摘要：本文旨在帮助工程师快速掌握MAX6954驱动16段单色LED显示器的使用方法。
MAX6954是一个通用显示驱动器，能够通过一个串口控制多个分立、7段、14段或16段LED显示器。本篇应用笔记介绍驱动8位单色、16段LED显示器的典型应用与配置。
有关MAX6954的详细信息请参考MAX6954的数据资料。
应用笔记"快速入门: 使用MAX6954驱动7段LED显示器" 和"快速入门: 使用MAX6954驱动14段LED显示器" 与本文类似，分别介绍了如何配置MAX6954驱动7段和14段显示器。
MAX6954的一个常见应用是驱动多达8位的16段单色LED。本篇应用笔记指导用户如何连接MAX6954与16段显示器，以及如何配置其内部寄存器控制显示内置字模中的104个字符。
MAX6954使用一种交替改变驱动器端口极性的复用技术来减少引脚数目。这与驱动器阴极和阳极引脚单独使用的标准LED复用连接方式不同。应用笔记"Charlieplexing - Reduced Pin-Count LED Display MulTIplexing"对这一技术进行了讨论。表1为MAX6954与16段显示器的连线表，此表兼容于MAX6954的复用配置及其104个字符的内置字模。表1中的字母对应于图2中的段标识。图1为MAX6954驱动八位16段显示器的电路示意图。
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图1. MAX6954 16段显示应用电路
图2. 16段显示器的段标识
表1.与八位16段显示器连线表
| DIGIT |
O0 |
O1 |
O2 |
O3 |
O4 |
O5 |
O6 |
O7 |
O8 |
O9 |
O10 |
O11 |
O12 |
O13 |
O14 |
O15 |
O16 |
O17 |
O18 |
| 0 |
CCO |
-- |
a1 |
a2 |
b |
c |
d1 |
d2 |
e |
f |
g1 |
g2 |
h |
i |
j |
k |
l |
m |
dp |
| 1 |
-- |
CC1 |
a1 |
a2 |
b |
c |
d1 |
d2 |
e |
f |
g1 |
g2 |
h |
i |
j |
k |
l |
m |
dp |
| 2 |
a1 |
a2 |
CC2 |
-- |
b |
c |
d1 |
d2 |
e |
f |
g1 |
g2 |
h |
i |
j |
k |
l |
m |
dp |
| 3 |
a1 |
a2 |
-- |
CC3 |
b |
c |
d1 |
d2 |
e |
f |
g1 |
g2 |
h |
i |
j |
k |
l |
m |
dp |
| 4 |
a1 |
a2 |
b |
c |
CC4 |
-- |
d1 |
d2 |
e |
f |
g1 |
g2 |
h |
i |
j |
k |
l |
m |
dp |
| 5 |
a1 |
a2 |
b |
c |
-- |
CC5 |
d1 |
d2 |
e |
f |
g1 |
g2 |
h |
i |
j |
k |
l |
m |
dp |
| 6 |
a1 |
a2 |
b |
c |
d1 |
d2 |
CC6 |
-- |
e |
f |
g1 |
g2 |
h |
i |
j |
k |
l |
m |
dp |
| 7 |
a1 |
a2 |
b |
c |
d1 |
d2 |
-- |
CC7 |
e |
f |
g1 |
g2 |
h |
i |
j |
k |
l |
m |
dp |
完成MAX6954与16段显示器连线后，可利用显示测试模式检查连线正确性。显示测试模式不受控制和数据寄存器影响，点亮显示器所有的段，但不改变任何寄存器内容。向寄存器0x07写入0x01启动显示测试模式。测试模式下显示器如果有不亮的段则说明连线有误。向寄存器0x07写入0x00退出显示测试模式。
完成连线检查后，需要按驱动16段显示器的要求设置MAX6954寄存器值。表2包括MAX6954一些重要寄存器的上电初始值。MAX6954初次上电时处于关断模式，各位显示消隐，选择16段字模并将扫描位数设为最大，即八位。译码模式寄存器（0x01）和数字类型（0x0C）的默认值适用于16段显示器。
图3. 16段显示字模
表2. MAX6954上电后寄存器初始状态
| REGISTER |
POWER-UP CONDITION |
ADDRESS
(HEX) |
REGISTER DATA |
| D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
| Decode Mode |
16-segment font enabled |
0x01 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
| Global Intensity |
1/16 (minimum intensity) |
0x02 |
X |
X |
X |
X |
0 |
0 |
0 |
0 |
| Scan Limit |
Display eight 16-segment digits: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 |
0x03 |
X |
X |
X |
X |
X |
1 |
1 |
1 |
| Control Register |
Shutdown enabled, blink disabled, blink speed is slow |
0x04 |
0 |
0 |
X |
X |
0 |
0 |
0 |
0 |
| Display Test |
Normal operaTIon (display test disabled) |
0x07 |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
0 |
| Digit Type |
Digits 0 through 7 are 16 segment digits |
0x0C |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| Intensity10 |
1/16 (min on), digits 1 and 0 |
0x10 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| Intensity32 |
1/16 (min on), digits 3 and 2 |
0x11 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| Intensity54 |
1/16 (min on), digits 5 and 4 |
0x12 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| Intensity76 |
1/16 (min on), digits 7 and 6 |
0x13 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| Digit 0 |
Blank digit, both planes |
0x60 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| Digit 1 |
Blank digit, both planes |
0x61 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| Digit 2 |
Blank digit, both planes |
0x62 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| Digit 3 |
Blank digit, both planes |
0x63 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| Digit 4 |
Blank digit, both planes |
0x64 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| Digit 5 |
Blank digit, both planes |
0x65 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| Digit 6 |
Blank digit, both planes |
0x66 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| Digit 7 |
Blank digit, both planes |
0x67 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
配置寄存器（0x04）用来设置进入和退出关断模式，控制闪烁功能，全局清除各位数据，以及选择对各位亮度进行全局还是单独控制。配置寄存器包含7位（见表3）。
- S 位用来选择关断模式还是正常工作模式（读/写）。
- B 位用来选择闪烁速率（读/写）。
- E 位用来全局启动或禁止闪烁功能（读/写）。
- T 位用来复位闪烁时序（此数据不被存储―瞬态位）。
- R 位用来全局清除所有显示位对应的P0和P1两级寄存器（此数据不被存储―瞬态位）。
- I 位用来选择对各位亮度进行全局还是单独控制（读/写）。
- P 位用来返回当前闪烁时序相位（只读―向此位写入值将被忽略）。
表 3. 配置寄存器格式
CONFIGURATION
REGISTER
DATA BIT |
DATA
BIT
LABEL |
STATE |
FUNCTION |
| D7 |
P |
0 |
P1 Blink Phase |
| 1 |
P0 Blink Phase |
| D6 |
I |
0 |
Intensity for all digits is controlled by one setting in the Global
Intensity Register |
| 1 |
Intensity for digits is controlled by the individual settings in the
Intensity10 through Intensity76 registers. |
| D5 |
R |
0 |
Digit data for both planes P0 and P1 are unaffected |
| 1 |
Digit data for both planes P0 and P1 are cleared on the rising edge of active-low CS |
| D4 |
T |
0 |
Blink timing counters are unaffected. |
| 1 |
Blink timing counters are reset on the rising edge of active-low CS. |
| D3 |
E |
0 |
Blink function disabled |
| 1 |
Blink function enabled |
| D2 |
B |
0 |
Slow Blinking. Segments blink on for 1s, off for 1s with fOSC = 4MHz. |
| 1 |
Fast Blinking. Segments blink on for 0.5s, off for 0.5s with fOSC = 4MHz. |
| D1 |
X |
X |
Don't care |
| D0 |
S |
0 |
Shutdown |
| 1 |
Normal Operation |
通过向寄存器0x04写入0x01启动显示器驱动器，同时将工作方式设置为全局亮度控制、禁止闪烁。内部振荡器在MAX6954退出关断模式时启动，振荡器输出引脚为OSC_OUT。注意，数据控制寄存器0x60至0x67上电状态为0x20或没有段被点亮时，16段显示器保持显示消隐（见表2和图3）。
MAX6954内置了用于16段显示器的104个字符的ASCII字模图。字符为标准ASCII字模加, 和
这些常用符号。用7位表示这104个字符，第8位用于选择是否点亮小数点（DP）（见表4）。数据寄存器有两级，P0和P1。每个显示位用存储器中的2字节表示，一个字节位于P0，另一个位于P1（见表7）。数据寄存器为映射地址方式，所以每位数据可在P0（寄存器0x20至0x27）中更新，也可在P1（寄存器0x40至0x47）中更新，还可以两级同时更新（寄存器0x60至0x67）。数据寄存器中的数据并不直接控制16段显示器中各段的显示。而是被用来寻址一个存储着16段字模数据的字符发生器（见图3）。寄存器数据低7位（D6至D0）用来从字模中选择字符。最高位（D7）控制小数点（DP）显示；置为1则显示DP，置为0则不显示DP。
表 4. 数字类型数据寄存器格式
| MODE |
ADDRESS CODE (HEX) |
REGISTER DATA |
| D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
| 16-segment mode, writing digit data to use font map data with decimal place unlit |
0x20 to 0x27
0x40 to 0x47
0x60 to 0x67 |
0 |
Bits D6 to D0 select font character 0 to 127 |
| 16-segment mode, writing digit data to use font map data with decimal place lit |
0x20 to 0x27
0x40 to 0x47
0x60 to 0x67
| 1 |
Bits D6 to D0 select font character 0 to 127 |
如果闪烁功能被配置寄存器闪烁使能位E（见表3）禁止，则P0中数据寄存器的数据被用作显示器复用。而P1中数据寄存器的数据不被使用。如果闪烁功能被启用，则交替使用P0和P1中的数据复用显示器。P0和P1中的数据分别应用于闪烁时钟交替变化的不同相位，从而复用LED显示器实现闪烁功能。
下面是一个利用MAX6954驱动显示八个字符，“MAXIM-IC”，的实例。设置配置寄存器禁止闪烁功能，这样就可以通过向寄存器0x20至0x27写入数据来分别控制数据位0至7。使用图3中的字模图得到每个字符对应的代码。
表 5. MAXIM-IC显示范例
REGISTER
ADDRESS
(HEX) |
DIGIT |
CHARACTER |
FONT MAP EQUIVALENT CODE |
| DECIMAL |
HEX |
| 0x20 |
0 |
M |
0100 1101 |
0x4D |
| 0x21 |
1 |
A |
0100 0001 |
0x41 |
| 0x22 |
2 |
X |
0101 1000 |
0x58 |
| 0x23 |
3 |
I |
0100 1001 |
0x49 |
| 0x24 |
4 |
M |
0100 1101 |
0x4D |
| 0x25 |
5 |
- |
0010 1101 |
0x2D |
| 0x26 |
6 |
I |
0100 1001 |
0x49 |
| 0x27 |
7 |
C |
0100 0011 |
0x43 |
通过向寄存器0x02（全局亮度控制寄存器）写入数据来调节显示亮度，亮度可在0x00（最小亮度，1/16的电流）和0xFF（最大亮度，15/16的电流）之间调节。也可以对每一位的亮度进行单独控制。关于显示亮度调节和其它先进特性（如GPIO和按键扫描）的详细信息请参考MAX6954的数据资料。
表6. 快速入门例程指令集
REGISTER
(HEX) |
COMMAND
(HEX) |
FUNCTION |
| 0x07 |
0x01 |
Enter display test mode |
| 0x07 |
0x00 |
Exit display test mode |
| 0x04 |
0x01 |
Exit shutdown mode, disable blinking and select global
intensity control |
| 0x20 |
0x4D |
Write "M" to digit 0 |
| 0x21 |
0x41 |
Write "A" to digit 1 |
| 0x22 |
0x58 |
Write "X" to digit 2 |
| 0x23 |
0x49 |
Write "I" to digit 3 |
| 0x24 |
0x4D |
Write "M" to digit 4 |
| 0x25 |
0x2D |
Write "-" to digit 5 |
| 0x26 |
0x49 |
Write "I." to digit 6 |
| 0x27 |
0x43 |
Write "C" to digit 7 |
| 0x02 |
0xFF |
Set globalk intensity to full-scale |
表7. MAX6954/MAX6955的部分寄存器地址图
| REGISTER |
ADDRESS (COMMAND BYTE) |
ADDRESS
(HEX CODE) |
| D15 |
D14 |
D13 |
D12 |
D11 |
D10 |
D9 |
D8 |
| Decode Mode |
R/active-low W |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0x01 |
| Global Intensity |
R/active-low W |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0x02 |
| Scan Limit |
R/active-low W |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0x03 |
| Configuration |
R/active-low W |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0x04 |
| Display Test |
R/active-low W |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0x07 |
| Digit Type |
R/active-low W |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0x0C |
| Intensity 10 |
R/active-low W |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0x10 |
| Intensity 32 |
R/active-low W |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0x11 |
| Intensity 54 |
R/active-low W |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0x12 |
| Intensity 76 |
R/active-low W |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0x13 |
| Digit 0 Plane P0 |
R/active-low W |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0x20 |
| Digit 1 Plane P0 |
R/active-low W |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0x21 |
| Digit 2 Plane P0 |
R/active-low W |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0x22 |
| Digit 3 Plane P0 |
R/active-low W |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0x23 |
| Digit 4 Plane P0 |
R/active-low W |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0x24 |
| Digit 5 Plane P0 |
R/active-low W |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0x25 |
| Digit 6 Plane P0 |
R/active-low W |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0x26 |
| Digit 7 Plane P0 |
R/active-low W |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0x27 |
| Digit 0 Plane P1 |
R/active-low W |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0x40 |
| Digit 1 Plane P1 |
R/active-low W |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0x41 |
| Digit 2 Plane P1 |
R/active-low W |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0x42 |
| Digit 3 Plane P1 |
R/active-low W |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0x43 |
| Digit 4 Plane P1 |
R/active-low W |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0x44 |
| Digit 5 Plane P1 |
R/active-low W |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0x45 |
| Digit 6 Plane P1 |
R/active-low W |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0x46 |
| Digit 7 Plane P1 |
R/active-low W |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0x47 |
这些常用符号。用7位表示这104个字符，第8位用于选择是否点亮小数点（DP）（见表4）。数据寄存器有两级，P0和P1。每个显示位用存储器中的2字节表示，一个字节位于P0，另一个位于P1（见表7）。数据寄存器为映射地址方式，所以每位数据可在P0（寄存器0x20至0x27）中更新，也可在P1（寄存器0x40至0x47）中更新，还可以两级同时更新（寄存器0x60至0x67）。数据寄存器中的数据并不直接控制16段显示器中各段的显示。而是被用来寻址一个存储着16段字模数据的字符发生器（见图3）。寄存器数据低7位（D6至D0）用来从字模中选择字符。最高位（D7）控制小数点（DP）显示；置为1则显示DP，置为0则不显示DP。
