LED驱动芯片TM1640芯片介绍

TM1640 是一种常用的 LED 驱动芯片，广泛应用于各种 LED 显示屏（如 8x8 点阵屏、数码管显示等）。它通过简单的两线接口（类似 I2C 的通信协议）与微控制器通信，支持多种显示模式和亮度调节。以下是一个基于 STM32 微控制器的 TM1640 驱动代码示例，包含初始化、写数据、控制亮度的功能。

1. TM1640 芯片简介

特性

接口：两线串行接口（类似 I2C，但不是标准 I2C）。
驱动能力：支持 16 个 LED 段，也可以驱动多个数码管。
亮度调节：支持 8 级亮度调节。
地址模式：支持固定地址和自动地址递增模式。

引脚定义

DIO（数据引脚）：用于数据传输。
CLK（时钟引脚）：同步数据传输。
VCC 和 GND：电源引脚。

2. 驱动代码实现

(1) 头文件定义

首先定义 TM1640 相关的宏和函数声明：

#ifndef __TM1640_H
#define __TM1640_H

#include "main.h"  // 根据你的项目调整头文件

// TM1640 引脚定义
#define TM1640_DIO_GPIO_Port GPIOB
#define TM1640_DIO_Pin GPIO_PIN_0
#define TM1640_CLK_GPIO_Port GPIOB
#define TM1640_CLK_Pin GPIO_PIN_1

// TM1640 命令定义
#define TM1640_CMD_DATA_FIXED    0x40  // 固定地址模式
#define TM1640_CMD_DATA_AUTO     0x44  // 自动地址递增模式
#define TM1640_CMD_ADDRESS       0xC0  // 设置地址
#define TM1640_CMD_DISPLAY       0x88  // 设置亮度

// 亮度级别 (0-7)
#define TM1640_BRIGHTNESS_MIN 0x00
#define TM1640_BRIGHTNESS_MAX 0x07

// 函数声明
void TM1640_Init(void);
void TM1640_WriteData(uint8_t address, uint8_t data);
void TM1640_SetBrightness(uint8_t brightness);
void TM1640_DisplayNumber(uint8_t number);

#endif

(2) 初始化 TM1640

初始化 TM1640 芯片，配置 GPIO 引脚为输出模式：

#include "tm1640.h"

void TM1640_Init(void)
{
    // 初始化 GPIO 引脚
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    // 使能 GPIO 时钟
    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();  // 根据实际使用的 GPIO 端口调整

    // 配置 DIO 引脚
    GPIO_InitStruct.Pin = TM1640_DIO_Pin;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(TM1640_DIO_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

    // 配置 CLK 引脚
    GPIO_InitStruct.Pin = TM1640_CLK_Pin;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(TM1640_CLK_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

    // 初始化 TM1640
    TM1640_SetBrightness(TM1640_BRIGHTNESS_MAX);  // 设置最大亮度
    TM1640_WriteData(0x00, 0x00);  // 清除显示
}

(3) 写数据到 TM1640

实现向 TM1640 写入数据的功能：

void TM1640_WriteByte(uint8_t data)
{
    for (uint8_t i = 0; i < 8; i++)
    {
        HAL_GPIO_WritePin(TM1640_CLK_GPIO_Port, TM1640_CLK_Pin, GPIO_PIN_RESET);  // 时钟低电平

        if (data & 0x01)
            HAL_GPIO_WritePin(TM1640_DIO_GPIO_Port, TM1640_DIO_Pin, GPIO_PIN_SET);  // 数据位为 1
        else
            HAL_GPIO_WritePin(TM1640_DIO_GPIO_Port, TM1640_DIO_Pin, GPIO_PIN_RESET);  // 数据位为 0

        data >>= 1;  // 右移一位

        HAL_GPIO_WritePin(TM1640_CLK_GPIO_Port, TM1640_CLK_Pin, GPIO_PIN_SET);  // 时钟高电平
    }
}

void TM1640_Start(void)
{
    HAL_GPIO_WritePin(TM1640_DIO_GPIO_Port, TM1640_DIO_Pin, GPIO_PIN_SET);  // DIO 高电平
    HAL_GPIO_WritePin(TM1640_CLK_GPIO_Port, TM1640_CLK_Pin, GPIO_PIN_SET);  // CLK 高电平
    HAL_GPIO_WritePin(TM1640_DIO_GPIO_Port, TM1640_DIO_Pin, GPIO_PIN_RESET);  // DIO 低电平，启动信号
}

void TM1640_Stop(void)
{
    HAL_GPIO_WritePin(TM1640_CLK_GPIO_Port, TM1640_CLK_Pin, GPIO_PIN_RESET);  // CLK 低电平
    HAL_GPIO_WritePin(TM1640_DIO_GPIO_Port, TM1640_DIO_Pin, GPIO_PIN_RESET);  // DIO 低电平
    HAL_GPIO_WritePin(TM1640_CLK_GPIO_Port, TM1640_CLK_Pin, GPIO_PIN_SET);  // CLK 高电平
    HAL_GPIO_WritePin(TM1640_DIO_GPIO_Port, TM1640_DIO_Pin, GPIO_PIN_SET);  // DIO 高电平，停止信号
}

void TM1640_WriteData(uint8_t address, uint8_t data)
{
    TM1640_Start();  // 开始传输
    TM1640_WriteByte(TM1640_CMD_DATA_AUTO);  // 选择自动地址递增模式
    TM1640_Stop();   // 停止传输

    TM1640_Start();  // 开始传输
    TM1640_WriteByte(TM1640_CMD_ADDRESS | address);  // 设置地址
    TM1640_WriteByte(data);  // 写入数据
    TM1640_Stop();   // 停止传输
}

(4) 设置亮度

设置 TM1640 的显示亮度（0-7）：

void TM1640_SetBrightness(uint8_t brightness)
{
    if (brightness > TM1640_BRIGHTNESS_MAX)  // 限制亮度范围
        brightness = TM1640_BRIGHTNESS_MAX;

    TM1640_Start();  // 开始传输
    TM1640_WriteByte(TM1640_CMD_DISPLAY | brightness);  // 设置亮度
    TM1640_Stop();   // 停止传输
}

(5) 显示数字

实现一个简单的显示数字功能（适用于 7 段数码管）：

const uint8_t NumberTable[10] = {
    0x3F,  // 0
    0x06,  // 1
    0x5B,  // 2
    0x4F,  // 3
    0x66,  // 4
    0x6D,  // 5
    0x7D,  // 6
    0x07,  // 7
    0x7F,  // 8
    0x6F   // 9
};

void TM1640_DisplayNumber(uint8_t number)
{
    if (number > 9)  // 限制数字范围
        number = 9;

    TM1640_WriteData(0x00, NumberTable[number]);  // 显示数字
}

3. 测试代码

在 main.c 中测试 TM1640 的驱动代码：

#include "main.h"
#include "tm1640.h"

int main(void)
{
    HAL_Init();  // 初始化 HAL 库
    SystemClock_Config();  // 配置系统时钟

    TM1640_Init();  // 初始化 TM1640

    while (1)
    {
        for (uint8_t i = 0; i < 10; i++)
        {
            TM1640_DisplayNumber(i);  // 显示数字 0-9
            HAL_Delay(1000);          // 延迟 1 秒
        }
    }
}