Библиотека TM1637Display: методы, яркость и свои знаки

Первый вечер с библиотекой TM1637Display у меня ушёл на три промаха подряд, и все три — из одной серии: я сыпал в функции числа, а библиотека молча их резала или ставила не туда. Хотел показать счётчик в шестнадцатеричном виде, скормил showNumberHex число 4095 — на экране горело честное FF, старшие байты ушли мимо окна. Потом выводил температуру в правых трёх разрядах через showNumberDec(t, false, 3, 1) и полчаса ждал её слева, пока не понял, что позиция отсчитывается от другого края. Экран был исправен все три раза, датчик тоже — я просто не читал сигнатуры методов, а они у этой библиотеки короче документации, но с подвохом.

В этом уроке пройдём по библиотеке как по инструментальной панели: установка и конструктор с пинами CLK и DIO, восемь уровней яркости, четыре метода вывода с их аргументами и свои знаки через сырые байты сегментов. Отдельно разберу ловушку, на которой спотыкается почти каждый: двоеточие, зажжённое через showNumberDecEx с 0x40, гаснет от первого же обычного showNumberDec. База — что за чип, почему двух проводов хватает и как модуль выглядит в схеме — в уроке про сам индикатор TM1637, распиновка с фотографиями шёлка — на лендинге про подключение TM1637; здесь — работа из скетча.

Ставится библиотека из менеджера библиотек Arduino IDE по двум словам tm1637 в поиске; автор Avishay Orpaz, и из одноимённых сборок она самая живая. Если поиск ничего не отдаёт или вы вообще первый раз открываете менеджер — я разбирал установку библиотек по шагам в уроке про библиотеки в IDE. Дальше вся церемония: #include <TM1637Display.h> в шапке и строка TM1637Display disp(4, 5); рядом с ним — в скобках пины CLK и DIO, строго в этом порядке. Я сажаю дисплей на D4 и D5, потому что D2 и D3 у меня всегда под кнопки; брать можно любые цифровые пины, ограничений у чипа нет. Перепутанные местами CLK и DIO не сжигают ничего — экран показывает мусор или молчит, лечится перестановкой аргументов.

В setup — disp.setBrightness(5). Аргумент — целое от 0 до 7: внутри чипа восемь ступеней скважности, и почему значение 255 не делает дисплей ярче, я уже разбирал в вводном уроке. Здесь про практику: 2-3 — для прибора, который стоит на столе и горит сутками, 5 — универсальный уровень по умолчанию, 7 — только под прямым солнцем из окна, иначе слепит и сушит глаза вечером. Тёмную комнату я решаю не уменьшением яркости, а полным гашением вторым аргументом — disp.setBrightness(5, false) тушит дисплей, но чип помнит кадр, и включение обратно возвращает те же цифры без перерисовки.

Сигнатура showNumberDec(num, leading_zero, length, pos) выглядит громоздко, но аргументов по делу два с половиной. num — само число, обычный int: 42 ляжет как 42, -7 как -7 со знаком; про то, что происходит с числом больше 9999, я писал в вводном уроке — счётчики с большим потолком режьте сами. leading_zero — ведущие нули: false прижимает число вправо и гасит пустые разряды, true дорисовывает нули слева — 0042 вместо 42. Для часов true обязательно: без него 12:05 показывается одинокой пятёркой у правого края, и глаз читает это как пять.

length и pos режут окно: length — сколько разрядов занимает число, pos — с какого разряда рисовать, и счёт идёт слева: pos 0 — крайний левый разряд, pos 3 — крайний правый. Отсюда мой вечерний промах: я мысленно считал разряды справа и передавал pos 3, ожидая цифру слева. Пара length и pos нужна, когда число занимает не весь экран: температура в правых трёх разрядах при знаке в левом, счёт партий при служебном разряде. Важная мелочь: разряды вне окна библиотека не трогает — там остаётся всё, что вы рисовали раньше; если старые сегменты мешают, гасите их сами через setSegments с нулевым байтом.

showNumberHex устроен хитрее, чем кажется: число в нём — uint8_t, байт, а не int. Потолок — 255, то есть 0xFF: передадите 4095 — на экране загорится FF, старшие байты уйдут без предупреждений, и никто в компиляторе не пикнет. Для чего HEX вообще живёт: адреса устройств на шине при отладке, дампы регистров, сверка с листингами даташита — все случаи, когда вы сами читаете экран, а не прибор для людей. В пользовательских приборах я его не использую вовсе: человек, которому нужен 0x1F на счётчике оборотов, уже открыл монитор порта. Байтовый потолок держите в голове каждый раз, когда соблазняетесь показать большое число в hex: сначала уместите его в байт руками и решите, куда деть старшую часть.

Отдельной функции показать одну цифру в заданном разряде в библиотеке нет — её роль делят length и pos у чисел и setSegments у сырых байтов. Это осознание сэкономило мне час поиска: я листал шапку библиотеки в поисках showDigitAt, которого не существует, пока не понял, что showNumberDec(3, false, 1, 0) и есть та самая одна цифра в левом разряде.

setSegments принимает массив байтов, где каждый бит — сегмент a-g: 0x3F рисует ноль, 0x06 единицу, 0x40 — минус в пустом разряде, 0x63 — знак градуса, 0x39 — букву C. Аргументы length и pos работают как у чисел: setSegments(gradus, 1, 0) пишет один байт в крайний левый разряд. Комбинация двух вызовов — главный приём термометров и любых приборов с единицей измерения: showNumberDec(t, false, 3, 1) рисует число в правых трёх разрядах, setSegments — градус слева, и экран читается как 23 без двусмысленностей. Каждый бит в байте — отдельный сегмент, и если захочется собрать свой знак, придётся вспомнить, как складывать и снимать биты: я разбирал это на масках шины I2C в уроке про битовые операции.

Практическое правило, которое я вывел после пары экранов-каши: сырые байты — только для знаков, числа — всегда через showNumberDec. Когда весь кадр собирается из setSegments, скетч обрастает магическими константами 0x5B и 0x6D, и правка через месяц превращается в расшифровку. Исключение одно — прочерк на весь экран: массив из четырёх 0x40, он и читается мгновенно, и рисуется одной строкой.

Симулятор повторяет скетч-шпаргалку: кнопка листает четыре кадра, и разница между режимами видна мгновенно — прижатое вправо число против ведущих нулей, число в трёх разрядах с минусом слева против прочерка на весь экран. Честная оговорка про разницу движков: в симуляторе showNumberHex(0xABCD) нарисует «ABCD» — число режется до четырёх последних hex-разрядов, а на живой плате метод принимает только байт: передадите 4095, увидите FF, как разобрано выше. Обе ветки теперь проверяются в браузере — меняйте аргумент и следите, что осталось на экране. Покликайте кнопку быстро: антидребезг в 40 мс держит фронт, и режим не перескакивает через один. Кнопка здесь опрашивается каждый проход loop() — почему это принципиально для всех приборов с экранами, стало темой урока про дребезг кнопки, а у нас — заготовка следующего урока про часы.