精通LED驱动芯片HT1632C指令与编程应用

HT1632C是一款很常用的LED（数码管或点阵）驱动芯片，虽然官方已经宣布该芯片明年（2021年）即将寿终正寝（停产），但是相同厂家生产的同系列芯片的控制方式通常是相同的（事实上，大多数LED驱动芯片差别也不大），所以了解HT1632C的控制原理对快速上手其它芯片也有一定的积极意义。

HT1632C内部也有一片显存（Display RAM, DRAM），我们在文章《液晶显示模组LCD1602之指令篇（1）》中已经说过：你往显存写什么，屏幕上就会相应显示什么。这句话对于HT1632C（以及绝大多数显示器件驱动芯片）也是适用的，所以我们首先需要明确：LED显示状态与显存数据的对应（映射）关系。数据手册标记了下图所示的DRAM映射表。

这张表是针对24个OUTBIT与16个COM的配置（32个OUTBIT与8个COM配置对应的映射表稍有不同，有兴趣的读者可参考数据手册），这可以通过命令来设置，你很快就会知道。另外，我们还用红色位号（VD11、VD12、VD21、VD22）标记了4个数据位，有分教！

上表告诉我们：如果OUTXX行与COMXX列交叉的单元格数据位为1，则相应的LED就会被点亮，反之则熄灭，简单吧！例如，COM0列与OUT1行交叉数据位为1，则VD12就会被点亮。当然，前提是你的硬件电路是正确的，我们就使用数据手册中的典型应用电路，如下图所示：

我们标记了LED点阵左上角四个LED的位号，VD11表示第1行第1列，VD12表示第1行第2列，其它依此类推。需要注意的是，电路图中LED的位置相对于DRAM映射表旋转了90度，所以VD11的状态应该取决于DRAM映射表中COM0与OUT0交叉的单元格数据位，也就是地址0x00的D0位，VD12的状态应该取决于DRAM映射表中COM0与OUT1交叉的单元格数据位，也就是地址0x04的D0位，对不对？

为了修改DRAM数据，我们先来看看它的指令集，如下图所示（红色框内的指令是后续将要使用到的）：

注意“ID”列，在HT1632C被称为模式识别码，简单的说，它用来标记传输的串行数据的具体意义。HT1632C有4种模式识别码，如下表所示：

我们来看看写DRAM数据时序（Write Data），如下图所示：

首先发送模式识别码“101”，表示后续跟随的11位串行数据是往DRAM地址（7位）中写入数据（4位）。需要特别注意的是：7位地址的最高位先发送，而4位数据的最低位反而先发送。在众多使用串行通讯接口的控制器件中，这可以说是比较 “奇葩”的位序定义（正常逻辑来讲，要么都是高位先行，或都是低位先行），除非你定义的4位数据本身就是反过来的，否则我们无法将地址与数据直接合并进行发送（必须先将位序反过来）。

例如，现在需要点亮VD22（对应地址0x4），那么往HT1632C发送的串行数据应该为0x2844（0b101_0000100_0100），而不是0x2842（0b101_0000100_0010）。

发送命令的时序如下图所示：

往HT1632C写命令时发送的串行数据是：模式识别码“100”+9位具体的命令位，总计12位（比写DRAM数据时少2位）。例如，我们要打开LED驱动（LED ON），则需要发送的串行数据为0b100_0000_0011_x（x表示无效位，即0x806或0x807）。

还有连续写数据/命令以及读/改写数据的时序，限于篇幅不再赘述，有兴趣的读者可参考数据手册。

咱们使用VisualCom软件平台来验证一下，调出“基于HT1632C的24X16 LED点阵模组”后执行预置数据，相应的仿真效果如下图所示：

该仿真器件的LED位置与电路图是一一对应的，我们来看看相应的预置数据，如下图所示：

预置数据的位序定义与时序完全一样，例如第四条数据“806”就是我们刚刚介绍过的“打开LED驱动输出（LED ON）”指令。

前面四条是初始化HD1632C的指令。我们首先将COM引脚配置为16个PMOS输出结构，该配置的依据来源于前面的硬件电路，图中最下方的提示“Common are PMOS open drain output structures”。由于电路中HT1632C使用了16个COM，所以应该设置为16 PMOS结构，设置为NMOS结构是无法点亮LED点阵的，而如果设置为8 PMOS结构，下半部分的LED将不会被点亮（PMOS与NMOS输出结构的具体区别可参考数据手册，本文不再赘述）。

其次，我们把HT1632C配置为主模式，因为从模式主要用于多芯片级联应用时，我们的硬件电路只使用了一片HT1632C。

再次，我们打开了系统振荡器与LED驱动时序生成电路（默认处于关闭状态），因为动态扫描的时序都是基于振荡器产生的时钟，芯片没有了时钟就相当于人的心脏没有跳动，自然不可能驱动点阵模块显示任何信息。

最后，我们开启了LED驱动输出功能，这样芯片输出才能发出扫描LED点阵驱动时序（默认处于关闭状态）。实际上，我们还应该配置“使用片内RC振荡时钟源（RC）”，但是由于上电后这一项是默认的，所以这一项配置并不是必须的。

执行完前面四条预置数据后，RAM中的数据就可以显示了，接下来全部是写数据操作。为了显示16X16点阵字体的汉字 “电”，我们首先需要进行取模操作，如下图所示：

因为每个DRAM地址中的4位数据对应4个COM（行），所以我们得纵向取模，且每次只写入4位数据，方向为从左到右、由上至下（见DRAM映射表中蓝色箭头方向）。DRAM地址0x0～0x3对应的字模数据都是0，所以我们首先写入了4个0x0（尽管VisualCom软件平台已经将HT1632C的RAM数据全部初始化为0x0，但实际应用时还是得重新写入，这样可以避免芯片上电后DRAM出现随机数据），然后往DRAM地址 0x4写入了0x8。这里再次提醒一下：字模的提取顺序是下高位，这与前述DRAM映射表是对应的，但是写入的串行数据中的4位DRAM数据是反过来的（低位先行），所以实际预置数据的低4位应该是0x1。（你可以观察“内存窗口”中的DRAM数据，与提取的字模数据是完全对应的），读者可自行分析剩下的预置数据，此处不再赘述。

有些人可能会叫道：这叫啥的VisualCom软件平台不是瞎编的嘛！我在上面的命令表中可没有看到什么寄存器！其实与HD44780一样，我们给HT1632C发送命令就相当于设置一些寄存器，只不过数据手册没有将它们像HD44780那样命名而已，VisualCom软件平台为了方便我们观察芯片的状态，做了一些额外的工作将这些寄存器提取出来了而已！

举个小例子，我们对比一下“SYS OFF”与“SYS ON”指令，就会发现只有一位是有差别的，VisualCom软件平台显示的寄存器“SYS”就是这个数据位的状态。（M/S表示Master/Slave，COM表示COMMON OPTIONS, DUTY表示PWM DUTY）