arduinoide硬件环境要求（Arduino环境使用TM1638扩展版）

TM1638深圳天微生产的一种带键盘扫描接口的LED（发光二极管显示器）驱动控制专用IC,内部集成有MCU数字接口、数据锁存器、LED驱动、键盘扫描等电路。使用TM1638的显式模块在市场上非常多，价格也很便宜。某宝10元左右就可以买到。例如下面的数码管 LED 按键模块(可以使用TM1638 led key进行搜索)：

arduinoide硬件环境要求（Arduino环境使用TM1638扩展版）(1)

本文通过简单示例介绍Arduino环境中使用ESP32开发板驱动TM1638的方法。其中也包含作者本人踩过的坑，希望可以对读者有些帮助。

连接UNO D1 R32和TM1638扩展板

下图的连法不是必须，只是后续程序的基础，由于拍照角度，文字和端口位置稍微有些偏差，实际的接法以后面的连接表为准。

arduinoide硬件环境要求（Arduino环境使用TM1638扩展版）(2)

连接表

Arduino D1 R32TM1638 Led Key Board3V3VCCGNDGNDIO16STBIO17CLKIO25DIO

代码说明

首先定义使用的每个引脚。如果读者希望使用其他的引脚，只要代码中的定义和前面的接续方式一致即可。：

const int strobe = 16; const int clk = 17; const int dio = 25;

从连接方式应该可以看出，数据线只有一根，也就是说所有的数据都是以串行方式传送的。第一段代码就是以串行方式写入数据的函数，内容就是从低位开始的移位和输出操作。

void writeByte(int value) //write a byte. { unsigned char i; pinMode(dio,OUTPUT); for(i=0;i<8;i ) { digitalWrite(clk,LOW); if(value&0X01){ digitalWrite(dio,HIGH); } else{ digitalWrite(dio,LOW); } value>>=1; digitalWrite(clk,HIGH); } digitalWrite(clk,LOW); }

发送命令的函数就是在发送数据操作的前后有增加了strobe端的控制。

void sendCommand(uint8_t value) { digitalWrite(strobe, LOW); writeByte(value); digitalWrite(strobe, HIGH); }

初始化TM1638。首先发送两个命令：一个是设定数码管和LED的亮度；另一个是设定地址自动增加模式，这样可以简化连续/接受数据时的操作。最后TM1638的所有寄存器。

void reset() { sendCommand(0x8b); //set light,0x88-0x8f sendCommand(0x40); // set auto increment mode digitalWrite(strobe, LOW); writeByte(0xc0); // set starting address to 0 for(uint8_t i = 0; i < 16; i ) { writeByte(0x00); } digitalWrite(strobe, HIGH); }

接下来是数据读入函数，内容是从DIO端口按位接受数据并合成为一个字节。

int readByte(void) //read a byte. { unsigned char i; int value=0;; pinMode(dio,INPUT);//set input mode. for(i=0;i<8;i ) { value>>=1; digitalWrite(clk,LOW); delay(1); //if CUP is veryfast. if(digitalRead(dio)==HIGH) value|=0x80; digitalWrite(clk,HIGH); } digitalWrite(clk,LOW); pinMode(dio,OUTPUT);//set output mode. return value; }

这里作者遇到了本文开头时提到的那个坑：显示都正常，只是读按钮函数只能检测到S1到S4，S5到S8无论如何也检测不到。后来经过分析觉得应该是发出clk之后，马上去读数据，由于间隔太短导致一个字节中的后面几位不能正确读出（别问为什么，我真不知道），因此在这个地方增加的一个1ms等待，就所有都OK了。原因可能是CPU太快，也可能是连线状态不好，也可能是芯片本身的问题。总之加了个1毫秒的等待就一切都好了。这个问题无论是国外还是国内的资料都没提到。

实际上可能不需要1ms，但是没有找到更短的delay函数，先凑合着用。

读按键操作会调用这个readByte函数，读出4个字节并合成一个字节。

int readButtons(void) { int buttons = 0; digitalWrite(strobe, LOW); pinMode(dio, OUTPUT); shiftOut(dio, clk, LSBFIRST, 0x42); pinMode(dio, INPUT); for (uint8_t i = 0; i < 4; i ) { int v = readByte() << i; buttons |= v; } pinMode(dio, OUTPUT); digitalWrite(strobe, HIGH); return buttons; }

指定位置设定LED状态。LED的地址在0xC1开始的奇数地址。

void setLed(int value, int position) { pinMode(dio, OUTPUT); sendCommand(0x44); digitalWrite(strobe, LOW); writeByte(0xC1 (position << 1)); writeByte(value); digitalWrite(strobe, HIGH); }

在数码管上显示数字。数码管的地址在0xC0开始的偶数地址。本函数将数字按照10进制位拆分并显示在数码管上。

void shownumber(int number) { const int digital[]={0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F}; int pos = 7; while(pos >=0){ digitalWrite(strobe, LOW); writeByte(0xc0 pos * 2); if(number > 0){ int dig = number % 10; writeByte(digital[dig]); number /= 10; } else{ writeByte(0); } digitalWrite(strobe, HIGH); pos--; } }

buttonLoop读出8个按键状态并显示在对应的LED上。

void buttonLoop() { int buttons = readButtons(); for(int position = 0; position < 8; position ) { int mask = 0x1 << position; setLed(buttons & mask ? 1 : 0, position); } }

setup和loop就简单了。

void setup() { pinMode(strobe, OUTPUT); pinMode(clk, OUTPUT); pinMode(dio, OUTPUT); reset(); }

loop函数根据使用数码管显示循环变量同时读按键并显示到LED上。

void loop() { for(int i = 0;i < 10000000; i ) { showNumber(i); buttonLoop(); } }

国外的网页使用shiftIn和shiftOut函数实现数据的写入和读出，这两个函数和readByte/writeByte是一回事。如果不是因为加那个1ms等待，shiftIn/shiftOut也很好。