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高(gao)效提升控制效率(lv) | 基(ji)于ACM32 MCU的(de)LED燈(deng)箱控制器方案
前言
LED燈箱上各(ge)種(zhong)文字、圖案有(you)序跳躍、交替輝映，產生強烈(lie)的視覺沖擊力，被廣泛應(ying)用(yong)于商場(chang)、美容美發、賓館、娛樂(le)場(chang)所等地方。
鎖(suo)存(cun)器的工作原理
在(zai)(zai)LED和(he)數碼管顯(xian)示(shi)(shi)(shi)方面(mian)，要(yao)維持(chi)一個數據(ju)的(de)顯(xian)示(shi)(shi)(shi)，往(wang)往(wang)要(yao)持(chi)續的(de)快速(su)的(de)刷新(xin)。尤其是在(zai)(zai)四段八(ba)位數碼管等這些要(yao)選通的(de)顯(xian)示(shi)(shi)(shi)設備上。在(zai)(zai)人類能夠接受(shou)的(de)刷新(xin)頻率之內，大(da)概每三十毫秒就(jiu)要(yao)刷新(xin)一次。這就(jiu)大(da)大(da)占用了(le)處(chu)理(li)(li)(li)器(qi)的(de)處(chu)理(li)(li)(li)時間，消耗(hao)了(le)處(chu)理(li)(li)(li)器(qi)的(de)處(chu)理(li)(li)(li)能力，還浪費了(le)處(chu)理(li)(li)(li)器(qi)的(de)功(gong)耗(hao)。
鎖(suo)存(cun)(cun)(cun)器的(de)(de)(de)使用可(ke)(ke)(ke)以大大的(de)(de)(de)緩解處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)器在(zai)這方(fang)面的(de)(de)(de)壓力。當(dang)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)器把數據(ju)傳(chuan)輸到鎖(suo)存(cun)(cun)(cun)器并將(jiang)其(qi)鎖(suo)存(cun)(cun)(cun)后，鎖(suo)存(cun)(cun)(cun)器的(de)(de)(de)輸出引(yin)腳便(bian)會一(yi)直保持數據(ju)狀態直到下(xia)一(yi)次鎖(suo)存(cun)(cun)(cun)新的(de)(de)(de)數據(ju)為止。這樣(yang)在(zai)數碼管的(de)(de)(de)顯(xian)示內(nei)容不變(bian)之(zhi)前(qian)，處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)器的(de)(de)(de)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)時間和IO引(yin)腳便(bian)可(ke)(ke)(ke)以釋放。可(ke)(ke)(ke)以看出，處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)器處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)時間僅限(xian)于顯(xian)示內(nei)容發生(sheng)變(bian)化的(de)(de)(de)時候，這在(zai)整個顯(xian)示時間上只(zhi)是非(fei)常(chang)少的(de)(de)(de)一(yi)個部分。而處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)器在(zai)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)完后可(ke)(ke)(ke)以有更多的(de)(de)(de)時間來執行其(qi)他的(de)(de)(de)任(ren)務。這就是鎖(suo)存(cun)(cun)(cun)器在(zai)LED和數碼管顯(xian)示方(fang)面的(de)(de)(de)作用：節省(sheng)了(le)寶(bao)貴的(de)(de)(de)MCU時間。
LED單元(yuan)板(ban)的(de)(de)最(zui)基本(ben)元(yuan)件74HC595是8位串行移位寄存(cun)器和8位存(cun)儲/輸(shu)出(chu)(chu)寄存(cun)器組成，移位寄存(cun)器負(fu)責(ze)在時鐘(zhong)脈沖(chong)的(de)(de)每(mei)個上(shang)升沿接收輸(shu)入(ru)的(de)(de)數(shu)(shu)據，而(er)存(cun)儲/輸(shu)出(chu)(chu)寄存(cun)器負(fu)責(ze)將(jiang)輸(shu)入(ru)的(de)(de)8bit數(shu)(shu)據并(bing)行輸(shu)出(chu)(chu)到引腳（Q0~Q7）。因此適當的(de)(de)設計(ji)MCU的(de)(de)SPI和LED單元(yuan)板(ban)的(de)(de)連接可以高速(su)將(jiang)顯(xian)示數(shu)(shu)據傳送到LED顯(xian)示屏。顯(xian)然(ran)將(jiang)MCU的(de)(de)一(yi)個SPI模塊對應于(yu)LED單元(yuan)板(ban)的(de)(de)一(yi)條掃描(miao)線(xian)(xian)可最(zui)大限度(du)(du)發(fa)揮SPI的(de)(de)速(su)度(du)(du)優(you)勢。對于(yu)一(yi)個掃描(miao)線(xian)(xian)不(bu)多而(er)每(mei)條掃描(miao)線(xian)(xian)又(you)很長的(de)(de)情況下(超(chao)長LED條屏)，使用(yong)SPI對應于(yu)單元(yuan)板(ban)的(de)(de)一(yi)條掃描(miao)線(xian)(xian)可輸(shu)出(chu)(chu)速(su)度(du)(du)高達系(xi)統時鐘(zhong)的(de)(de)1/4或更高。
74HC595引腳圖
LED燈箱控制(zhi)器方案
上海航芯(xin)(xin)LED燈(deng)箱控(kong)(kong)制器方(fang)案以ACM32F070CBT7為主控(kong)(kong)芯(xin)(xin)片(pian)，主頻(pin)64MHz，128KB eFlash和32KB SRAM，帶有兩路(lu)高(gao)達50Mbps的SPI接口。SPI模(mo)塊(kuai)支持(chi)1線(xian)、2線(xian)、4線(xian)傳輸模(mo)式(shi)，在4線(xian)傳輸模(mo)式(shi)下，每個(ge)(ge)時(shi)鐘周(zhou)期(qi)可同時(shi)輸出(chu)4bit數據，每根(gen)SPI數據線(xian)可作為一(yi)路(lu)鎖存器的串行(xing)輸入，因此一(yi)個(ge)(ge)SPI模(mo)塊(kuai)可同時(shi)輸出(chu)控(kong)(kong)制32個(ge)(ge)LED或(huo)者數碼管的引腳，大(da)大(da)的提高(gao)了控(kong)(kong)制效率，可以為MCU節省大(da)量的時(shi)間(jian)去處(chu)理其他任務(wu)。
SPI四線模式時序圖
LED燈箱控制器方案框圖
