从零开始写驱动——vfd专用驱动芯片HT16514并行驱动程序编写

前言

一直看别人搞的 vfd 很漂亮，前段时间淘了个 vfd 模块来，但没有模块资料，还好芯片没有打磨的，良心商家啊。周末抽空来研究一下这个东西。

从零开始

打开外壳

测试线路

查看芯片是 HT16514，去搜索到芯片手册（博客没有找到上传附件的功能，不然肯定要放一个附件的）

根据芯片手册的引脚图，测试插针与引脚的电阻，从而确定每个引脚的功能

测试后发现用的是 M68 并行接口方式，而且电路上没有做跳线开关调整功能，要是串行该多好啊，这并行接口岂不是要用光 arudino uno 的引脚了。不过反正是试着驱动它，是串行还是并行都一样，以后真有需要再改硬件

下面就是根据芯片手册来写驱动程序了
查看电平稳定时间都是用 ns 做单位的，对于 arduino 的执行效率来说应该是不需要考虑这个问题，因此驱动程序里没有加上延时处理，如果哪天用的板子速度太快，执行结果不正常的话，那就需要考虑加上延时了。

驱动编写

最主要就是根据时序图，及命令表来设置每个引脚的电平高低，以及电平变化时间，这就完成了：

驱动程序

没有找到上传附件的功能，那就把程序完整贴出来喽。

把驱动写成一个类的形式，方便使用。并行接口有 8 位和 4 位两种模式，用不同的构造函数来初始化实例来实现两种模式的区分。8 位模式的话，反正都要用这么多引脚了，直接使用 uno 的 PORTD 来当数据 IO 口，方便写程序操作，但下载程序的时候要注意拔掉 0 1 两脚接线以免下载失败。

头文件：

// ----------------------------------------------------------------------------
// driverHT16514Parallel.h
//
// Created 2015-07-04
// By seesea <seesea2517#gmail#com>
//
// HT16514 并行驱动
// 根据当前需要只实现部分功能
// ----------------------------------------------------------------------------

#ifndef _DRIVERHT16514PARALLEL_H_
#define _DRIVERHT16514PARALLEL_H_

#include <arduino.h>

#define DATA_PORT  PORTD
#define DDR_PORT   DDRD

class HT16514Parallel
{
private:
char RW;            // RW
char E;             // E
char RS;            // RS
char dataPins[4];   // 四位数据线的时候使用的引脚，数据引脚存放顺序由高到低，即 0:DB7 ... 3:DB4
static const byte dataPinMask[4]; // 四位数据线时使用的引脚掩码

bool isDisplayOn;   // 显示是否打开，是的话 true
bool isBlink;       // 是否开启闪烁，是的话 true
bool isShowCursor;  // 是否显示光标，是的话 true

char dataLength;    // 数据长度，使用 PORTD 的时候是 8 位，使用四位数据线的时候是 4 位
char rowNumber;     // 显示器行数

char curRow;        // 输出位置之当前行
char curCol;        // 输出位置之当前列

public:
HT16514Parallel(char _RW, char _E, char _RS);        // 构造函数，使用 PORTD 来做数据输出
HT16514Parallel(char _RW, char _E, char _RS,         // 构造函数，使用四位并行方式，用指定的四个引脚来做数据输出
char D7,  char D6, char D5, char D4);

void sendCommand(byte cmd);                          // 发送命令
void sendData(byte data);                            // 发送数据

void init(char dl);                                  // 初始化模块数据
void initDisplay();                                  // 初始化显示屏
void clear();                                        // 清屏
void moveCursorHome();                               // 光标回左上角
void displayOn();                                    // 显示开
void displayOff();                                   // 显示关
void blinkOnCursor();                                // 光标闪烁开
void blinkOffCursor();                               // 光标闪烁关
void showCursor();                                   // 显示光标
void hideCursor();                                   // 隐藏光标
void shiftLeftDisplay();                             // 左移显示内容
void shiftRightDisplay();                            // 右移显示内容
void shiftLeftCursor();                              // 左移光标
void shiftRightCursor();                             // 右移光标
void setBrightLevel(char level);                     // 设置亮度，共有四级：0 级最亮，4 级最暗
void putChar(char ch, char row = -1, char col = -1); // 于指定位置显示指定字符，不指定位置则在当前位置显示
void print(char *str, char row = -1, char col = -1); // 于指定位置显示指定字符串，不指定位置则在当前位置显示
};

#endif

类实现文件：

// ----------------------------------------------------------------------------
// driverHT16514Parallel.cpp
//
// Created 2015-07-04
// By seesea <seesea2517#gmail#com>
//
// HT16514 并行驱动
// 根据当前需要只实现部分功能
// ----------------------------------------------------------------------------

#include "driverHT16514Parallel.h"

const byte HT16514Parallel::dataPinMask[4] = { 0x80, 0x40, 0x20, 0x10 };

// 构造函数
HT16514Parallel::HT16514Parallel(char _RW, char _E, char _RS)
{
RW = _RW;
E  = _E;
RS = _RS;

init(8);
}

// 构造函数，使用四位并行方式，用指定的四个引脚来做数据输出
HT16514Parallel::HT16514Parallel(char _RW, char _E, char _RS, char D7, char D6, char D5, char D4)
{
RW = _RW;
E  = _E;
RS = _RS;

dataPins[0] = D7;
dataPins[1] = D6;
dataPins[2] = D5;
dataPins[3] = D4;

init(4);
}

// 发送命令给 HT16514
void HT16514Parallel::sendCommand(byte cmd)
{
char i;

digitalWrite(RS, LOW);
digitalWrite(RW, LOW);

if (dataLength == 8)
{
digitalWrite(E,  HIGH);
DATA_PORT = cmd;
digitalWrite(E,  LOW);
}
else
{
// 先写高四位
digitalWrite(E,  HIGH);
for (i = 0; i < 4; ++i)
{
digitalWrite(dataPins[i], ((dataPinMask[i] & cmd) ? HIGH : LOW));
}
digitalWrite(E,  LOW);

// 低四位移高四位后，同上操作
cmd <<= 4;
digitalWrite(E,  HIGH);
for (i = 0; i < 4; ++i)
{
digitalWrite(dataPins[i], ((dataPinMask[i] & cmd) ? HIGH : LOW));
}
digitalWrite(E,  LOW);
}
}

// 发送数据给 HT16514
void HT16514Parallel::sendData(byte data)
{
char i;

digitalWrite(RS, HIGH);
digitalWrite(RW, LOW);

if (dataLength == 8)
{
digitalWrite(E,  HIGH);
DATA_PORT = data;
digitalWrite(E,  LOW);
}
else
{
// 先写高四位
digitalWrite(E,  HIGH);
for (i = 0; i < 4; ++i)
{
digitalWrite(dataPins[i], ((dataPinMask[i] & data) ? HIGH : LOW));
}
digitalWrite(E,  LOW);

// 低四位移高四位后，同上操作
data <<= 4;
digitalWrite(E,  HIGH);
for (i = 0; i < 4; ++i)
{
digitalWrite(dataPins[i], ((dataPinMask[i] & data) ? HIGH : LOW));
}
digitalWrite(E,  LOW);
}
}

// 初始化
void HT16514Parallel::init(char dl)
{
pinMode(RW, OUTPUT);
pinMode(E,  OUTPUT);
pinMode(RS, OUTPUT);

if (dl == 8)
{
DDR_PORT = 0xFF;
}
else
{
for (char i = 0; i < 4; ++i)
{
pinMode(dataPins[i], OUTPUT);
}
}

dataLength = dl;
rowNumber  = 2;     // 针对当前的 1602 vfd 直接写 2 了，以后有需要再加扩展

curRow = 0;
curCol = 0;

initDisplay();
}

// 初始关闭闪烁和光标显示（这也是reset后的状态）
void HT16514Parallel::initDisplay()
{
isDisplayOn  = true;
isBlink      = false;
isShowCursor = false;

// 如果是四位模式，则需要手工设置。因为默认是八位
// 并且由于初始时是八位模式，所以要先按八位发命令设置四位模式
if (dataLength == 4)
{
byte cmd = 0x20;

if (rowNumber == 2)
cmd |= 0x08;

// 临时设置为八位发送设置四位的命令
dataLength = 8;
sendCommand(cmd);
dataLength = 4;
}

moveCursorHome();
displayOn();     // 开启显示，关闭闪烁和光标显示
}

// 清屏
void HT16514Parallel::clear()
{
sendCommand(0x00);
}

// 移动光标到左上角
void HT16514Parallel::moveCursorHome()
{
curRow = 0;
curCol = 0;

sendCommand(0x02);
}

// 开显示
void HT16514Parallel::displayOn()
{
byte cmd = 0x08;

isDisplayOn = true;

if (isDisplayOn)
cmd |= 0x04;

if (isBlink)
cmd |= 0x01;

if (isShowCursor)
cmd |= 0x02;

sendCommand(cmd);
}

// 关显示
void HT16514Parallel::displayOff()
{
byte cmd = 0x08;

isDisplayOn = false;

if (isDisplayOn)
cmd |= 0x04;

if (isBlink)
cmd |= 0x01;

if (isShowCursor)
cmd |= 0x02;

sendCommand(cmd);
}

// 光标开闪烁
void HT16514Parallel::blinkOnCursor()
{
byte cmd = 0x08;

isBlink = true;

if (isDisplayOn)
cmd |= 0x04;

if (isBlink)
cmd |= 0x01;

if (isShowCursor)
cmd |= 0x02;

sendCommand(cmd);
}

// 光标关闪烁
void HT16514Parallel::blinkOffCursor()
{
byte cmd = 0x08;

isBlink = false;

if (isDisplayOn)
cmd |= 0x04;

if (isBlink)
cmd |= 0x01;

if (isShowCursor)
cmd |= 0x02;

sendCommand(cmd);
}

// 开光标
void HT16514Parallel::showCursor()
{
byte cmd = 0x08;

isShowCursor = true;

if (isDisplayOn)
cmd |= 0x04;

if (isBlink)
cmd |= 0x01;

if (isShowCursor)
cmd |= 0x02;

sendCommand(cmd);
}

// 关光标
void HT16514Parallel::hideCursor()
{
byte cmd = 0x08;

isShowCursor = false;

if (isDisplayOn)
cmd |= 0x04;

if (isBlink)
cmd |= 0x01;

if (isShowCursor)
cmd |= 0x02;

sendCommand(cmd);
}

// 左移显示内容
void HT16514Parallel::shiftLeftDisplay()
{
sendCommand(0x18);
}

// 右移显示内容
void HT16514Parallel::shiftRightDisplay()
{
sendCommand(0x1C);
}

// 左移光标
void HT16514Parallel::shiftLeftCursor()
{
sendCommand(0x10);
}

// 右移光标
void HT16514Parallel::shiftRightCursor()
{
sendCommand(0x14);
}

// 设置亮度，共有四级：0 级最亮，4 级最暗
void HT16514Parallel::setBrightLevel(char level)
{
byte cmd = 0x20;

if (level < 1 || level > 4)
return;

if (dataLength == 8)
cmd |= 0x10;

if (rowNumber == 2)
cmd |= 0x08;

cmd |= level;

sendCommand(cmd);
}

// 于指定位置显示指定字符，若未指定位置则以当前位置显示
void HT16514Parallel::putChar(char ch, char row, char col)
{
byte cmd = 0x80;
char pos = 0;
bool isCtrlChar = false;

switch(ch)
{
case '\r': curCol = 0;  isCtrlChar = true; break;
case '\n': ++curRow;    isCtrlChar = true; break;
case '\b': --curCol;    isCtrlChar = true; break;
case '\t': curCol += 4; isCtrlChar = true; break;
case '\0': return;
default  : break;
};

if (isCtrlChar)
{
pos = 0x40 * curRow + curCol;
sendCommand(cmd | pos);
return;
}

if (row >= 0 && col >= 0)
{
pos = 0x40 * row + col;

sendCommand(cmd | pos);

curRow = row;
curCol = col;
}

sendData(ch);
++curCol;
}

// 于指定位置显示指定字符串，若未指定位置则以当前位置显示
void HT16514Parallel::print(char *str, char row, char col)
{
char *p = str;

putChar(*p, row, col);
for (p = str + 1; *p != '\0'; ++p)
{
putChar(*p);
}
}

arduino 测试程序：

// ----------------------------------------------------------------------------
// vfdHT16514Parallel.ino
//
// Created 2015-07-04
// By seesea <seesea2517#gmail#com>
//
// HT16541 VFD 驱动测试程序
// ----------------------------------------------------------------------------
#include "driverHT16514Parallel.h"

#define  RW  10
#define  E   9
#define  RS  8

HT16514Parallel vfd(RW, E, RS, 7, 6, 5, 4);
// HT16514Parallel vfd(RW, E, RS);

void setup()
{
vfd.clear();
vfd.moveCursorHome();
vfd.setBrightLevel(4);
vfd.print("Have a good day!", 0, 0);
vfd.print("09:45:00", 1, 4);
}

void loop()
{
static unsigned char sec = 0;
char str[5];

sprintf(str, "%02d", sec);
vfd.print(str, 1, 10);
delay(100);
sec = (sec + 1) % 60;
}

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