通用TM1637 GPIO驱动器

适用于TM1637微控制器的通用GPIO驱动器，主要用于教育目的。例如，AZ-Delivery内建的4位7段显示器中的TM1637 (链接)。通用意味着它不依赖于特定的GPIO接口。你可以自己选择GPIO接口/库。

TL;DR：最小配置

Cargo.toml

[dependencies]
tm1637-gpio-driver = "<insert latest version>"
# or if you need no_std
tm1637-gpio-driver = { version = "<insert latest version>", default-features = false }

代码

use std::thread::sleep;
use std::time::Duration;
use tm1637_gpio_driver::gpio_api::setup_gpio_cdev;
use tm1637_gpio_driver::TM1637Adapter;

// example that definitely works on Raspberry Pi
fn main() {
    // use any GPIO pin you want. This is the number of the pin on the board.
    let (clk_pin, dio_pin) = (18, 23);

    let bit_delay_fn = Box::from(|| sleep(Duration::from_micros(10)));
    let tm1637display = setup_gpio_cdev(clk_pin, dio_pin, bit_delay_fn, "/dev/gpiochip0");

    // display "1 2 3 4"
    let data: [u8; 4] = [
        TM1637Adapter::encode_digit(1),
        TM1637Adapter::encode_digit(2),
        TM1637Adapter::encode_digit(3),
        TM1637Adapter::encode_digit(4),
    ];
    tm1637display.write_segments_raw(&data, 0);
}

无std

此crate使用extern crate alloc（核心库），因此在嵌入式系统中需要分配器。在#![no_std]中，您必须禁用Cargo.toml中的默认功能。

如果其他显示器使用与数据表中指定的相同I2C-like串行总线协议的TM1637微控制器，则此驱动器也可以与这些显示器一起使用。

我创建这个库/驱动器是为了娱乐和学习新事物！

看看我用树莓派和我用普通GPIO引脚制作的这个演示（GIF）

移动文本

带闪烁的双点时间

这是如何工作的？我该如何为这个设备编写驱动程序？

这是我第一次编写（超级简单基本）类型的设备驱动程序。到目前为止，我对微控制器的经验并不多。经过一段时间，我通过查看数据表了解了它的工作原理。也请查看我的代码！我尽量做了尽可能多的注释。

我该如何使用它？

你可以在github仓库中找到代码示例！

我的驱动/库不依赖于特定的GPIO接口。您可以使用crates.io: wiringpi或crates.io: gpio等示例。我强烈推荐crates.io: gpio_cdev。我在我的Raspberry Pi上测试过它们。我的TM1637Adapter需要作为参数的函数/闭包。这些函数是写入所需引脚高/低的包装器。

在模块fourdigit7segdis中，还有针对4位7段显示屏的实用函数。您可以使用它们，从中学习，或者仅在上层驱动程序之上编写自己的函数。

要将此驱动程序添加到您的项目中，只需将crate添加到您的Rust项目中。

支持的GPIO接口/libs/crates

正如我之前所说的，这个crate与访问GPIO的特定策略无关。但我提供了以下列出的不同策略的几个设置函数（所有这些都需要标准库）。要使用它们，请在Cargo.toml中激活一个功能

• gpio-api-gpio_cdev
  • 提供了一个设置函数，用于TM1637Adapter，它使用"gpio_cdev"-crate作为GPIO接口
  • tm1637_gpio_driver::gpio_cdev::setup_gpio_cdev()
  • 这使用Linux内核中的基于字符设备驱动程序的api/interface
  • 这是推荐的，现代的方式！Sysfs已被弃用
• gpio-api-gpio
  • 提供了一个设置函数，用于TM1637Adapter，它使用"gpio"-crate作为GPIO接口
  • tm1637_gpio_driver::gpio_api::setup_gpio()
  • 这使用"sysfs"-接口，在执行时可能需要root/sudo
• gpio-api-sysfs_gpio
  • 提供了一个设置函数，用于TM1637Adapter，它使用"sysfs_gpio"-crate作为GPIO接口
  • tm1637_gpio_driver::sysfs_gpio::setup_sysfs_gpio()
  • 这使用"sysfs"-接口，在执行时可能需要root/sudo
  • 这使用"sysfs"-接口，在执行时可能需要root/sudo
• gpio-api-wiringpi
  • 提供了一个设置函数，用于TM1637Adapter，它使用"wiringpi"-crate作为GPIO接口
  • tm1637_gpio_driver::sysfs_gpio::setup_wiringpi()
  • 确保在您的Pi上安装了"wiringpi"

这只能在Raspberry Pi上工作吗？

可能不是！尽管我无法测试它，因为我没有Arduino或其他类似设备。这应该在您可以为它编写Rust程序的所有设备上工作。由于这个库不使用标准库，因此它应该在嵌入式设备上工作。如果您使用它，请告诉我您构建了什么！

但是的，到目前为止，它仅使用运行Rasbperry Pi OS的Raspberry Pi上的常规GPIO引脚进行测试。

我是谁？

我是Philipp :) 欢迎在Github上贡献或通过Twitter（https://twitter.com/phip1611）给我留言！

特别感谢

特别感谢Arduino驱动程序的创建者driver for the Arduino。他的/她的（不知道）Arduino平台上的驱动程序帮助我了解TM1637微控制器的工作原理。通过这项工作和我对数据表的了解，我能够制作这个驱动程序。我还从关于串行数据传输和TM1637使用的类似I2C的串行总线协议中学到了很多。

我没有使用任何代码。这仅仅给了我一些灵感。

故障排除

• 显示屏上数据未正确显示
  • 要么您的设备坏了（我订购了3个，其中有1个坏了），要么您可能频率太高。确保TM1637Adapter::new的位延迟不要太短。在Raspberry Pi上100µs应该完全没问题（但1µs对我来说也有效）
  • 检查电缆和GPIO引脚（clk，dio）
• Raspberry Pi / Raspberry Pi OS
  • “权限拒绝”
    • 确保您的用户是“gpio”组的成员
    • sudousermod -a -Ggpio<你的用户名>
• 位延迟函数：1微秒和100微秒之间没有区别
  • 如果您使用 thread::sleep() 作为位延迟函数，那么在几微秒时您会遇到问题：操作系统（或者更确切地说，硬件）在这么短的时间内切换线程还不够快。
  • 在这种情况下，您应该使用类似于“忙等待”的方法，该方法不会使线程进入睡眠模式，而是在循环中等待直到达到特定的时间。

MSRV

MSRV 是 1.52.1。

趣闻

• 在 crates.io 上还有另一个关于 TM1637 的库：https://github.com/igelbox/tm1637-rs 它使用“embedded-hal”库并采用不同的方法。也看看这个吧。 :)

• 我不知道“驱动程序”这个词是否合适，因为它与操作系统没有关联。但是显示器是一个设备，我的库可以与之通信 ... 所以是的，基本上是一个驱动程序，对吧？