, // U+0024 ($)
{ 0x00, 0x63, 0x33, 0x18, 0x0C, 0x66, 0x63, 0x00}, // U+0025 (%)
{ 0x1C, 0x36, 0x1C, 0x6E, 0x3B, 0x33, 0x6E, 0x00}, // U+0026 (&)
{ 0x06, 0x06, 0x03, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+0027 (')
{ 0x18, 0x0C, 0x06, 0x06, 0x06, 0x0C, 0x18, 0x00}, // U+0028 (()
{ 0x06, 0x0C, 0x18, 0x18, 0x18, 0x0C, 0x06, 0x00}, // U+0029 ())
{ 0x00, 0x66, 0x3C, 0xFF, 0x3C, 0x66, 0x00, 0x00}, // U+002A (*)
{ 0x00, 0x0C, 0x0C, 0x3F, 0x0C, 0x0C, 0x00, 0x00}, // U+002B (+)
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x0C, 0x06}, // U+002C (,)
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x3F, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+002D (-)
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x0C, 0x00}, // U+002E (.)
{ 0x60, 0x30, 0x18, 0x0C, 0x06, 0x03, 0x01, 0x00}, // U+002F (/)
{ 0x3E, 0x63, 0x73, 0x7B, 0x6F, 0x67, 0x3E, 0x00}, // U+0030 (0)
{ 0x0C, 0x0E, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x3F, 0x00}, // U+0031 (1)
{ 0x1E, 0x33, 0x30, 0x1C, 0x06, 0x33, 0x3F, 0x00}, // U+0032 (2)
{ 0x1E, 0x33, 0x30, 0x1C, 0x30, 0x33, 0x1E, 0x00}, // U+0033 (3)
{ 0x38, 0x3C, 0x36, 0x33, 0x7F, 0x30, 0x78, 0x00}, // U+0034 (4)
{ 0x3F, 0x03, 0x1F, 0x30, 0x30, 0x33, 0x1E, 0x00}, // U+0035 (5)
{ 0x1C, 0x06, 0x03, 0x1F, 0x33, 0x33, 0x1E, 0x00}, // U+0036 (6)
{ 0x3F, 0x33, 0x30, 0x18, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x00}, // U+0037 (7)
{ 0x1E, 0x33, 0x33, 0x1E, 0x33, 0x33, 0x1E, 0x00}, // U+0038 (8)
{ 0x1E, 0x33, 0x33, 0x3E, 0x30, 0x18, 0x0E, 0x00}, // U+0039 (9)
{ 0x00, 0x0C, 0x0C, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x0C, 0x00}, // U+003A (:)
{ 0x00, 0x0C, 0x0C, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x0C, 0x06}, // U+003B (//)
{ 0x18, 0x0C, 0x06, 0x03, 0x06, 0x0C, 0x18, 0x00}, // U+003C (<)
{ 0x00, 0x00, 0x3F, 0x00, 0x00, 0x3F, 0x00, 0x00}, // U+003D (=)
{ 0x06, 0x0C, 0x18, 0x30, 0x18, 0x0C, 0x06, 0x00}, // U+003E (>)
{ 0x1E, 0x33, 0x30, 0x18, 0x0C, 0x00, 0x0C, 0x00}, // U+003F (?)
{ 0x3E, 0x63, 0x7B, 0x7B, 0x7B, 0x03, 0x1E, 0x00}, // U+0040 (@)
{ 0x0C, 0x1E, 0x33, 0x33, 0x3F, 0x33, 0x33, 0x00}, // U+0041 (A)
{ 0x3F, 0x66, 0x66, 0x3E, 0x66, 0x66, 0x3F, 0x00}, // U+0042 (B)
{ 0x3C, 0x66, 0x03, 0x03, 0x03, 0x66, 0x3C, 0x00}, // U+0043 (C)
{ 0x1F, 0x36, 0x66, 0x66, 0x66, 0x36, 0x1F, 0x00}, // U+0044 (D)
{ 0x7F, 0x46, 0x16, 0x1E, 0x16, 0x46, 0x7F, 0x00}, // U+0045 (E)
{ 0x7F, 0x46, 0x16, 0x1E, 0x16, 0x06, 0x0F, 0x00}, // U+0046 (F)
{ 0x3C, 0x66, 0x03, 0x03, 0x73, 0x66, 0x7C, 0x00}, // U+0047 (G)
{ 0x33, 0x33, 0x33, 0x3F, 0x33, 0x33, 0x33, 0x00}, // U+0048 (H)
{ 0x1E, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x1E, 0x00}, // U+0049 (I)
{ 0x78, 0x30, 0x30, 0x30, 0x33, 0x33, 0x1E, 0x00}, // U+004A (J)
{ 0x67, 0x66, 0x36, 0x1E, 0x36, 0x66, 0x67, 0x00}, // U+004B (K)
{ 0x0F, 0x06, 0x06, 0x06, 0x46, 0x66, 0x7F, 0x00}, // U+004C (L)
{ 0x63, 0x77, 0x7F, 0x7F, 0x6B, 0x63, 0x63, 0x00}, // U+004D (M)
{ 0x63, 0x67, 0x6F, 0x7B, 0x73, 0x63, 0x63, 0x00}, // U+004E (N)
{ 0x1C, 0x36, 0x63, 0x63, 0x63, 0x36, 0x1C, 0x00}, // U+004F (O)
{ 0x3F, 0x66, 0x66, 0x3E, 0x06, 0x06, 0x0F, 0x00}, // U+0050 (P)
{ 0x1E, 0x33, 0x33, 0x33, 0x3B, 0x1E, 0x38, 0x00}, // U+0051 (Q)
{ 0x3F, 0x66, 0x66, 0x3E, 0x36, 0x66, 0x67, 0x00}, // U+0052 (R)
{ 0x1E, 0x33, 0x07, 0x0E, 0x38, 0x33, 0x1E, 0x00}, // U+0053 (S)
{ 0x3F, 0x2D, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x1E, 0x00}, // U+0054 (T)
{ 0x33, 0x33, 0x33, 0x33, 0x33, 0x33, 0x3F, 0x00}, // U+0055 (U)
{ 0x33, 0x33, 0x33, 0x33, 0x33, 0x1E, 0x0C, 0x00}, // U+0056 (V)
{ 0x63, 0x63, 0x63, 0x6B, 0x7F, 0x77, 0x63, 0x00}, // U+0057 (W)
{ 0x63, 0x63, 0x36, 0x1C, 0x1C, 0x36, 0x63, 0x00}, // U+0058 (X)
{ 0x33, 0x33, 0x33, 0x1E, 0x0C, 0x0C, 0x1E, 0x00}, // U+0059 (Y)
{ 0x7F, 0x63, 0x31, 0x18, 0x4C, 0x66, 0x7F, 0x00}, // U+005A (Z)
{ 0x1E, 0x06, 0x06, 0x06, 0x06, 0x06, 0x1E, 0x00}, // U+005B ([)
{ 0x03, 0x06, 0x0C, 0x18, 0x30, 0x60, 0x40, 0x00}, // U+005C (\)
{ 0x1E, 0x18, 0x18, 0x18, 0x18, 0x18, 0x1E, 0x00}, // U+005D (])
{ 0x08, 0x1C, 0x36, 0x63, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+005E (^)
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF}, // U+005F (_)
{ 0x0C, 0x0C, 0x18, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+0060 (`)
{ 0x00, 0x00, 0x1E, 0x30, 0x3E, 0x33, 0x6E, 0x00}, // U+0061 (a)
{ 0x07, 0x06, 0x06, 0x3E, 0x66, 0x66, 0x3B, 0x00}, // U+0062 (b)
{ 0x00, 0x00, 0x1E, 0x33, 0x03, 0x33, 0x1E, 0x00}, // U+0063 (c)
{ 0x38, 0x30, 0x30, 0x3e, 0x33, 0x33, 0x6E, 0x00}, // U+0064 (d)
{ 0x00, 0x00, 0x1E, 0x33, 0x3f, 0x03, 0x1E, 0x00}, // U+0065 (e)
{ 0x1C, 0x36, 0x06, 0x0f, 0x06, 0x06, 0x0F, 0x00}, // U+0066 (f)
{ 0x00, 0x00, 0x6E, 0x33, 0x33, 0x3E, 0x30, 0x1F}, // U+0067 (g)
{ 0x07, 0x06, 0x36, 0x6E, 0x66, 0x66, 0x67, 0x00}, // U+0068 (h)
{ 0x0C, 0x00, 0x0E, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x1E, 0x00}, // U+0069 (i)
{ 0x30, 0x00, 0x30, 0x30, 0x30, 0x33, 0x33, 0x1E}, // U+006A (j)
{ 0x07, 0x06, 0x66, 0x36, 0x1E, 0x36, 0x67, 0x00}, // U+006B (k)
{ 0x0E, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x1E, 0x00}, // U+006C (l)
{ 0x00, 0x00, 0x33, 0x7F, 0x7F, 0x6B, 0x63, 0x00}, // U+006D (m)
{ 0x00, 0x00, 0x1F, 0x33, 0x33, 0x33, 0x33, 0x00}, // U+006E (n)
{ 0x00, 0x00, 0x1E, 0x33, 0x33, 0x33, 0x1E, 0x00}, // U+006F (o)
{ 0x00, 0x00, 0x3B, 0x66, 0x66, 0x3E, 0x06, 0x0F}, // U+0070 (p)
{ 0x00, 0x00, 0x6E, 0x33, 0x33, 0x3E, 0x30, 0x78}, // U+0071 (q)
{ 0x00, 0x00, 0x3B, 0x6E, 0x66, 0x06, 0x0F, 0x00}, // U+0072 (r)
{ 0x00, 0x00, 0x3E, 0x03, 0x1E, 0x30, 0x1F, 0x00}, // U+0073 (s)
{ 0x08, 0x0C, 0x3E, 0x0C, 0x0C, 0x2C, 0x18, 0x00}, // U+0074 (t)
{ 0x00, 0x00, 0x33, 0x33, 0x33, 0x33, 0x6E, 0x00}, // U+0075 (u)
{ 0x00, 0x00, 0x33, 0x33, 0x33, 0x1E, 0x0C, 0x00}, // U+0076 (v)
{ 0x00, 0x00, 0x63, 0x6B, 0x7F, 0x7F, 0x36, 0x00}, // U+0077 (w)
{ 0x00, 0x00, 0x63, 0x36, 0x1C, 0x36, 0x63, 0x00}, // U+0078 (x)
{ 0x00, 0x00, 0x33, 0x33, 0x33, 0x3E, 0x30, 0x1F}, // U+0079 (y)
{ 0x00, 0x00, 0x3F, 0x19, 0x0C, 0x26, 0x3F, 0x00}, // U+007A (z)
{ 0x38, 0x0C, 0x0C, 0x07, 0x0C, 0x0C, 0x38, 0x00}, // U+007B ({)
{ 0x18, 0x18, 0x18, 0x00, 0x18, 0x18, 0x18, 0x00}, // U+007C (|)
{ 0x07, 0x0C, 0x0C, 0x38, 0x0C, 0x0C, 0x07, 0x00}, // U+007D (})
{ 0x6E, 0x3B, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, // U+007E (~)
{ 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00} // U+007F
};
void setup(){
pinMode(SCK, OUTPUT);
pinMode(DIN, OUTPUT);
pinMode(LATCH, OUTPUT);
Serial.begin(115200);
write_Max7219(0x09, 0x00); // Decode Mode - No decode for digits
write_Max7219(0x0a, 0x01); // Intensity - 1/32
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);
reset_StringBuff();
}
void loop(){
unsigned long now = millis();
static unsigned long pastTime;
if(now-pastTime >= scrollTIme){
if(scrollFlag){
pastTime = now;
static int index;
static int shiftCount;
if(resetFlag){
resetFlag = false;
index = 0;
shiftCount = 0;
}
for(int i = 0 ; i < MODULESIZE ; i++){
for(int j = 0 ; j < 8 ; j++){
displayBuff[i][j] = (stringBuff[index+i][j] >> shiftCount) | stringBuff[index+i+1][j] << 8 - shiftCount;
}
}
shiftCount++;
if(shiftCount == 8){
shiftCount = 0;
index++;
}
if(index > stringLength + 5){
index = 0;
}
if(scrollTIme < 55){
write_Max7219(0x0c, 0x00);
display_Max7219();
write_Max7219(0x0c, 0x01);
}
else{
display_Max7219();
}
}
}
if(recFlag){
recFlag = false;
reset_StringBuff();
}
}
void write_Max7219(uint8_t address, uint8_t data){
digitalWrite(LATCH,LOW);
for(int i = 0 ; i < MODULESIZE ; i++){
shiftOut(DIN, SCK, MSBFIRST, address);
shiftOut(DIN, SCK, MSBFIRST, data);
}
digitalWrite(LATCH,HIGH);
}
void display_Max7219(){
for( int rowNumber = 1 ; rowNumber < 9 ; rowNumber++){
digitalWrite(LATCH,LOW);
for( int columnData = 0 ; columnData < MODULESIZE ; columnData++){
shiftOut(DIN, SCK, MSBFIRST, rowNumber);
shiftOut(DIN, SCK, LSBFIRST, displayBuff[columnData][rowNumber - 1]);
}
digitalWrite(LATCH,HIGH);
}
}
void reset_StringBuff(){
stringLength = string.length();
for(int i = 0 ; i < TEXTBUFFERLENGTH ; i++){
for(int j = 0 ; j < 8 ; j++){
stringBuff[i][j] = 0b00;
}
}
if(stringLength > 4){
scrollFlag = true;
for(int i = 5 ; i < stringLength + 5 ; i++){
for(int j = 0 ; j < 8 ; j++){
stringBuff[i][j] = pgm_read_byte(&(font[string.charAt(i-5)][j]));
}
}
}
else{
scrollFlag = false;
for(int i = 0 ; i < MODULESIZE ; i++){
for(int j = 0 ; j < 8 ; j++){
displayBuff[i][j] = pgm_read_byte(&(font[string.charAt(i)][j]));
display_Max7219();
}
}
}
string = "";
resetFlag = true;
}
void serialEvent(){
char c = (char)Serial.read();
if((c != '\n')&&(c != '\r')){
recString += c;
}
if(c == '\n'){
string = recString;
recString = "";
recFlag = true;
}
}코드 설명
위 코드에서 주요하게 변경/추가된 포인트만 대략적으로 설명합니다.
void serialEvent()
void serialEvent() 함수는 시리얼 통신이 수신되는 경우 실행되는 인터럽트 서비스 루틴 함수입니다. 시리얼 통신으로 데이터가 오게 되면 recString 변수에 문자열을 저장합니다. 캐리지 리턴('\r'), 라인피드('\n')는 무시합니다. 라인피드가 입력되면 string 변수에 지금까지 수신한 문자열을 입력하고 recFlag를 활성화 합니다. recFlag는 새로운 한 문자열이 도착했음을 의미합니다.
void serialEvent(){
char c = (char)Serial.read();
if((c != '\n')&&(c != '\r')){
recString += c;
}
if(c == '\n'){
string = recString;
recString = "";
recFlag = true;
}
}loop() 문 내의 if(recFlag)
loop() 문 내의 if(recFlag)는 시리얼 통신으로 문자열 수신이 완료되면 실행되는 조건문입니다. recFlag가 TRUE인 경우 reset_StringBuff() 함수를 호출합니다. 이 함수는 stringBuff를 초기화 하고 새로운 데이터로 변경하는 함수입니다.
if(recFlag){
recFlag = false;
reset_StringBuff();
}
실행 결과
위 코드를 실행하면 아래 영상과 같이 시리얼 모니터 프로그램으로 제어가 가능합니다. 위 코드를 사용하기 위해 사용하는 시리얼 통신 프로그램에서 엔터 입력 시 케리지 리턴과 라인피드('\r\n')가 입력되도록 설정을 하셔야 합니다. Putty에서 엔터 입력 시 케리지 리턴과 라인피드 입력하는 방법은 아래의 링크를 참조해주세요.
아두이노 코딩 : 엔터 입력시(문장단위) Serial Echo 프로그램, Putty 로 CR+LF 전송
Arduino Uno Echo Behavior When Entering an Enter Key 아두이노에서 엔터 입력시 Echo 동작을 수행하는 프로그램 예제 입니다. 문장 단위로 메세지를 입력, 또는 특정 문자 입력까지 데이터를 받아 처리 하고..
juahnpop.tistory.com
마무리
이번 포스트에서 시리얼 통신으로 LED 매트릭스에 텍스트 스크롤 하는 방법에 대해 소개하였습니다. LED Matrix를 구현하기 위해 이와 같이 코드를 직접 작성할 이유는 전혀 없습니다. 가독성 좋은 폰트로 간단히 구현할 수 있는 라이브러리들이 너무나 많습니다. 단순히, LED Matrix의 동작 원리를 이해하는 차원에서 작성하였습니다.
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