代码收藏家 使用MCU分层操作数码管和LED灯，利用Union联合体实现便捷修改
基本思路
定义同类型的ledbuffer与ledbufferdisplay，一个用于逻辑上应用层的控制，一个用于底层io口的控制，用于底层的在中断中调用
用于逻辑控制的在主循环，这样应用层与底层分离，在修改主循环逻辑时我们只需关注主循环内的ledbuffer就可以
数据类型如何定义
我们的数码管规定了abcdegf这几个段，如下图
在c语言中有union（联合体）这个概念，
关于union类型的知识，这里不做重点，不懂的可以看下面这篇文章
C语言-联合体union_c语言union-CSDN博客
我们可以这样定义数据结构
这里以两个数码管为例，一个com对应一个数码管七个段，
我们拿出com1来看
u8 DispNUM1Place_A :1;//
u8 DispNUM1Place_B :1;//
u8 DispNUM1Place_C :1;//
u8 DispNUM1Place_D :1;//
u8 DispNUM1Place_E :1;//
u8 DispNUM1Place_F :1;//
u8 DispNUM1Place_G :1;//
u8 DispRemain_0 :1;//这八个变量每个都占1位（注意是位不是字节），这个操作叫位域
C 位域 | 菜鸟教程
前七个变量是分别代表数码管abcdefg七个段
最后一个 u8 DispRemain_0 :1;//
这个是占位的，目的是凑齐8位，为什么这样呢？因为union所占字节数是其内部最大的来算
例如：我既可以通过DispBuffer.DispNUM1Place_A去操作数码管的a段，
也可以通过DispArray[0]=0x01;去操作数码管的a段
如果不凑这一位，DispBuffer这个结构体里面就是14位，那在用DispArray去操作就会出问题
最开头也说过，要定义一个ledbuffer用于主循环操作，定义一个ledbufferdisplay用于1ms中断内io口操作
这里我改了一下变量名，gDispContentBufferbuf用于主循环，gDispContentBuffer用于1ms中断
1ms中断中操作io口部分（显示底层）
在实际操作io口的时候要遵循一个原则，
1.关所有com
2.开对应seg
3.再开对应com
不遵循这个原则会出什么问题呢？如果一开始com还开着，同时上一次这个com上有seg打开了，而这一次是没有先关com，会导致上一次这个com上开着的seg刷新到这一次，体现出来的效果就是那个灯微微亮
void DispScan(void)
{
u8 i=10;
static unsigned char S_U8_Shift=0;
COM1_OFF;
COM2_OFF;
COM3_OFF;
COM4_OFF;
COM5_OFF;
while(i)
{
i--;
}
if (S_U8_Shift <= 2)
{
if ((gDispContentBuffer.DispArray[S_U8_Shift] & 0x01) !=0)
{
SEG1_ON;
}
else
{
SEG1_OFF;
}
if ((gDispContentBuffer.DispArray[S_U8_Shift] & 0x02) !=0)
{
SEG2_ON;
}
else
{
SEG2_OFF;
}
if ((gDispContentBuffer.DispArray[S_U8_Shift] & 0x04) !=0)
{
SEG3_ON;
}
else
{
SEG3_OFF;
}
if ((gDispContentBuffer.DispArray[S_U8_Shift] & 0x08) !=0)
{
SEG4_ON;
}
else
{
SEG4_OFF;
}
if ((gDispContentBuffer.DispArray[S_U8_Shift] & 0x10) !=0)
{
SEG5_ON;
}
else
{
SEG5_OFF;
}
if ((gDispContentBuffer.DispArray[S_U8_Shift] & 0x20) !=0)
{
SEG6_ON;
}
else
{
SEG6_OFF;
}
if ((gDispContentBuffer.DispArray[S_U8_Shift] & 0x40) !=0)
{
SEG7_ON;
}
else
{
SEG7_OFF;
}
}
else
{
}
switch(S_U8_Shift)
{
case 0:
COM1_ON;
break;
case 1:
COM2_ON;
break;
default:
break;
}
if (++S_U8_Shift >= 2)
{
S_U8_Shift = 0;
}
}上面这个函数DispScan()就放到1ms中断里面，这就是我前面说的用于控制底层的部分
SEG_ON,SEG_OFF,COM_ON,COM_OFF做了宏定义，指代对应的io口开关，这个要根据你自己的电路如何接的，高低电平这个逻辑要看你自己的电路
#define COM1_ON ald_gpio_write_pin(GPIOC, GPIO_PIN_8, 0);
#define COM1_OFF ald_gpio_write_pin(GPIOC, GPIO_PIN_8, 1);解释一下这个函数，其实就做了那么几个操作
1.每次进1ms中断，先关所有com
2.while（i）延时个几us，等待com全关闭
3.扫前面定义的每个com，也就是这个数据结构里定义的两个com的每个段
举个例子
if ((gDispContentBuffer.DispArray[S_U8_Shift] & 0x01) !=0)
{
SEG1_ON;
}
else
{
SEG1_OFF;
}这一段，当S_U8_Shift是0的时候，也就是gDispContentBuffer.DispArray[0]对第一位做与运算，
从位域上看就是DispNUM1Place_A：1这一位，
我这里默认电路上seg1-seg7，是按顺序接的数码管段的a-g
那么com1的seg1对应的led也就是第一个数码管的a段，
按以上依此判断我所有用到的位，对应io口输出对应的电平
4.seg开完了，那就开第一个com
5.这样第一次1ms中断，就把com1上的所有seg刷新了一遍，++S_U8_Shift，下一个1ms中断刷com2，
直到S_U8_Shift >= 2时（com2刷完），S_U8_Shift 清零，下一个1ms中断就再从com1开始刷
这样有什么优势？
1.先从这个数据结构看
每一位对应了一个seg，这样如果电路板io口有更改，只需要改这个数据结构就好不需要再去算具体的值，比如数码管1的a段在com2与数码管2的a段在com1，只需要这样改
其余就不需要管了，为什么呢？因为DispNUM2Place_A这一位的赋值在主循环做，而显示是在1ms内的，1ms内调用的DispScan();是把com1和com2全部扫描了一遍，只是说，
数码管1的a段在com2时是扫com2时刷新的
数码管2的a段在com1时是扫com1时刷新的
电路甚至可以随意接，改代码也不麻烦，甚至这个com接不全一个数码管又接了其他灯也好修改，甚至可以com1接9个seg，com2接2个seg，只是要更改
DispArray[]和所有位域改为16位的，com1用9个位com2用2个位剩下的补起来就可以，补起来的那些主循环不操作全部赋值为0就好了，同时DispScan();也要改要让一个com能扫9位
主循环
主循环只需要操作DispArray或者DispNUM2Place_A这样的某一位就可以
这里我们还是设seg1-seg7与abcdefg段从左到右一一对应，而且这是com1的七个seg
如果要显示数字2，那么就要让abged这几个段亮，
从代码上在主循环中，也就是
DispNUM1Place_A = 1;
DispNUM1Place_B = 1;
DispNUM1Place_C = 0;
DispNUM1Place_D = 1;
DispNUM1Place_E = 1;
DispNUM1Place_F = 0;
DispNUM1Place_G = 1;这样可以，但是对于电路上用标准接法的数码管（就是我上面假设的这个一一对应的接法）来讲有些麻烦，
我们可以这样规整，把a-g段用1位表示出来
#define LED_SEG_A 0X01 //0000 0001
#define LED_SEG_B 0X02 //0000 0010
#define LED_SEG_C 0X04 //0000 0100
#define LED_SEG_D 0X80 //0000 1000
#define LED_SEG_E 0X10 //0001 0000
#define LED_SEG_F 0X20 //0010 0000
#define LED_SEG_G 0X40 //0100 0000 定义一个标签数组
const unsigned char Digit_Led_Display_Table[] =
{
LED_SEG_A+LED_SEG_B+LED_SEG_C+LED_SEG_D+LED_SEG_E+LED_SEG_F, // 0
LED_SEG_B+LED_SEG_C, // 1
LED_SEG_A+LED_SEG_B+LED_SEG_D+LED_SEG_E+LED_SEG_G, // 2
LED_SEG_A+LED_SEG_B+LED_SEG_C+LED_SEG_D+LED_SEG_G, // 3
LED_SEG_B+LED_SEG_C+LED_SEG_F+LED_SEG_G, // 4
LED_SEG_A+LED_SEG_C+LED_SEG_D+LED_SEG_F+LED_SEG_G, // 5
LED_SEG_A+LED_SEG_C+LED_SEG_D+LED_SEG_E+LED_SEG_F+LED_SEG_G, // 6
LED_SEG_A+LED_SEG_B+LED_SEG_C, // 7
LED_SEG_A+LED_SEG_B+LED_SEG_C+LED_SEG_D+LED_SEG_E+LED_SEG_F+LED_SEG_G, // 8
LED_SEG_A+LED_SEG_B+LED_SEG_C+LED_SEG_D+LED_SEG_F+LED_SEG_G, // 9
LED_SEG_A+LED_SEG_B+LED_SEG_C+LED_SEG_E+LED_SEG_F+LED_SEG_G, //A
LED_SEG_C+LED_SEG_D+LED_SEG_E+LED_SEG_F+LED_SEG_G, //b
LED_SEG_A+LED_SEG_D+LED_SEG_E+LED_SEG_F, //c
LED_SEG_B+LED_SEG_C+LED_SEG_D+LED_SEG_E+LED_SEG_G, //d
LED_SEG_A+LED_SEG_D+LED_SEG_E+LED_SEG_F+LED_SEG_G, //E
LED_SEG_A+LED_SEG_E+LED_SEG_F+LED_SEG_G, //F
LED_SEG_B+LED_SEG_C+LED_SEG_E+LED_SEG_F+LED_SEG_G, //H
LED_SEG_A+LED_SEG_B+LED_SEG_C+LED_SEG_D+LED_SEG_E+LED_SEG_F, //O
LED_SEG_A+LED_SEG_B+LED_SEG_E+LED_SEG_F+LED_SEG_G, //P
LED_SEG_E+LED_SEG_G, //r
LED_SEG_A+LED_SEG_C+LED_SEG_D+LED_SEG_F+LED_SEG_G, //S
LED_SEG_A+LED_SEG_E+LED_SEG_F, //T
LED_SEG_G, //-
0, //off 0X1e
LED_SEG_B+LED_SEG_C+LED_SEG_D+LED_SEG_E+LED_SEG_F, //U
LED_SEG_D+LED_SEG_E+LED_SEG_F, //L
};这样Digit_Led_Display_Table[0]恰好就是显示0，同时也是数组的第0个字节
我们再定义一个函数，
void ScreemNumCompile(u8 NUM1PlaceIndex, u8 NUM2PlaceIndex)
{
gDispContentBufferbuf.DispBuffer.DispNUM1Place_A = ((Digit_Led_Display_Table[NUM1PlaceIndex] & LED_SEG_A) != 0);
gDispContentBufferbuf.DispBuffer.DispNUM1Place_B = ((Digit_Led_Display_Table[NUM1PlaceIndex] & LED_SEG_B) != 0);
gDispContentBufferbuf.DispBuffer.DispNUM1Place_C = ((Digit_Led_Display_Table[NUM1PlaceIndex] & LED_SEG_C) != 0);
gDispContentBufferbuf.DispBuffer.DispNUM1Place_D = ((Digit_Led_Display_Table[NUM1PlaceIndex] & LED_SEG_D) != 0);
gDispContentBufferbuf.DispBuffer.DispNUM1Place_E = ((Digit_Led_Display_Table[NUM1PlaceIndex] & LED_SEG_E) != 0);
gDispContentBufferbuf.DispBuffer.DispNUM1Place_F = ((Digit_Led_Display_Table[NUM1PlaceIndex] & LED_SEG_F) != 0);
gDispContentBufferbuf.DispBuffer.DispNUM1Place_G = ((Digit_Led_Display_Table[NUM1PlaceIndex] & LED_SEG_G) != 0);
gDispContentBufferbuf.DispBuffer.DispNUM2Place_A = ((Digit_Led_Display_Table[NUM2PlaceIndex] & LED_SEG_A) != 0);
gDispContentBufferbuf.DispBuffer.DispNUM2Place_B = ((Digit_Led_Display_Table[NUM2PlaceIndex] & LED_SEG_B) != 0);
gDispContentBufferbuf.DispBuffer.DispNUM2Place_C = ((Digit_Led_Display_Table[NUM2PlaceIndex] & LED_SEG_C) != 0);
gDispContentBufferbuf.DispBuffer.DispNUM2Place_D = ((Digit_Led_Display_Table[NUM2PlaceIndex] & LED_SEG_D) != 0);
gDispContentBufferbuf.DispBuffer.DispNUM2Place_E = ((Digit_Led_Display_Table[NUM2PlaceIndex] & LED_SEG_E) != 0);
gDispContentBufferbuf.DispBuffer.DispNUM2Place_F = ((Digit_Led_Display_Table[NUM2PlaceIndex] & LED_SEG_F) != 0);
gDispContentBufferbuf.DispBuffer.DispNUM2Place_G = ((Digit_Led_Display_Table[NUM2PlaceIndex] & LED_SEG_G) != 0);
return;
}这样例如Digit_Led_Display_Table[0]中的每一位都可以精准的赋值给我们一开始定义的变量
这还没完我们前面讲了，用这个联合体定义了两个同类型的变量
gDispContentBufferbuf用于主循环赋值
gDispContentBuffer用于1ms中断读取，不改写值
所以在主循环中我们要在给gDispContentBufferbuf赋值后把gDispContentBufferbuf拷贝到gDispContentBuffer中去，例如我让两个数码管亮48
void Display_Run(void)
{
ScreemNumCompile(4, 8);
DISABLE_INT;
(void)memcpy(&gDispContentBuffer, &gDispContentBufferbuf, sizeof(gDispContentBufferbuf));
ENABLE_INT;
return ;
}要注意的是在复制时要把中断禁掉，因为gDispContentBuffer是在1ms内用的，如果不禁中断会出现还没复制完就显示了
你可能有一个问题，为什么要定义两个变量，一个不行吗，
一个原因跟关中断一个道理，是我们在对这个联合体的变量赋值时，中断可能来了，如果定义一个势必要在主逻辑里面开关中断，而你的主逻辑可能很复杂，这样可能时间长不太好，
另一个原因是我们操作的是位，位域不是原子操作，原子操作简单理解就是比如我定义个变量
u8 a = 0；哪怕赋值这个时候来了一个中断，a也会先赋完值再去跳转，但位域不是，他不是一条指令，具体可以看汇编，（具体原因记不太清了）我印象中是，如果这个位域一位在主循环赋值他会先给一个寄存器赋值，这个时候中断来了就会跳转，而中断同一个位域下的另一位如果也在赋不同值会用同样的寄存器，那就会改变这个寄存器值，退出中断的时候，主循环的这个位域的那一位由于这个寄存器的值改变了，导致原本理想中的值发生了变化（好像是这样），感兴趣可以测一测，这个现象是程序一开始正常执行一段时间，然后主循环的位域那一位赋值就出问题，
所以位域尽量不要在主循环跟中断都有赋值操作，都有赋值操作还是用c的基本数据类型
当然了在这个程序里面中断只是去读，而且不断刷新，即便影响，也很小，不过还是建议资源够用就分层去处理
另一个要注意的就是在中断里面扫io口的函数DispScan();没必要1ms执行一次，比如两个com，5ms执行一次一个周期10ms，频率很高了
1ms中断调用
void Time1msISR(void)
{
static u8 pre_20ms = 0;
static u8 pre_50ms = 0;
static u8 pre_100ms = 0;
static u8 pre_500ms = 0;
DispScan();
++t_sys_1ms;
++pre_20ms;
if (pre_20ms >= 20)
{
pre_20ms = 0;
++t_sys_20ms;
++pre_100ms;
if (pre_100ms >= 5)
{
pre_100ms = 0;
++t_sys_100ms;
}
}
++pre_50ms;
if (pre_50ms >= 50)
{
pre_50ms = 0;
++t_sys_50ms;
++pre_500ms;
if (pre_500ms >= 10)
{
pre_500ms = 0;
++t_sys_500ms;
}
}
return ;
}
作者：Lain_laserbird
