本文档由BlackWalnut——诌在行编辑，如有疑问，请联系我
部分图片源于百度
这里是通过树莓派的引脚，通过模拟 SPI 信号实现控制的，具体的原理，请看在后文的点亮思路
| 文 件 | 说 明 |
|---|---|
| ./双屏级联技术/LED双屏级联接线(树莓派).md | 树莓派如何使用双屏级联 |
| ./双屏级联技术/*.jpg | 双屏级联的接线方法 |
| ./code/Raspberry_Pi3/blink.c | 点亮用上面的接线方法级联两块 LED 灯板的代码 |
| ./code/Raspberry_Pi3/blink.cpp | 点亮两块 LED 灯板，并打开进程间通信接收要播放的视频数据的代码(没有使用级联，使用单独 IO 发信号) |
| ./code/Raspberry_Pi3/handlemovie.cpp | 处理 ./code/Raspberry_Pi3/movie 内的数据，并通过消息队列发送给显示程序的代码 |
| ./code/Raspberry_Pi3/movie | 视频处理成图像后存放的位置 |
| ./code/LED6432_esp32_32/LED6432_esp32_32.ino | ESP-32 点亮一块 LED 灯板的代码 |
双屏级联，相当于除了发送 SPI 信号的引脚外，全部进行串联，但是当显示数据量大的时候，第二块板子会出现闪屏。所以这里直接用了 IO 引脚，具体接线如下：
#define RowA 0
#define RowB 1
#define RowC 2
#define RowD 3
#define OE 7 //EN口
#define OE2 21
#define R11 22 //数据出 MOSI 输出 main out
#define R12 23
#define G11 24
#define G12 25
#define R21 26
#define R22 27
#define G21 28
#define G22 29
#define LE 4 //时钟 SCK
#define LE2 5
#define CLK 6 //595 刷新显示 SS 片选
#define CLK2 14
这里用到了 ffmpeg 这个工具，下载这个工具后，用下面这个命令转换视频为图片
ffmpeg -i bad_apple.mp4 -s 64*64 -an %04d.png这里用到了 Linux 系统的进程间通信——消息队列，因为树莓派的系统也是 Linux 内核。
int msgqid = msgget(KEY,0777|IPC_CREAT); //打开消息队列
while(1)
{
if (msgrcv(msgqid, &msg,SIZE+32,0,IPC_NOWAIT) != -1) //查看消息队列内是否有新的信息
{
memcpy(&ShowR[0], &msg.msg_text[0],4096); //用内存拷贝的方法，拷贝接受到的消息
}
display(); //显示
}这里用到了
opencv的库，需要在树莓派下配置opencv并用cmake编译源码
环境配置是这里的坑，代码实现反而简单，先打开消息队列，然后循环读取图片并发送
while (i) {
for (int l = 0; l < v; l++){
sprintf(image_name, "./movie/%.04d.png", i);
Mat image = imread(image_name, 0);
int w = image.cols;
int h = image.rows;
for (int j = 0; j < h; ++j) {
auto * data = image.ptr<uchar>(j);
for (int k = 0; k < w; ++k) {
msg.msg_text[j*8+k/8] = (unsigned char)(data[k] >= 124? ((msg.msg_text[j*8+k/8]<<1)|0x01) : ((msg.msg_text[j*8+k/8] <<1 )& 0xFE));
}
}
send_msg(i);
}
if (i == movie_length){
i = 0;
stop = time(nullptr);
cout << stop-start <<endl;
}
i++;
}确认环境配置好的情况下，同时编译、运行 blink.cpp 和 handlemovie.cpp即可点亮
以8 * 8点阵为例，更容易讲清楚点阵的基本原理
一颗LED灯就是一个脚接高电平，一个脚接低电平来点亮的，而点阵就是一行LED的高电平或低电平脚级联，一列的高电平或低电平脚级联
当第一行接入高电平，第一列接入低电平，其它列高电平，那第一个led灯点亮
上面的是单色的，红绿双色的点阵也是一样的原理，一模一样的电路COPY了一份，然后把两个灯放在同一个盒子里面
如图，在64 * 32的点阵中可以通过H1~H8接入高电平来选定行，同时通过G1接入低电平来控制第一行第一个绿色LED灯发亮
同理，可控制每一个红色和绿色的LED灯有没有亮起来
LED采用的是逐行刷新显示，每次只能选定一行，给一行高电平，控制这一行上所有LED灯的亮暗情况
LED常见扫描方式有静态、1/2、1/4、1/8、1/16，每次刷新一行，16行是一个扫描周期。一个扫描周期（主要取决于程序效率和硬件（ESP32、Raspberry）的时钟周期，因为实践来看点阵本身的刷新速度是足够快的）必须要小于肉眼视觉暂留时间（0.05s~0.2s），否则就会出现LED点阵出现的画面一直闪烁的情况。
- LA、LB、LC、LD 连接两个3-8译码器74HC138芯片实现行信号传输，74HC138介绍在后面
- R1、R2、G1、G2 分别用来传输上半屏红灯信号、下面屏红灯、上半屏绿灯和下半屏绿灯的信号
- SCK（CLK/CK）时钟信号
- STB（LE/LT）锁存列信号数据，和上面的R1、R2、G1、G2、SCK配合用软件SPI的通信协议给74HC595芯片传输列数据，这块芯片在后面会讲到
- GND 接地，众所周知
- EN 显示使能信号
按照源代码（“code”文件夹下）接线即可
- 初始化GPIO引脚
- 设置08接口使能信号
- 用行信号选中第1行，移位串行输入，分别发送上下屏第1行的列信号数据，锁存列信号。并行输出显示
- 依次循环，每次循环发送的是上下屏红绿两种列信号数据，直到16行发送完（如果是两屏级联，那每次发送的就是两块屏幕上下屏的红绿列信号数据，也就是每次发送四行的列信号数据）
- 重复循环，维持LED显示
#define RowA 22
#define RowB 23
#define RowC 21
#define RowD 19
#define OE 18 //EN口
#define R1 17 //数据出 MOSI 输出 main out
#define R2 16
#define G1 2
#define G2 25
#define LE 26 //时钟 SCK
#define CLK 27 //595 刷新显示 SS 片选
void setup()
{
pinMode(22, OUTPUT);
pinMode(23, OUTPUT);
pinMode(21, OUTPUT);
pinMode(19, OUTPUT);
pinMode(18, OUTPUT);
pinMode(17, OUTPUT);
pinMode(16, OUTPUT);
pinMode(2, OUTPUT);
pinMode(25, OUTPUT);
pinMode(26, OUTPUT);
pinMode(27, OUTPUT);
//初始化引脚
//Serial.begin(9600);
digitalWrite(OE, LOW);
digitalWrite(LE, LOW);
digitalWrite(CLK, LOW);
//初始化软SPI
}
3-8译码器的作用就是把3种输入状态翻译成8种输出状态。如上图，1 ~ 6都是输入，但是4 ~ 6都是使能，剩下的1 ~ 3刚好能表示出8种状态（2^3^ = 8）
两块三八译码器级联就成了四六译码器（2^4^ = 16），所以刚刚好能满足控制一半的LED点整屏（16行）的需求，HUB08接口的ABCD就是这四个输入引脚，通过四个引脚，可以实现下面的功能：
| D | C | B | A | Row |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 上下屏幕第一行 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 上下屏幕的第二行 |
| …… | …… | …… | …… | …… |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 上下屏幕的第十六行 |
void hc138sacn(word r) { //输出行线状态ABCD
digitalWrite(RowA, (r & 0x01));
digitalWrite(RowB, (r & 0x02));
digitalWrite(RowC, (r & 0x04));
digitalWrite(RowD, (r & 0x08));
}该芯片具有：8位串行输入转8位并行输出，8位锁存的功能，往芯片传输数据用的是SPI的通信协议。对于64 * 32的点阵，因为有64列，所以需要通过8个74HC595芯片进行级联，即可将其扩展成64位串行输入转64位并行输出，从而通过在选定一行后，对64个列信号数据传输，实现对一行的64个LED灯进行控制。HUB08接口中的R1、R2、G1、G2就是用来输入64位串行数据的。其中R1、G1用来控制上半点阵（16行）的红绿信号；R2、G2分别用来控制下半点阵（16行）的红绿信号。因此，64 * 32的双色点阵总共需要32个74HC595芯片。
然而不幸的是，硬件SPI只能传输一行的列信号数据。而我们需要的是选定上下屏的相同行后，通过R1、R2、G1、G2传输那两行的红绿列信号数据。也就是说，行选定一行后，需要用相同的时钟信号和片选信号传输4行的列信号数据。明显，硬件SPI已经没有办法满足64 * 32的显示了。当然，上帝为你关上一扇门，必定会为你打开一扇窗，硬件SPI不行，就用软件SPI（具体实现见代码）。
- SPI通信协议自行百度
void hc595senddata(byte datar1, byte datar2, byte datag1, byte datag2)
{
for (byte i = 0; i < 8; i++)
{
digitalWrite(R1, datar1 & 0x80);//用digitalwrite直接写入byte的最高位
datar1 = datar1 << 1; //byte数据左移，使下一次要读入的数据变成最高位
digitalWrite(G1, datag1 & 0x80);
datag1 = datag1 << 1;
digitalWrite(R2, datar2 & 0x80);
datar2 = datar2 << 1;
digitalWrite(G2, datag2 & 0x80);
datag2 = datag2 << 1;
digitalWrite(CLK, HIGH);//上升沿发送数据
digitalWrite(CLK, LOW);//恢复CLK低电平，让下一次给CLK高电平时能够产生上升沿
}
}
我们可以看到，上面的SPI只传输了8位的上下点阵红绿数据，而一行有8块74HC595芯片，所以调用8次这个函数即可实现数据的传输
for (int i = 0; i < 8; i++)
{
hc595senddata(ShowR1[Rownumber][i], ShowR2[Rownumber][i], ShowG1[Rownumber][i], ShowG2[Rownumber][i]);
}
- 用138行选和595列控制实现在LED点阵上为所欲为
void display()
{
for (Rownumber = 0; Rownumber < 16; Rownumber = Rownumber + 1)
{
for (int i = 0; i < 8; i++)
{
hc595senddata(ShowR1[Rownumber][i], ShowR2[Rownumber][i], ShowG1[Rownumber][i], ShowG2[Rownumber][i]);
}
digitalWrite(OE, HIGH);//关闭LED不仅仅是为了省电，还有清空的作用，这会帮助你解决一些在你看来是玄学的问题，比如为什么我没有给某些点供电，但是某些点却以极其不引人注目的微弱之光闪耀着
hc138sacn(Rownumber); //选定某一行
digitalWrite(LE, HIGH);//拉高片选，产生上升沿，使595把刚刚上面的串行输入转成并行输出
digitalWrite(LE, LOW); //恢复片选的低电平，让下一次再拉高片选的时候，产生上升沿
digitalWrite(OE, LOW); //打开使能，让LED显示
}
}