多块 8x8 LED Matrix 的级连方法#

电路连接图#

这是 SPI 菊花链式的连接方法，能够在不增加 CS 连的情况下，同时连接多个 SPI 从设备。

wiring generic max7219 led display module with arduino

工作时序#

为了让叙述更简洁，先从2块级连屏开始。如何将两块屏的不同的控制字分别发送到不同的 SPI 从设备？其工作注程为：

  1. CS拉低；

  2. 发送第1块屏的16 bit 控制字；

  3. 发送第2块屏的16 bit 控制字；

  4. CS拉高

对应的时序图为:

image-20230609085209711

附: WaveDrom 绘图原代码 [1]

{signal: [
  {name: 'CLK', wave: 'p.................................'},
  {name: 'CS', wave:  '10...............................1'},
  {name: 'DIN', wave: 'z=.......=.......=.......=.......z', data:"BLK1-addr BLK1-data BLK2-addr BLK2-data"}
]}

分析说明

控制一个LED 矩阵需要 16 bit [2]，控制两个LED 矩阵需要 32 bit。需要注意的是，CS 信号在发送32 bit 之前拉低，发送完32bit 后拉高，中间不能拉高。这样，前后各16bit的控制字正好分别到达 BLK1 和 BLK2，此时 CS 拉高，两个控制字各写入自己的 16 bit 控制字，实现了两个不同控制字的写入。

反之，如果每发送16位将CS拉高一次，那么会造成第二个 CS 信号有效时，覆盖上一次发送的控制字。这样的结果是，两个控制字交替控制第一块屏，第2块屏只是第一块屏的 16 bit 延时镜象。

8 块 LED 屏级连#

如果是更多块 LED 屏，方法将和两块屏的级连方法相似。以8块屏为例，发送流程是:

  1. CS拉低；

  2. 发送第1块屏的16 bit 控制字；

  3. 发送第2块屏的16 bit 控制字；

  4. 发送第3块屏的16 bit 控制字；

  5. 发送第4块屏的16 bit 控制字；

  6. 发送第5块屏的16 bit 控制字；

  7. 发送第6块屏的16 bit 控制字；

  8. 发送第7块屏的16 bit 控制字；

  9. 发送第8块屏的16 bit 控制字；

  10. CS拉高

屏幕连接与显示顺序#

此图是第1幅图逆时针旋转 90 度之后的结果，并用 1,2,3,4标注了每块屏的序号。在这种连接顺序下，顺序发出内容分别为 1,2,3,4 的控制字，那么它们将正好分别按图中标注的顺序显示，即第1块屏显示数字1，最后1块屏显示数字4。

这是因为，屏幕 1 离 Arduino 最远（中间间隔了3块屏），同时内容 1 也最先发出。当顺序发完内容分别为 1,2,3,4 的控制字后，控制字1正好通过多次移位 (比第1块屏多移3块屏的距离) 到达了屏幕1，控制字2正好到达了屏幕2，控制字3正好到达了屏幕3，最后发送的控制字4刚好到达了屏幕4，达到了一一对应的效果。于是，如果在连接上按照这个顺序，那么程序代码中发送的第1块内容就会显示在最左边的第1块屏，与人的阅读习惯一致，不用再在代码中费力调整顺序，更加方便。这也就解释了市面上已合并在一起的屏幕为什么者是“数据入口(DIN)在右边，出口(DOUT)在左边”这种设计。

Wiring-Generic-MAX7219-LED-Display-Module-with-Arduino-2

讨论#

菊链虽然比较节省连接线的数量，但是却会有较大的数量延迟。例如，对于8块 Dot Led Matrix，更新屏幕显式内容时，要发送的控制字的长度为 16 字节，远高于单独控一个屏时的发送长度。

当只需要更新指定屏幕的显示内容时，使用 No-op 控制字。

如何先程序能够通用于1块、2块、4块、8块屏需要一些技巧。同时可能还要考虑到种种不同的屏幕的连接顺序，以及字模的方向是如休定义的。