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高效提升控制效率 | 基于ACM32 MCU的LED燈箱(xiang)控制器方案
前(qian)言(yan)
LED燈箱(xiang)上各種文字(zi)、圖案有(you)序跳躍、交(jiao)替輝映，產生強烈的(de)視(shi)覺沖擊(ji)力(li)，被廣泛應用于商場、美容美發(fa)、賓館、娛(yu)樂場所等地方。
鎖存器的工作原理
在LED和數碼管顯示(shi)方面(mian)，要(yao)維持一個數據的(de)顯示(shi)，往(wang)往(wang)要(yao)持續的(de)快(kuai)速(su)的(de)刷新(xin)。尤(you)其是在四段八位數碼管等這(zhe)些要(yao)選通的(de)顯示(shi)設備上。在人類能(neng)夠接受(shou)的(de)刷新(xin)頻率之內，大概每三十毫秒就(jiu)要(yao)刷新(xin)一次。這(zhe)就(jiu)大大占用了(le)處理(li)器的(de)處理(li)時間，消耗了(le)處理(li)器的(de)處理(li)能(neng)力(li)，還浪費了(le)處理(li)器的(de)功耗。
鎖存器的(de)(de)使用(yong)可以大(da)大(da)的(de)(de)緩解(jie)處理(li)(li)(li)(li)器在(zai)這(zhe)方(fang)(fang)面的(de)(de)壓力(li)。當處理(li)(li)(li)(li)器把數據傳輸到(dao)鎖存器并將其鎖存后，鎖存器的(de)(de)輸出(chu)引腳便(bian)會一(yi)(yi)(yi)直(zhi)保持(chi)數據狀態直(zhi)到(dao)下一(yi)(yi)(yi)次鎖存新的(de)(de)數據為止。這(zhe)樣在(zai)數碼管(guan)的(de)(de)顯(xian)示(shi)(shi)內(nei)容(rong)不變之前，處理(li)(li)(li)(li)器的(de)(de)處理(li)(li)(li)(li)時(shi)(shi)間(jian)和(he)IO引腳便(bian)可以釋放(fang)。可以看出(chu)，處理(li)(li)(li)(li)器處理(li)(li)(li)(li)的(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)僅限于顯(xian)示(shi)(shi)內(nei)容(rong)發生變化的(de)(de)時(shi)(shi)候，這(zhe)在(zai)整個(ge)顯(xian)示(shi)(shi)時(shi)(shi)間(jian)上只是(shi)非常少的(de)(de)一(yi)(yi)(yi)個(ge)部分。而處理(li)(li)(li)(li)器在(zai)處理(li)(li)(li)(li)完后可以有(you)更多的(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)來(lai)執行其他的(de)(de)任務。這(zhe)就(jiu)是(shi)鎖存器在(zai)LED和(he)數碼管(guan)顯(xian)示(shi)(shi)方(fang)(fang)面的(de)(de)作用(yong)：節省了寶貴的(de)(de)MCU時(shi)(shi)間(jian)。
LED單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)板的(de)(de)(de)最基本元(yuan)(yuan)件74HC595是8位串行移位寄(ji)存(cun)器和8位存(cun)儲/輸出(chu)寄(ji)存(cun)器組成(cheng)，移位寄(ji)存(cun)器負責在(zai)時鐘脈沖的(de)(de)(de)每個(ge)上升沿接(jie)收輸入的(de)(de)(de)數(shu)據(ju)，而存(cun)儲/輸出(chu)寄(ji)存(cun)器負責將(jiang)輸入的(de)(de)(de)8bit數(shu)據(ju)并行輸出(chu)到引腳（Q0~Q7）。因此適當的(de)(de)(de)設計MCU的(de)(de)(de)SPI和LED單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)板的(de)(de)(de)連(lian)接(jie)可以高速將(jiang)顯示(shi)數(shu)據(ju)傳送到LED顯示(shi)屏。顯然將(jiang)MCU的(de)(de)(de)一(yi)個(ge)SPI模(mo)塊對(dui)應(ying)于LED單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)板的(de)(de)(de)一(yi)條掃描(miao)線(xian)可最大(da)限度發揮SPI的(de)(de)(de)速度優勢。對(dui)于一(yi)個(ge)掃描(miao)線(xian)不多而每條掃描(miao)線(xian)又(you)很長的(de)(de)(de)情況下(超長LED條屏)，使(shi)用SPI對(dui)應(ying)于單(dan)(dan)元(yuan)(yuan)板的(de)(de)(de)一(yi)條掃描(miao)線(xian)可輸出(chu)速度高達系(xi)統(tong)時鐘的(de)(de)(de)1/4或更高。
74HC595引腳圖
LED燈箱(xiang)控制器(qi)方案
上海航芯LED燈箱控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)方(fang)案(an)以ACM32F070CBT7為(wei)主(zhu)控(kong)芯片，主(zhu)頻64MHz，128KB eFlash和32KB SRAM，帶有兩路高達50Mbps的SPI接口。SPI模(mo)塊(kuai)支持1線、2線、4線傳輸(shu)模(mo)式，在(zai)4線傳輸(shu)模(mo)式下，每個(ge)時鐘周期可同(tong)時輸(shu)出4bit數(shu)據(ju)，每根(gen)SPI數(shu)據(ju)線可作(zuo)為(wei)一路鎖存器(qi)(qi)的串(chuan)行(xing)輸(shu)入，因此一個(ge)SPI模(mo)塊(kuai)可同(tong)時輸(shu)出控(kong)制(zhi)(zhi)32個(ge)LED或者數(shu)碼管的引腳，大(da)大(da)的提高了控(kong)制(zhi)(zhi)效率，可以為(wei)MCU節(jie)省大(da)量的時間去處理(li)其(qi)他任務。
SPI四線模式時序圖
LED燈箱控制器方案框圖
