1、概述
一个普通的数码管实际上为7+1个LED灯。
上图可知，A-G加上DP点8个LED，通过不同的亮暗来显示出所需的数字。
如果同时要控制多个数码管，则需要的GPIO未免太多。
我们选择控制4个数码管，通过串行转并行的方式实现控制。
所谓串行转并行，即与串口类似，在一根线上加上时间的维度，通过时序来转换为不同的并行输出。即，我们可以通过两根线控制4个数码管32个灯。 这种串行转并行，总线协议的前兆，这里的实现方式与I2C总线非常类似。
一般串行总线的实现，是协议+地址+寄存器+数据+……这种形式。
tm1637驱动方式：
CLK、DIO两个引脚加上VCC与GND。
- CLK：时钟线，与串口不同，不是通过波特率同步，而是通过CLK这根线的脉冲同步
- DIO：数据线，与CLK配合，实现串行数据的传输。
2、接口说明
微处理器的数据通过两线总线接口和 TM1637 通信,在输入数据时当 CLK 是高电平时，DIO 上的信号必须保持不变;只有 CLK 上的时钟信号为低电平时，DIO 上的信号才能改变。数据输入的开始条件是 CLK为高电平时，DIO 由高变低;结束条件是 CLK 为高时，DIO 由低电平变为高电平。TM1637 的数据传输带有应答信号 ACK，当传输数据正确时，会在第八个时钟的下降沿，芯片内部会产生一个应答信号 ACK 将 DIO 管脚拉低，在第九个时钟结束之后释放 DIO 口线。
Command:读按键指令;
S0、S1、S2、K1、K2 组成按键信息编码，S0、S1、S2为SGn 的编码，K1、K2 为 K1 和 K2 键的编码，
读按键时，时钟频率应小于 250K，先读低位，后读高位。
协议中的start(S)与stop(P)状态。
- start：CLK高电平时，DIO由高变低，则为start状态
- stop：CLK高电平时，DIO由低变高，则为stop状态
如uart串口协议可知，有开始于结束的状态，这里的状态即为start与stop两种。
切记CLK时钟线处于高电平，DIO不能随便发生变化，否则为start/stop状态中的任意一个，此时模块会“重新开始”数据传输。
CLK低电平时，DIO可以随意改变状态。数据的传输是发生在CLK的上升沿，每次数据传输8位，LSB低位在前。
协议中的ack(A)状态。 ack：模块的应答信号，自动将DIO拉低表示获取8位数据完毕。
计算设备与外设模块之间的通信，由CLK、DIO这两根线根据协议，以时间为轴线进行数据传输。
此类协议的详细步骤详细的解释如下：
- 平时不传输协议，CLK，DIO都拉高
- DIO变低，则start状态开启
- CLK拉低，DIO切换状态，CLK拉高，注意拉高之后DIO不能随意改状态，否则触发start或者stop。
- 此时一位数据的传输，发生在CLK变低后DIO确定状态后，拉高的上升沿触发，即CLK从低变高的一瞬间，外设模块迅速锁定DIO此时的状态，并 当做一位数据。
- 以此类推，重复8次，传输8位数据，低位在前。
- 第8个数据传输完毕后的CLK下降沿，触发外设芯片内部的ACK，强制拉低DIO，表示外设芯片告诉主设备收到了8个数据。主设备通过ACK获知传 输过程有没有错误，即手动拉高DIO后再读取DIO的电平，如果切换为低电平表示外设强制拉低了。
- 第9个时钟后，外设芯片释放DIO。
- 这种8位数据的传输根据需求连续发生多次，后stop状态切换一轮数据结束。
3、TM1637控制代码实现
class TM1637:
dio = 0
clk = 0
def __init__(self, dio, clk):
self.dio = dio
self.clk = clk
GPIO.setup(clk, GPIO.OUT, initial = GPIO.HIGH)
GPIO.setup(dio, GPIO.OUT, initial = GPIO.HIGH)
def start(self):
# 开始信号，clk为高时，dio由高变低
GPIO.output(self.clk, GPIO.HIGH)
GPIO.output(self.dio, GPIO.HIGH)
GPIO.output(self.dio, GPIO.LOW)
GPIO.output(self.clk, GPIO.LOW)
def start(self):
# 开始条件，默认clk高，dio高，clk高的时候，将dio从高拉低
GPIO.output(self.clk, GPIO.HIGH)
GPIO.output(self.dio, GPIO.HIGH)
GPIO.output(self.dio, GPIO.LOW)
GPIO.output(self.clk, GPIO.LOW)
def end(self):
# 结束条件，默认clk低，dio低，clk高的时候，将dio从低拉高
GPIO.output(self.clk, GPIO.LOW)
GPIO.output(self.dio, GPIO.LOW)
GPIO.output(self.clk, GPIO.HIGH)
GPIO.output(self.dio, GPIO.HIGH)
def write(self, data):
for i in range(0, 8):
# 拉低clk
GPIO.output(self.clk, GPIO.LOW)
# 切换dio状态，低位在前 LSB
if data & 0x01:
GPIO.output(self.dio, GPIO.HIGH)
else:
GPIO.output(self.dio, GPIO.LOW)
data >>= 1
# 上升沿触发数据锁存
GPIO.output(self.clk, GPIO.HIGH)
# 下降沿触发ack，第八个下降沿
GPIO.output(self.clk, GPIO.LOW)
# 强制拉高dio，判断ack回应数据，必须在clk低电平时操作，否则可能触发stop
GPIO.output(self.dio, GPIO.HIGH)
# 第九个时钟
GPIO.output(self.clk, GPIO.HIGH)
GPIO.setup(self.dio, GPIO.IN)
if GPIO.input(self.dio) == GPIO.HIGH:
# 没有响应，出错
GPIO.setup(self.dio, GPIO.OUT, initial = GPIO.HIGH)
return None
else:
# 有响应，对了
GPIO.setup(self.dio, GPIO.OUT, initial = GPIO.HIGH)
return4、两种控制方式
4.1 写 SRAM 数据地址自动加1模式
数据命令设置
4.2 写 SRAM 数据固定地址模式
地址命令设置
该指令用来设置显示寄存器的地址;如果地址设为0C6H 或更高，数据被忽略，直到有效地址被设定;上电时，地址默认设为00H。
显示控制
5、控制实现代码
# 地址自动加一模式，data使用列表
def send_auto_data(self, data):
# command1：设置数据
# 01000000
self.start()
self.write(0B01000000)
self.end()
# command2：设置地址
# 11000000
self.start()
self.write(0B11000000)
# data1-n
self.write(num[data[0]])
self.write(num[data[1]] | 0x80) # 中间的冒号
self.write(num[data[2]])
self.write(num[data[3]])
self.end()
# command3：控制显示
# 10001111
self.start()
self.write(0B10001111)
self.end()
# 固定地址模式，0x0为第一个数码管，以此类推
def send_addr_data(self, addr, data):
if addr < 0 or addr > 3:
return None
# 设置数据
self.start()
self.write(0B01000100)
self.end()
# 设置地址
self.start()
addr |= (0B11000000)
self.write(addr)
# 设置数据
self.write(data)
self.end()
# 显示控制
self.start()
self.write(0B10001111)
self.end(）6、调用代码
#!/usr/bin/env python
#coding:utf-8
import TM167
import RPi.GPIO as GPIO
import time
nums=[0B00111111,0B00000110,0B01011011,0B01001111,0B01100110,0B01101101,0B1111101,0B00000111,0B01111111,0B01101111]
GPIO.setwarnings(False)
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
obj=TM167.TM1637(12,16)
#初始化
for i in range(4):
obj.send_addr_data(i,nums[0])
time.sleep(1)
for i in range(4):
obj.send_addr_data(i,0)
time.sleep(0.5)
flag=False
#封装函数 小时 分钟
def showinfo(h,m):
global flag
ts=[h/10,h%10,m/10,m%10]
for i in range(4):
if i==1:
if flag==False:
obj.send_addr_data(i,nums[ts[i]]|0B10000000)
flag=True
else:
obj.send_addr_data(i,nums[ts[i]])
flag=False
else:
obj.send_addr_data(i,nums[ts[i]])
while(1):
t=time.localtime(time.time())
#showinfo(t.tm_hour,t.tm_min)
h=t.tm_hour
m=t.tm_min
obj.send_auto_data((h/10,h%10,m/10,m%10),flag)
if flag ==False:
flag=True
else:
flag=False
#ts=t.tm_sec
time.sleep(0.5)
obj.send_addr_data(0,nums[0])
