一步步完成数码管

主要内容：
第一步：产生1ms的时基
第二步：静态显示
第三步：动态扫描
第四步：余晖重影
第五步：带消息机制的任务函数
第六步：按指定进制显示

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开发环境：AVR Studio 4.19 + avr-toolchain-installer-3.4.1.1195-win32.win32.x86
芯片型号：ATmega16
芯片主频：8MHz

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第一步：产生1ms的时基

说明：
1、使用定时器0的 CTC中断产生 1ms的时基信号， CTC模式下时自动重装初值、比较方便。
2、使用 OCF0中断、不需要 OC0引脚输出波形。

代码：

Drv_Timer.h中的相关定义：

// -------------------
// 定时器中断模式
typedef enum
{INT_MODE_TOV = 0,INT_MODE_OCF = 1,INT_MODE_ICF = 2,INT_MODE_OCF1A = 3,INT_MODE_OCF1B = 4
} TIMER_INT_MODE;// 定时器比较匹配引脚输出模式
typedef enum
{COM_MODE_NONE   = 0,COM_MODE_TOGGLE = 1,COM_MODE_CLEAR  = 2,COM_MODE_SET    = 3,
} TIMER_COM_MODE;// 定时器0
typedef enum
{T0_WGM_NOMAL     = 0,T0_WGM_PHASE_PWM = 1,T0_WGM_CTC       = 2,T0_WGM_FAST_PWM  = 3,T0_CLK_SOURCE_NONE     = 0,T0_CLK_SOURCE_CLK_1    = 1,T0_CLK_SOURCE_CLK_8    = 2,T0_CLK_SOURCE_CLK_64   = 3,T0_CLK_SOURCE_CLK_256  = 4,T0_CLK_SOURCE_CLK_1024 = 5,T0_CLK_SOURCE_T0_FALL  = 6,T0_CLK_SOURCE_T0_RAISE = 7
} TIMER0_MODE;

Drv_Timer.c中的操作函数：

// ==========================================================================================================
// TIMER0 初始化
//
// 参数：wave_mode       工作模式/波形产生模式选择
//       OC_mode         比较匹配/PWM输出模式选择
//       clk_source      时钟源和预分频选择
//
// 写TCCR0时需要清除bit7=FOC0
//
// 定时器溢出周期 T = ((1.0 / 8000000) * 1000000) * clk_source * 256 ( @ 8MHz )
// ==========================================================================================================
void Drv_Timer0_init(const uint8_t wave_mode, const uint8_t com_mode, const uint8_t clk_source)
{uint8_t wgm00,wgm01;wgm00 =  wave_mode & 0x01;wgm01 = (wave_mode & 0x02) >> 1;// 写TCCR0时需要将bit7=FOC0清0TCCR0 = (wgm00 << 6)|               // 工作模式/波形产生模式选择(wgm01 << 3)|((com_mode & 0x03)   << 4)| // 比较匹配/PWM输出模式选择((clk_source & 0x07) << 0); // 时钟源和预分频选择
}// ==========================================================================================================
// TIMER0 中断使能
//
// 参数：int_mode  = INT_MODE_TOV 或 INT_MODE_OCF 或 INT_MODE_ICF
//       enable    = ENABLE 或 DISABLE
//
// 说明：
// 1、OC0引脚要先配置成比较匹配引脚、再修改数据方向寄存器DDB3
// 2、可以单独使能/禁止一种模式的中断
//
// ==========================================================================================================
void Drv_Timer0_INT_Enable(const uint8_t int_mode, const uint8_t enable)
{if(INT_MODE_TOV == int_mode){if(DISABLE == enable){TIMSK &= ~(1 << TOIE0);}else{TIMSK |=  (1 << TOIE0);}TIFR |= (1 << TOV0);return ;}if(INT_MODE_OCF == int_mode){if(DISABLE == enable){TIMSK &= ~(1 << OCIE0);}else{TIMSK |=  (1 << OCIE0);}TIFR |= (1 << OCF0);}
}// ==========================================================================================================
//      设置TCNT0和OCR0的值
//
// (1). 在比较匹配下、OCR0需要在TCNT0被设置之后设置
// ==========================================================================================================
void Drv_Timer0_set_TCNT0_OCR0(const uint8_t tcnt0, const uint8_t ocr0)
{TCNT0 = tcnt0;OCR0  = ocr0;
}

sys_timer.c中设置定时器0，并在OCF0中断中使用PA1测试定时时间：

#include <avr/interrupt.h>
#include "Drv_Timer.h"
#include "sys_timer.h"// ==========================================================================================================
//      系统任务定时器
//
// (1). 使用Timer0产生1ms的时标
//      定时周期 T = ((1.0/8000000)*1000000)*64*(124+1) = 1000us = 1ms
//
// ==========================================================================================================
void sys_timer_init(void)
{// 定时器0初始化：CTC模式、OC0引脚不连接、64预分频Drv_Timer0_init(T0_WGM_CTC, COM_MODE_NONE, T0_CLK_SOURCE_CLK_64);// 设置初值：TCNT0=0、OCR0=122Drv_Timer0_set_TCNT0_OCR0(0, 122);// 使能OCF0中断Drv_Timer0_INT_Enable(INT_MODE_OCF, ENABLE);
}// ==========================================================================================================
//      系统定时器中断
//
// (1). 使用Timer0的CTC中断调度各个任务
//
// ==========================================================================================================
ISR(TIMER0_COMP_vect)
{PORTA ^= (1 << PA1); // 使用PA1测试定时周期
}

main.c中完成初始化，并设置IO：

// ==========================================================================================================
// 主函数
// ==========================================================================================================
#include <avr/io.h>
#include "Drv_Timer.h"
#include "system.h"
#include "sys_timer.h"
#include "config.h"// ==========================================================================================================
// main函数
// ==========================================================================================================
int main(void)
{// ---------// 关全局中断cli();// 系统初始化 ( 包含sys_timer_init() )sys_init();DDRA  |=   (1 << DDA0) | (1 << DDA1);PORTA &= ~((1 << PA0 ) | (1 << PA1 ));// OC0/PB3初始化为输出0DDRB  |=   (1 << DDB3);PORTB &= ~((1 << PB3 ));// 开全局中断sei();// ---------while(1){}return 0;
}

测试结果：

示波器输出如下：

1、 PA1引脚输出方波，周期是 2*1.0ms，引脚电平每隔 1.0ms翻转一次。
使用 OCR0=124、计算得到精确的 1.0ms，但进入中断函数是需要花费时间的。
所以这里使用稍小的 OCR0=122，让从中断产生到进入中断函数为止的时间更精确为 1.0ms
有些计时功能会积累时基的误差、越到后面积累的误差越大，所以这里能精确就尽量做的精确些。
到此、 1.0ms定时完成。
2、 OC0引脚没有波形输出，我们也不需要用到这个引脚，就让他保持普通 IO的特性吧。

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第二步：静态显示

说明：

1、这一步需要根据电路图、在指定的数码管上显示指定的符号。

1、数码管驱动电路图：

电路中使用的是共阴极数码管：
1个数码管有8个LED，称为8段数码管。

共阴的意思是：
1、8个LED的负极都连接在com引脚
2、8个LED的正极对应8个引脚，编号分别为[Dp,g,f,e,d,c,b,a]

数码管的电压和电流：
点亮1个数码管所需的电流需要查看厂家给的数码管数据手册才知道。
如果没有数据手册，可以预估为10-20mA，电压预估为2V。

和普通LED一样、必要的时候需要加限流电阻。

在动态扫描中、每个数码管都是点亮几毫秒熄灭几十毫秒，并非一直点亮，所以不加限流电阻也行，除非是大电流数码管。

数码管的驱动芯片是74HC138和74HC573，他们的驱动电流足够点亮1个数码管：

2、共阴极数码管的点亮方式：

1、在引脚 a输入高电平，引脚 b-Dp输入低电平，在 com引脚输入低电平。
那么，段 [a]被点亮，段 [Dp,g,f,e,d,c,b]都不亮。
也就是说、只有输入状态 为高电平的段会被点亮。
2、在引脚 b、c输入高电平，引脚 a、d-Dp输入低电平，在 com引脚输入低电平。
那么，段 [b,c]被点亮，段 [a,d,e,f,g,Dp]都不亮。
这时得到的图像就是数字 '1'的图像，对应的 段码[Dp,g,f,e,d,c,b,a]=0b00000110=0x06。
3、在引脚 a、b、g、e、d输入高电平，引脚 c、f、Dp输入低电平，在 com引脚输入低电平。
那么，段 [a,b,g,e,d]被点亮，段 [c,f,Dp]都不亮。
这时得到的图像就是数字 '2'的图像，对应的 段码[Dp,g,f,e,d,c,b,a]=0b01011011=0x5B。
4、也就是说、 com口为低电平的数码管被使能，如果它的段选中有 不为0的段，这个段就会被点亮。

3、段码：

1、 16个 十六进制数字[0-9,A-F]的段码如下：

static const uint8_t segment_code[17]=
{0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,  // 0 - 90x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,                      // A - F0x00                                                // 全部熄灭
};

最后一个值 0x00就是全部 LED段都不亮，用来熄灭数码管上所有 LED段。
在电路中、 74HC573的输出和输入保持一致，同时输出电流。

将这些段码赋予PORTB口就可以在74HC573的输出同样的电平数据，使得段[Dp,g,f,e,d,c,b,a]上得到对应的电平，对应的LED段就被点亮。

4、位选：

1、通过拉低某个数码管的 com口、来使能这个数码管，这称为位选。
8个 com口都连接在 74HC138上，输出为低电平的引脚上连接的数码管将被选中。

74HC138的输入输出表如下：

在电路中，使用PORTA[2:0]来对应74HC138的输入[A2,A0]。
74HC138的输入[A2,A0]映射到PORTA[2:0]就是下面的数组，用来分别使能第0位到第7位数码管：

static const uint8_t segment_index[8]= { 0,1,2,3,4,5,6,7 };

5、代码：

下面的代码用来在第0号数码管上、显示数字"5"。

Mod_LED_display.c：

#include <avr/interrupt.h>
#include "Mod_LED_Displayer.h"// 段码(共阴 == 高电平点亮)
static const uint8_t segment_code[17]=
{0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,  // 0 - 90x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,                      // A - F0x00                                                // 全部熄灭
};// 位码(低电平使能)(使用74HC138选通位选)
// 分别使能第0号到第7号数码管(与之相与(&)来使能)
static const uint8_t segment_index[8]= { 0,1,2,3,4,5,6,7 };// ==========================================================================================================
// LED数码管硬件初始化
//
// ==========================================================================================================
void Mod_LED_display_init(void)
{// 数码位选选使能(74HC138芯片使能)DDRC  |= (1 << DDC7);PORTC |= (1 << PC7 );// 段选控制：PORTB初始化为：输出低电平DDRB  = 0xFF;PORTB = 0x00;// 位选控制：PORTA[2:0]初始化为：输出低电平(选中第0号数码管)DDRA  |=   (1 << DDA0) |(1 << DDA1) |(1 << DDA2);PORTA &= ~((1 << PA0 ) |(1 << PA1 ) |(1 << PA2 ));// LED数码管显示固定的数据 ------------------------// 清除数码管显示PORTB  = segment_code[16];// 修改位选PORTA |= segment_index[7];PORTA &= segment_index[0];  // 第0号数码管// 修改显示PORTB  = segment_code[5];   // 数字'5'
}

main.c：

// ==========================================================================================================
// 主函数
// ==========================================================================================================
#include <avr/io.h>
#include "Mod_LED_Displayer.h"
#include "sys_timer.h"
#include "system.h"
#include "config.h"// ==========================================================================================================
// main函数
// ==========================================================================================================
int main(void)
{// ---------// 关全局中断cli();// 系统初始化 ( 包含Mod_LED_display_init() )sys_init();// 开全局中断sei();// ---------while(1){}return 0;
}

测试结果：

1、现在可以在任一个数码管上、显示任一个十六进制数了。

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第三步：动态扫描

说明：
1、由静态显示到动态扫描经过了以下步骤：

(1). 在第一步的1ms定时中断中、每隔1000ms在第0号数码管上显示1个数字，

并依次循环显示16个十六进制数，检验所有段码。

(2). 在第一步的1ms定时中断中、每隔1000ms切换到下一个数码管，去显示一个固定的数字，

并依次循环切换这8个数码管，检验所有位码。

(3). 让8位数码管动态显示数值01234567。

也就是切换到第0号数码管时、显示数字'0'，后面的一次类推，每隔1ms切换一个数码管。

(4). 最后、让让8位数码管动态显示任意数值，超过8位的数值当然只能显示低8位(十进制)。

最终的代码经过了几次构造，以方便修改用于控制数码管的IO口。

代码如下：

Mod_LED_display.c：

#include <avr/interrupt.h>
#include "Mod_LED_Displayer.h"// 段码(共阴 == 高电平点亮)
static const uint8_t segment_code[17]=
{0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,  // 0 - 90x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,                      // A - F0x00                                                // 全部熄灭
};// 位码(低电平使能)(使用74HC138选通位选)
// 分别使能第0号到第7号数码管(与之相与(&)来使能)
static const uint8_t segment_index[8]= { 0,1,2,3,4,5,6,7 };// 数码管控制结构
typedef struct
{uint8_t *seg_index; // 位选端口的数据uint8_t *seg_code;  // 段选端口的数据uint8_t  index;     // 使能第index数码管uint8_t  data[sizeof(segment_index)];   // 送给[0:7]号数码管去显示的8个数据
}T_SEG_LED_DISPLAY_CTRL,*pT_SEG_LED_DISPLAY_CTRL;static T_SEG_LED_DISPLAY_CTRL LED_display_ctrl = { .seg_index = (uint8_t *)(&PORTA),.seg_code  = (uint8_t *)(&PORTB),.index = 0,.data  = { 0,1,2,3,4,5,6,7 }};
// 使用指针是为了在代码中使用'->'操作符来替代'.'操作符，更直观
static pT_SEG_LED_DISPLAY_CTRL p_LED_display_ctrl = &LED_display_ctrl;// ==========================================================================================================
// LED数码管硬件初始化
//
// ==========================================================================================================
void Mod_LED_display_init(void)
{// -----------------------------// 数码管位选使能(74HC138芯片使能)DDRC  |= (1 << DDC7);PORTC |= (1 << PC7 );// 段选控制：PORTB初始化为：输出低电平DDRB  = 0xFF;PORTB = 0x00;// 位选控制：PORTA[2:0]初始化为：输出低电平(选中第0号数码管)DDRA  |=   (1 << DDA0) |(1 << DDA1) | (1 << DDA2);PORTA &= ~((1 << PA0 ) |(1 << PA1 ) | (1 << PA2 ));
}// ==========================================================================================================
//      LED数码管显示数据的刷新
//
// (1). 在系统定时器中每隔1ms刷新1次
//
// ==========================================================================================================
void Mod_LED_display_update(void)
{
#if 1// 熄灭当前数码管、用来避免余晖*p_LED_display_ctrl->seg_code = segment_code[sizeof(segment_code) - 1];
#endif// 切换到下1个数码管p_LED_display_ctrl->index++;if(p_LED_display_ctrl->index > (sizeof(segment_index) - 1)){p_LED_display_ctrl->index = 0;}// 修改位选、修改显示*p_LED_display_ctrl->seg_index |= segment_index[sizeof(segment_index) - 1];*p_LED_display_ctrl->seg_index &= segment_index[p_LED_display_ctrl->index];*p_LED_display_ctrl->seg_code   = segment_code[p_LED_display_ctrl->data[segment_index[p_LED_display_ctrl->index]]];
}// ==========================================================================================================
// LED数码管显示(十进制)
//
// ==========================================================================================================
void Mod_LED_display(uint32_t data)
{uint8_t temp  = 0;uint8_t index = 0;for(index = 0; index < sizeof(segment_index); index++){// 取出最低位的数据if(0 == data) { temp = 0; }else          { temp = data % 10UL; }// 保存最低位的数据p_LED_display_ctrl->data[sizeof(segment_index) - index - 1] = temp;// 丢弃最低位的数据if(0 != data) { data = data / 10UL; }}
}// ==========================================================================================================
// LED数码管显示(进制)
//
// 1、可以显示十六进制、以及十六进制以内的进制
//
// ==========================================================================================================
void Mod_LED_display_hex(uint32_t data, uint8_t hex)
{uint8_t temp  = 0;uint8_t index = 0;if((hex > 16) || (hex < 2)) { return ; }for(index = 0; index < sizeof(segment_index); index++){if(0 == data) { temp = 0; }else          { temp = data % hex; }p_LED_display_ctrl->data[sizeof(segment_index) - index - 1] = temp;if(0 != data) { data = data / hex; }}
}

在sys_timer.c中，每隔1ms刷新一次数码管：

// ==========================================================================================================
//      系统定时器中断(中断周期=1ms)
//
// (1). 使用Timer0的CTC中断调度各个任务
//
// ==========================================================================================================
ISR(TIMER0_COMP_vect)
{Mod_LED_display_update();
}

main.c如下：

// ==========================================================================================================
// 主函数
// ==========================================================================================================
#include <avr/io.h>
#include "Mod_LED_Displayer.h"
#include "sys_timer.h"
#include "system.h"
#include "config.h"// ==========================================================================================================
// main函数
// ==========================================================================================================
int main(void)
{// ---------// 关全局中断cli();// 系统初始化sys_init();// 开全局中断sei();Mod_LED_display(123456789);
//  Mod_LED_display_hex(65536, 15);// -----------------------while(1){}return 0;
}

测试结果：

1、显示中没有余晖(重影)，不亮的段都是白色。

2、操作函数中还提供了一个根据指定的进制来保存和显示数字的函数Mod_LED_display_hex()。

比如Mod_LED_display_hex(65536, 15);就是将十进制数65536按照15进制保存、并显示在数码管上。

数码管上将显示15进制数14641，可以在线进行进制转换、来验证结果：http://tool.oschina.net/hexconvert。

在线转换的结果：

3、这里对数码管的操作是一种三段式的操作：初始化 + 前台更新 + 后台API。

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第四步：余晖 (重影)

余晖的来源：

1、如果现在正在第0号数码管上显示数字'E'('E'的段码是0x79)，然后切换到第1号数码管上去显示数字'1'，中间不先将第0号数码管熄灭。

其过程是：修改位码、从第0号数码管切换到第1号数码管，修改段码、将段码由'E'的段码0x79改为'1'的段码0x06。

切换到第1号数码管只修改了位码，此时的段码依然是'E'的段码0x79，此时第1号数码管就会显示数字'E'。

接着把段码改为'1'的段码0x06，此时、第1号数码管才显示数字'1'。

结果是、第1号数码管会先显示一小段时间(几个时钟周期)的数字'E'、然后才显示数字'1'(1ms)。

显示数字'1'的时候、只有段[b,c]被点亮。

显示数字'E'的时候、只有段[a,d,e,f,g]会被点亮。

所以、第1号数码管显示数字'1'之前，段[a,d,e,f,g]会被点亮一段时间，然后才去点亮段[b,c]，这里有一先一后的顺序。

但对于眼睛来说，由于时间太短，眼睛会认为显示几个时钟周期的数字'E'和显示1ms的数字'1'是同时发生的。

看的的结果就是、第1号数码管显示数字'1'的时候、其他的段[a,d,e,f,g]是微亮的，这就是余晖。

显示数字'E'的时间越久、第1号数码管来自第0号数码管的余晖就越明显。

另外、驱动电流越大，数码管越量，余晖也会越亮。

2、上面先修改位选、再修改段选。

如果先修改段选、再修改位选、一样会有余晖产生，如果不先熄灭数码管、让段码为0x00的话。

只是、第1号数码管的余晖来自第2号数码管，而不是第0号数码管。

因为数码管还没有从第1号切换到第2号之前，段码要先改成了第2号数码管要显示的段码。

3、所以在切换数码管之前，需要熄灭数码管，将段码先修改为熄灭显示的段码 0x00。

4、或者、可以关闭数码管，也就是将所有数码管的com口都拉高，熄灭所有数码管。

在段码修改完毕后，再设置下一个数码管的位码，来使能下一个数码管。

上面的电路中、74HC138不能禁止所有数码管，所以只能使用熄灭显示的段码0x00。

使用三极管控制数码管的com口的电路，可以禁止所有数码管。

测试代码：

说明：

1、如果屏蔽下面用于避免余晖的代码，就会有余晖。

2、但为了让余晖更明显，可以在切换到下一个数码管之前，延时几百微妙。

3、下面的代码使用#if 0来使能余晖的产生，并加入延时：

// ==========================================================================================================
//      LED数码管显示数据的刷新
//
// (1). 在系统定时器中每隔1ms刷新1次
//
// ==========================================================================================================
void Mod_LED_display_update(void)
{// 切换到下1个数码管p_LED_display_ctrl->index++;if(p_LED_display_ctrl->index > (sizeof(segment_index) - 1)){p_LED_display_ctrl->index = 0;}// 修改位选、修改显示*p_LED_display_ctrl->seg_index |= segment_index[sizeof(segment_index) - 1];*p_LED_display_ctrl->seg_index &= segment_index[p_LED_display_ctrl->index];// 切换数码管后，延时一段时间，看看余晖for(volatile int j = 0; j < 20; j++) {}// 修改段码*p_LED_display_ctrl->seg_code   = segment_code[p_LED_display_ctrl->data[segment_index[p_LED_display_ctrl->index]]];
}

测试结果：

0、从左到右分别是第0号数码管到第7号数码管。

1、在第3号数码管上、可以明显的看到来自第2号数码管(显示数字'0')的余晖。

在第5、6、7号数码管上、也有明显的余晖。

2、第0号数码管上没有余晖，因为它的上一个数码管(第7号)显示的是数字'1'，其余晖被第0号数码管自己显示的数字'0'覆盖了。

同样的、第1、2、4号数码管上的余晖也是被覆盖了。

3、延时用的for循环中、有个volatile，用来避免编译器优化掉变量j。

如果被优化掉，这段代码就没了，因为这段代码对AVR-GCC编译器来说、没有什么意义。

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第五步：引入消息机制的任务函数

使用如下结构、得到另一种形式的任务函数：

这种任务函数自带两个部分：消息查询(从消息队列中查询消息)、消息发生(将该任务自己产生的消息发生到消息队列)。

任务完全由任务函数本身来控制，与其他任务之间的通信都通过消息队列来进行，这样的独立性更高。

消息队列成为一个公共的资源地，只提供保存消息的功能，类似一个水池，每个任务都可以从中取得消息，也可以将消息放入其中。

每个任务函数都由三段组成：消息查询、任务正文、消息发送。

数码管显示任务、只查询消息、不产生消息。

完整代码：

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// BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
// NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM,
// DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
// OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
//
// ------------------------------------
// 本文定义了Atmega16下的8段LED数码管驱动
//
// ------------------------------------
// 包含：
//
// ==========================================================================================================
#include "Mod_LED_Displayer.h"// 段码(共阴 == 高电平点亮)
static const uint8_t segment_code[17]=
{0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,  // 0 - 90x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,                      // A - F(与之相与来得到某1位数码管的数值)0x00                                                // 全部熄灭(与之相或来熄灭当前选中的数码管的显示)
};// 位码(低电平使能)(使用74HC138选通位选)
// 分别使能第0号到第7号数码管(与之相与(&)来使能)
static const uint8_t segment_index[8]= { 0,1,2,3,4,5,6,7 };typedef struct
{uint8_t *seg_index; // 位选端口的数据uint8_t *seg_code;  // 段选端口的数据uint8_t  index;     // 使能第index数码管uint8_t  data_part[_countof(segment_index)];   // 送给[0:7]号数码管去显示的8个数据uint32_t data;      // 用于显示的数据，它将被拆分到data_part[]去保存
}T_SEG_LED_DISPLAY_CTRL,*pT_SEG_LED_DISPLAY_CTRL;static T_SEG_LED_DISPLAY_CTRL LED_display_ctrl = {  .seg_index = (uint8_t *)(&PORTA),.seg_code  = (uint8_t *)(&PORTB),.index = 0,.data_part = { 0,0,0,0,0,0,0,0 },.data = 0};
static pT_SEG_LED_DISPLAY_CTRL p_LED_display_ctrl = &LED_display_ctrl;// ==========================================================================================================
// LED数码管硬件初始化
//
// ==========================================================================================================
void Mod_LED_display_init(void)
{// 数码管位选使能(74HC138芯片使能)：输出高电平DDRC  |= (IO_OUTPUT << DDC7);PORTC |= (IO_OUTPUT << PC7 );// 段选控制：PORTB初始化为：输出低电平DDRB  = 0xFF;PORTB = 0x00;// 位选控制：PORTA[2:0]初始化为：输出低电平(选中第0号数码管)DDRA  |=   (IO_OUTPUT << DDA0) |(IO_OUTPUT << DDA1) | (IO_OUTPUT << DDA2);PORTA &= ~((1 << PA0 ) |(1 << PA1 ) | (1 << PA2 ));
}// ==========================================================================================================
// LED数码管显示数据的刷新
//
// 参数：static index    将1个8位十进制数字拆分到数组的8个单元中，index是当前数组元素的下标
//                       每次只拆分1位，数据中超过8位的部分会自动被截断
//
// 查询消息：EVENT_SEG_UPDATE
// 消息参数：32位数值
// 发送消息：无
//
// 说明：
// (0). 在系统定时器或任务调度器中定时刷新(被作为1个任务去调度)
// (1). 需要拆分一个8位数，拆分每1位(加上刷新显示)耗时170us(包含进出任务函数的时间)
// (2). 实际上、每当data更新时、都需要重新计算8位数组p_LED_display_ctrl->data_part内的值
// (3). 如果data是3位数(如120)，就只需要计算3次，也就会出现3次耗时约为170us的计算。
//      data=0后就不再进行耗时的计算，而是直接给数组p_LED_display_ctrl->data_part中对应的元素赋0值。
// (4). 如果data为0或没有变化，就不需要计算，此时本任务函数耗时11.32us
//
// ==========================================================================================================
void task_Mod_LED_display_update(void)
{uint8_t temp = 0;volatile static uint8_t index = _countof(segment_index);// --------------------------------------------------------------------// 查询消息if(TRUE == sys_event_peek(EVENT_SEG_UPDATE, &p_LED_display_ctrl->data)){index = 0;  // 如果得到更新的数据、就启动数据拆分}// ---------------------------------------------------// 正文// ---------------------------------------------------// 拆分8位十进制数据到data_part[](从第0号数据位置开始计算)if(index < _countof(segment_index)){if(0 == p_LED_display_ctrl->data) { temp = 0; }else                              { temp = p_LED_display_ctrl->data % 10UL; }p_LED_display_ctrl->data_part[_countof(segment_index) - 1 - index] = temp;if(0 != p_LED_display_ctrl->data) { p_LED_display_ctrl->data = p_LED_display_ctrl->data / 10UL; }index++;}// --------// 刷新显示// 熄灭当前数码管*p_LED_display_ctrl->seg_code = segment_code[_countof(segment_code) - 1];// 切换到下1个数码管p_LED_display_ctrl->index++;if(p_LED_display_ctrl->index > (_countof(segment_index) - 1)){p_LED_display_ctrl->index = 0;}// 修改位选、修改显示*p_LED_display_ctrl->seg_index |= segment_index[_countof(segment_index) - 1];*p_LED_display_ctrl->seg_index &= segment_index[p_LED_display_ctrl->index];*p_LED_display_ctrl->seg_code   = segment_code[p_LED_display_ctrl->data_part[segment_index[p_LED_display_ctrl->index]]];// ---------------------------------------------------// 发送消息
}// ==========================================================================================================
// LED数码管显示(十进制)
//
// 说明：
// (1): 如有必要，可将显示的格式做成事件EVENT_SEG_FORMAT、带消息：MSG_SEG_HEX(按照16进制显示结果)
//                                                                MSG_SEG_DEC(按照10进制显示结果)
//                                                                MSG_SEG_OCT(按照08进制显示结果)
//                                                                MSG_SEG_BIN(按照02进制显示结果)
//
// ==========================================================================================================
void Mod_LED_display(uint32_t data)
{sys_event_post(EVENT_SEG_UPDATE, data);
}

消息管理和任务调度，详见：《A005-软件结构-从前后台到调度器》。

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

第六步：按指定进制显示

改进：
1、可指定按照 二进制到 十六进制显示数据
2、进一步在 消息机制下整理了任务函数

Drv_Sys.c：

// ==========================================================================================================
// 设置数据格式(范围：[2,16])
//
// ==========================================================================================================
void Drv_sys_set_digital_format(uint8_t format)
{if((format >= 2) && (format <= 16)){sys_event_post(EVENT_DIGITAL_FORMAT, format);}
}

Mod_LED_display.c：

// ==========================================================================================================
// Copyright (c) 2016 Manon.C <codingmanon@163.com>
//
// Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy of this software and
// associated documentation files (the "Software"), to deal in the Software without restriction, including
// without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or
// sell copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject
// to the following conditions:
//
// The above copyright notice and this permission notice shall be included in
// all copies or substantial portions of the Software.
//
// THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING
// BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
// NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM,
// DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
// OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
//
// ------------------------------------
// 本文定义了Atmega16下的8段LED数码管驱动
// 文中对应的驱动电路：http://blog.csdn.net/manon_des_source/article/details/51783675
//
// ------------------------------------
// 包含：
//
// ==========================================================================================================
#include "Mod_LED_Displayer.h"// 段码(共阴 == 高电平点亮)
static const uint8_t segment_code[17]=
{0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,  // 0 - 90x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,                      // A - F(与之相与来得到某1位数码管的数值)0x00                                                // 全部熄灭(与之相或来熄灭当前选中的数码管的显示)
};// 位码(低电平使能)(使用74HC138选通位选)
// 分别使能第0号到第7号数码管(与之相与(&)来使能)
static const uint8_t segment_index[8]= { 0,1,2,3,4,5,6,7 };typedef struct
{uint8_t *seg_index; // 位选端口的数据uint8_t *seg_code;  // 段选端口的数据uint8_t  index;     // 使能第index数码管uint8_t  format;    // 数据的显示格式、范围：[2,16]uint8_t  set_format;// 需要设置新的显示格式uint8_t  set_data;  // 有新的显示数据uint8_t  data_part[_countof(segment_index)];  // 送给[0:7]号数码管去显示的8个数据uint8_t  data_index;// 拆分data到data_part[]时、作为data_part的下标使用uint32_t data;      // 用于显示的数据，它将被拆分到data_part[]去保存uint32_t data_copy; // 数据备份、重置format时需要使用
}T_SEG_LED_DISPLAY_CTRL,*pT_SEG_LED_DISPLAY_CTRL;static T_SEG_LED_DISPLAY_CTRL LED_display_ctrl = {  .seg_index = (uint8_t *)(&PORTA),.seg_code  = (uint8_t *)(&PORTB),.index = 0,.format     = 10,   // 默认使用十进制格式显示.set_format = FALSE,.set_data   = FALSE,.data_part  = { 0,0,0,0,0,0,0,0 },.data_index = 0,.data       = 0,.data_copy  = 0};
static pT_SEG_LED_DISPLAY_CTRL p_LED_display_ctrl = &LED_display_ctrl;// ==========================================================================================================
// LED数码管硬件初始化
//
// ==========================================================================================================
void Mod_LED_display_init(void)
{// 数码管位选使能(74HC138芯片使能)：输出高电平DDRC  |= (IO_OUTPUT << DDC7);PORTC |= (IO_OUTPUT << PC7 );// 段选控制：PORTB初始化为：输出低电平DDRB  = 0xFF;PORTB = 0x00;// 位选控制：PORTA[2:0]初始化为：输出低电平(选中第0号数码管)DDRA  |=   (IO_OUTPUT << DDA0) |(IO_OUTPUT << DDA1) | (IO_OUTPUT << DDA2);PORTA &= ~((1 << PA0 ) |(1 << PA1 ) | (1 << PA2 ));
}// ==========================================================================================================
//   拆分8位数据到data_part[](从第0号数据位置开始计算)
//
// 说明：
// (1). 每次只拆分1位，数据中超过8位的部分会自动被截断，所以二进制格式时只会截取低8位
// (2). 实际上、每当data更新时、都需要重新计算8位数组p_LED_display_ctrl->data_part内的值
// (3). 如果data是3位数(如120)，就只需要计算3次，也就会出现3次较为耗时的计算
//      data=0后就不再进行耗时的计算，而是直接给数组p_LED_display_ctrl->data_part中对应的元素赋0值。
// (4). 如果data为0或没有变化，就不需要计算
//
// ==========================================================================================================
bool Mod_LED_display_set_data(uint8_t format)
{uint8_t temp = 0;if(p_LED_display_ctrl->data_index < _countof(segment_index)){if(0 == p_LED_display_ctrl->data) { temp = 0; }else                              { temp = p_LED_display_ctrl->data % format; }p_LED_display_ctrl->data_part[_countof(segment_index) - 1 - p_LED_display_ctrl->data_index] = temp;if(0 != p_LED_display_ctrl->data) { p_LED_display_ctrl->data = p_LED_display_ctrl->data / format; }p_LED_display_ctrl->data_index++;return TRUE;}return FALSE;
}// ==========================================================================================================
// LED数码管显示数据的刷新
//
// ==========================================================================================================
void Mod_LED_display_update(void)
{// 熄灭当前数码管*p_LED_display_ctrl->seg_code = segment_code[_countof(segment_code) - 1];// 切换到下1个数码管p_LED_display_ctrl->index++;if(p_LED_display_ctrl->index > (_countof(segment_index) - 1)){p_LED_display_ctrl->index = 0;}// 修改位选、修改显示*p_LED_display_ctrl->seg_index |= segment_index[_countof(segment_index) - 1];*p_LED_display_ctrl->seg_index &= segment_index[p_LED_display_ctrl->index];*p_LED_display_ctrl->seg_code   = segment_code[p_LED_display_ctrl->data_part[segment_index[p_LED_display_ctrl->index]]];
}// ==========================================================================================================
// LED数码管刷新任务(硬件接口)
//
// 查询消息：EVENT_SEG_UPDATE、EVENT_DATA_DORMAT
// 消息参数：32位数值
// 发送消息：无
//
// 说明：
// (1). 在系统定时器或任务调度器中定时刷新(被作为1个任务去调度)
//
// ==========================================================================================================
void task_Mod_LED_display(void)
{uint32_t temp = 0;// ------------------------------------------------// 消息查询if(TRUE == sys_event_peek(EVENT_SEG_UPDATE, &temp)){p_LED_display_ctrl->set_data   = TRUE;  // 如果得到更新的数据、就启动数据拆分p_LED_display_ctrl->data_index = 0;     // 如果正在拆分过程中、又一次需要拆分，就需要重新设置.data_index为0p_LED_display_ctrl->data       = temp;p_LED_display_ctrl->data_copy  = temp;}if(TRUE == sys_event_peek(EVENT_DATA_FORMAT, &temp)){p_LED_display_ctrl->set_format = TRUE;p_LED_display_ctrl->format     = temp;}// -------------------------------------// 任务正文// -------------------------------------// 拆分数据if(TRUE == p_LED_display_ctrl->set_data){p_LED_display_ctrl->set_data = Mod_LED_display_set_data(p_LED_display_ctrl->format);}if(TRUE == p_LED_display_ctrl->set_format){p_LED_display_ctrl->set_format = FALSE;p_LED_display_ctrl->set_data   = TRUE;p_LED_display_ctrl->data_index = 0;p_LED_display_ctrl->data = p_LED_display_ctrl->data_copy;}// --------// 刷新显示Mod_LED_display_update();// ----------------------// 消息发送
}// ==========================================================================================================
// LED数码管显示(上层接口)
//
// ==========================================================================================================
void Mod_LED_display(uint32_t data)
{sys_event_post(EVENT_SEG_UPDATE, data);
}

比如、按照 二进制显示的计数器：

00
0
00
0
00
0
00
0
00
0
0

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2、共阴极数码管的点亮方式：

3、段码：

4、位选：

5、代码：

测试结果：

第三步：动态扫描

代码如下：

测试结果：

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测试代码：

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