max7219 8-Digit LED Display Drivers

embeded/Cortex-M3 STM

max7219 8-Digit LED Display Drivers

구차니 2026. 9. 23. 14:17

아두이노 예제밖에 안보이냐..

[링크 : https://mobilitykids.tistory.com/entry/MAX7219-LED-매트릭스-디스플레이Arduino-튜토리얼-포함]

[링크 : https://m.blog.naver.com/eduino/222651170585]

spi 같긴한데.. 원래는 7seg 용으로 개발되었으나 dot matrix에서도 쓰는건가?

Features
● 10MHz Serial Interface
● Individual LED Segment Control
● Decode/No-Decode Digit Selection
● 150μA Low-Power Shutdown (Data Retained)
● Digital and Analog Brightness Control
● Display Blanked on Power-Up
● Drive Common-Cathode LED Display
● Slew-Rate Limited Segment Drivers for Lower EMI (MAX7221)
● SPI, QSPI, MICROWIRE Serial Interface (MAX7221)

[링크 : https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/max7219-max7221.pdf]

선도 연결방법 알려달라고 하고

어떻게 어떻게 해서 claude가 다 해줘버리네. 인간은 멀 취미로 해야하지?

ai가 해준걸 취미라고 해도 될까? 고민되네..

/*
* max7219.h
*
* MAX7219 8x8 도트매트릭스(데이지체인) 구동 + 텍스트 스크롤 드라이버.
* SPI(하드웨어)로 DIN/CLK를 보내고, CS(LOAD)는 별도 GPIO로 직접 제어한다.
*/
#ifndef __MAX7219_H
#define __MAX7219_H

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

#include "stm32f1xx_hal.h"

/* 체인에 연결된 8x8 모듈 개수. 모듈 1개만 있으면 1로 바꿀 것. */
#define MAX7219_NUM_DEVICES   4

/* 하드웨어 배선에 따라 좌우/모듈 순서가 반대로 보이면 아래 두 값을 바꿔서 조정 */
#define MAX7219_REVERSE_CHAIN 1   /* 텍스트가 모듈 순서상 반대로 표시되면 1 (실측: 4 3 2 1로 나와서 1로 설정) */
#define MAX7219_MIRROR_COLS   0   /* 글자가 좌우 반전되어 보이면 1 */

void MAX7219_Init(SPI_HandleTypeDef *hspi);
void MAX7219_Clear(void);
void MAX7219_SetIntensity(uint8_t level /* 0x0~0xF */);

/* 표시할 문자열을 설정(내부 컬럼 버퍼에 렌더링해 둠). ASCII만 지원(공백,0-9,A-Z,.,!,-) */
void MAX7219_SetText(const char *text);

/* 한 프레임(1컬럼) 스크롤 진행 + 출력. 텍스트가 한 바퀴 돌면 1을 반환(그 외 0). */
uint8_t MAX7219_ScrollStep(void);

/* 진단용: 스크롤 없이 모듈(0번부터)마다 고정 숫자 1,2,3,4...를 동시에 정적으로 표시.
* 다중 디바이스 주소 지정이 정상인지 확인할 때만 임시로 사용. */
void MAX7219_ShowDeviceIndexTest(void);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif /* __MAX7219_H */

/*
* max7219.c
*
* MAX7219 8x8 도트매트릭스 체인 구동 + 좌->우 텍스트 스크롤.
*
* 배선(하드웨어 SPI1 사용):
*   MAX7219 DIN  -> PA7 (SPI1_MOSI)
*   MAX7219 CLK  -> PA5 (SPI1_SCK)
*   MAX7219 CS   -> PA4 (일반 GPIO, 소프트웨어 제어)
*   MAX7219 VCC  -> 5V,  GND -> GND
*
* 레지스터 모델: MAX7219는 디코드모드 OFF 상태에서 DIGIT0~7 레지스터 각각이
* 매트릭스의 "행(row)"이며, 그 8bit가 그 행의 8개 열(column)을 나타낸다.
* 따라서 프레임을 만들 때는 (행, 각 모듈별 8bit) 형태로 SPI에 실어야 한다.
*/
#include "main.h"
#include "max7219.h"
#include <string.h>
#include <ctype.h>

#define MAX7219_REG_NOOP        0x00
#define MAX7219_REG_DIGIT0      0x01
#define MAX7219_REG_DECODEMODE  0x09
#define MAX7219_REG_INTENSITY   0x0A
#define MAX7219_REG_SCANLIMIT   0x0B
#define MAX7219_REG_SHUTDOWN    0x0C
#define MAX7219_REG_DISPLAYTEST 0x0F

#define MAX7219_TOTAL_COLS      (MAX7219_NUM_DEVICES * 8)

/* 표시 가능한 최대 문자열 길이(글자당 6컬럼 = 5폭+1간격) + 앞뒤 여백 */
#define MAX7219_TEXT_MAX_CHARS  64
#define MAX7219_COLBUF_SIZE     (MAX7219_TOTAL_COLS * 2 + MAX7219_TEXT_MAX_CHARS * 6)

static SPI_HandleTypeDef *s_hspi;
static uint8_t  s_colbuf[MAX7219_COLBUF_SIZE];
static uint32_t s_colbuf_len;
static uint32_t s_scroll_offset;

/* ---- 5x7 폰트: 행(row) 단위 원본 표현. 각 바이트의 bit4..bit0 = 좌->우 5개 컬럼 ---- */
typedef struct { char ch; uint8_t rows[7]; } Glyph5x7;

static const Glyph5x7 s_font[] = {
  {' ', {0b00000,0b00000,0b00000,0b00000,0b00000,0b00000,0b00000}},
  {'0', {0b01110,0b10001,0b10011,0b10101,0b11001,0b10001,0b01110}},
  {'1', {0b00100,0b01100,0b00100,0b00100,0b00100,0b00100,0b01110}},
  {'2', {0b01110,0b10001,0b00001,0b00010,0b00100,0b01000,0b11111}},
  {'3', {0b11111,0b00010,0b00100,0b00010,0b00001,0b10001,0b01110}},
  {'4', {0b00010,0b00110,0b01010,0b10010,0b11111,0b00010,0b00010}},
  {'5', {0b11111,0b10000,0b11110,0b00001,0b00001,0b10001,0b01110}},
  {'6', {0b00110,0b01000,0b10000,0b11110,0b10001,0b10001,0b01110}},
  {'7', {0b11111,0b00001,0b00010,0b00100,0b01000,0b01000,0b01000}},
  {'8', {0b01110,0b10001,0b10001,0b01110,0b10001,0b10001,0b01110}},
  {'9', {0b01110,0b10001,0b10001,0b01111,0b00001,0b00010,0b01100}},
  {'A', {0b01110,0b10001,0b10001,0b11111,0b10001,0b10001,0b10001}},
  {'B', {0b11110,0b10001,0b10001,0b11110,0b10001,0b10001,0b11110}},
  {'C', {0b01111,0b10000,0b10000,0b10000,0b10000,0b10000,0b01111}},
  {'D', {0b11110,0b10001,0b10001,0b10001,0b10001,0b10001,0b11110}},
  {'E', {0b11111,0b10000,0b10000,0b11110,0b10000,0b10000,0b11111}},
  {'F', {0b11111,0b10000,0b10000,0b11110,0b10000,0b10000,0b10000}},
  {'G', {0b01111,0b10000,0b10000,0b10011,0b10001,0b10001,0b01111}},
  {'H', {0b10001,0b10001,0b10001,0b11111,0b10001,0b10001,0b10001}},
  {'I', {0b01110,0b00100,0b00100,0b00100,0b00100,0b00100,0b01110}},
  {'J', {0b00111,0b00010,0b00010,0b00010,0b00010,0b10010,0b01100}},
  {'K', {0b10001,0b10010,0b10100,0b11000,0b10100,0b10010,0b10001}},
  {'L', {0b10000,0b10000,0b10000,0b10000,0b10000,0b10000,0b11111}},
  {'M', {0b10001,0b11011,0b10101,0b10101,0b10001,0b10001,0b10001}},
  {'N', {0b10001,0b11001,0b10101,0b10101,0b10011,0b10001,0b10001}},
  {'O', {0b01110,0b10001,0b10001,0b10001,0b10001,0b10001,0b01110}},
  {'P', {0b11110,0b10001,0b10001,0b11110,0b10000,0b10000,0b10000}},
  {'Q', {0b01110,0b10001,0b10001,0b10001,0b10101,0b10010,0b01101}},
  {'R', {0b11110,0b10001,0b10001,0b11110,0b10100,0b10010,0b10001}},
  {'S', {0b01111,0b10000,0b10000,0b01110,0b00001,0b00001,0b11110}},
  {'T', {0b11111,0b00100,0b00100,0b00100,0b00100,0b00100,0b00100}},
  {'U', {0b10001,0b10001,0b10001,0b10001,0b10001,0b10001,0b01110}},
  {'V', {0b10001,0b10001,0b10001,0b10001,0b10001,0b01010,0b00100}},
  {'W', {0b10001,0b10001,0b10001,0b10101,0b10101,0b10101,0b01010}},
  {'X', {0b10001,0b10001,0b01010,0b00100,0b01010,0b10001,0b10001}},
  {'Y', {0b10001,0b10001,0b01010,0b00100,0b00100,0b00100,0b00100}},
  {'Z', {0b11111,0b00001,0b00010,0b00100,0b01000,0b10000,0b11111}},
  {'.', {0b00000,0b00000,0b00000,0b00000,0b00000,0b01100,0b01100}},
  {'!', {0b00100,0b00100,0b00100,0b00100,0b00100,0b00000,0b00100}},
  {'-', {0b00000,0b00000,0b00000,0b11111,0b00000,0b00000,0b00000}},
};
#define FONT_COUNT (sizeof(s_font) / sizeof(s_font[0]))

static const Glyph5x7 *font_lookup(char c)
{
  if (c >= 'a' && c <= 'z') c = (char)(c - 'a' + 'A'); /* 소문자 -> 대문자 */
  for (uint32_t i = 0; i < FONT_COUNT; i++)
  {
    if (s_font[i].ch == c) return &s_font[i];
  }
  return &s_font[0]; /* 지원 안 하는 문자는 공백으로 */
}

/* row(0=top..6=bottom) 문자열 비트에서 col(0=left..4)에 해당하는 컬럼 바이트를 뽑아
* bit r 위치에 채운다 (bit0=top row ... bit6=bottom row). */
static uint8_t glyph_col_byte(const Glyph5x7 *g, uint8_t col)
{
  uint8_t val = 0;
  for (uint8_t r = 0; r < 7; r++)
  {
    uint8_t bit = (g->rows[r] >> (4 - col)) & 0x01U;
    val |= (uint8_t)(bit << r);
  }
  return val;
}

/* ---- 저수준 SPI 전송 ---- */

static inline void cs_low(void)  { HAL_GPIO_WritePin(MAX7219_CS_PORT, MAX7219_CS_PIN, GPIO_PIN_RESET); }
static inline void cs_high(void) { HAL_GPIO_WritePin(MAX7219_CS_PORT, MAX7219_CS_PIN, GPIO_PIN_SET); }

/* 체인의 모든 모듈에 동일한 (reg,data)를 전송 (초기화/공통 설정용) */
static void max7219_write_all(uint8_t reg, uint8_t data)
{
  uint8_t buf[2] = { reg, data };
  cs_low();
  for (uint32_t i = 0; i < MAX7219_NUM_DEVICES; i++)
  {
    HAL_SPI_Transmit(s_hspi, buf, 2, HAL_MAX_DELAY);
  }
  cs_high();
}

/* 한 행(row 0~7)에 대해 모듈별 8bit 데이터를 체인에 맞는 순서로 전송.
* dev_data[0] = MCU와 가장 가까운(첫번째) 모듈. SPI 시프트 특성상 체인에서는
* 가장 먼 모듈 데이터부터 먼저 밀어넣어야 CS 상승 시 올바르게 래치된다. */
static void max7219_send_row(uint8_t row, const uint8_t *dev_data)
{
  uint8_t reg = (uint8_t)(MAX7219_REG_DIGIT0 + row);
  cs_low();
#if MAX7219_REVERSE_CHAIN
  for (int32_t dev = 0; dev < MAX7219_NUM_DEVICES; dev++)
#else
  for (int32_t dev = MAX7219_NUM_DEVICES - 1; dev >= 0; dev--)
#endif
  {
    uint8_t buf[2] = { reg, dev_data[dev] };
    HAL_SPI_Transmit(s_hspi, buf, 2, HAL_MAX_DELAY);
  }
  cs_high();
}

void MAX7219_Init(SPI_HandleTypeDef *hspi)
{
  s_hspi = hspi;

  max7219_write_all(MAX7219_REG_DISPLAYTEST, 0x00);
  max7219_write_all(MAX7219_REG_SCANLIMIT, 0x07);   /* 8자리(행) 전부 사용 */
  max7219_write_all(MAX7219_REG_DECODEMODE, 0x00);  /* BCD 디코드 없음: 매트릭스 모드 */
  max7219_write_all(MAX7219_REG_INTENSITY, 0x04);   /* 밝기 0x0~0xF */
  max7219_write_all(MAX7219_REG_SHUTDOWN, 0x01);    /* 0=shutdown, 1=normal operation */

  MAX7219_Clear();
}

void MAX7219_SetIntensity(uint8_t level)
{
  max7219_write_all(MAX7219_REG_INTENSITY, (uint8_t)(level & 0x0FU));
}

void MAX7219_Clear(void)
{
  uint8_t zeros[MAX7219_NUM_DEVICES];
  memset(zeros, 0, sizeof(zeros));
  for (uint8_t row = 0; row < 8; row++)
  {
    max7219_send_row(row, zeros);
  }
}

void MAX7219_SetText(const char *text)
{
  uint32_t len = 0;

  /* 화면 밖에서 스크롤 들어오도록 앞쪽 여백(패널 폭만큼 공백) */
  for (uint32_t i = 0; i < MAX7219_TOTAL_COLS && len < MAX7219_COLBUF_SIZE; i++)
  {
    s_colbuf[len++] = 0x00;
  }

  for (const char *p = text; *p != '\0' && len + 6 <= MAX7219_COLBUF_SIZE; p++)
  {
    const Glyph5x7 *g = font_lookup(*p);
    for (uint8_t c = 0; c < 5; c++)
    {
      s_colbuf[len++] = glyph_col_byte(g, c);
    }
    s_colbuf[len++] = 0x00; /* 글자 사이 1컬럼 간격 */
  }

  /* 화면 밖으로 완전히 빠져나가도록 뒤쪽 여백 */
  for (uint32_t i = 0; i < MAX7219_TOTAL_COLS && len < MAX7219_COLBUF_SIZE; i++)
  {
    s_colbuf[len++] = 0x00;
  }

  s_colbuf_len = len;
  s_scroll_offset = 0;
}

static void render_frame(void)
{
  uint8_t dev_row[MAX7219_NUM_DEVICES];

  if (s_colbuf_len == 0) return;

  for (uint8_t row = 0; row < 8; row++)
  {
    for (uint32_t dev = 0; dev < MAX7219_NUM_DEVICES; dev++)
    {
      uint8_t val = 0;
      for (uint8_t c = 0; c < 8; c++)
      {
        uint32_t col_index = (s_scroll_offset + dev * 8U + c) % s_colbuf_len;
        uint8_t bit = (s_colbuf[col_index] >> row) & 0x01U;
#if MAX7219_MIRROR_COLS
        val |= (uint8_t)(bit << c);
#else
        val |= (uint8_t)(bit << (7 - c));
#endif
      }
      dev_row[dev] = val;
    }
    max7219_send_row(row, dev_row);
  }
}

uint8_t MAX7219_ScrollStep(void)
{
  render_frame();

  if (s_colbuf_len == 0) return 1;

  s_scroll_offset++;
  if (s_scroll_offset >= s_colbuf_len)
  {
    s_scroll_offset = 0;
    return 1;
  }
  return 0;
}

/* 각 모듈에 스크롤 없이 고정 숫자를 동시에 정적으로 표시(디버그용).
* dev=0 -> "1", dev=1 -> "2" ... 모듈이 서로 다른 내용을 "동시에" 보여주는지,
* 그리고 계속 켜진 상태로 유지되는지(깜빡임/순차갱신 없는지) 확인하는 용도. */
void MAX7219_ShowDeviceIndexTest(void)
{
  uint8_t dev_row[MAX7219_NUM_DEVICES];
  const Glyph5x7 *glyphs[MAX7219_NUM_DEVICES];

  for (uint32_t dev = 0; dev < MAX7219_NUM_DEVICES; dev++)
  {
    char digit = (char)('1' + (dev % 9));
    glyphs[dev] = font_lookup(digit);
  }

  for (uint8_t row = 0; row < 8; row++)
  {
    for (uint32_t dev = 0; dev < MAX7219_NUM_DEVICES; dev++)
    {
      uint8_t val = 0;
      if (row < 7) /* 글꼴은 7행(0~6)까지만 있음, 8번째 행은 항상 빈 줄 */
      {
        for (uint8_t c = 0; c < 5; c++) /* 글꼴 폭 5, 나머지 3컬럼은 여백(0) */
        {
          uint8_t bit = (glyphs[dev]->rows[row] >> (4 - c)) & 0x01U;
#if MAX7219_MIRROR_COLS
          val |= (uint8_t)(bit << (2 + c));
#else
          val |= (uint8_t)(bit << (7 - c));
#endif
        }
      }
      dev_row[dev] = val;
    }
    max7219_send_row(row, dev_row);
  }
}

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