nanoFramework.Iot.Device.ShiftRegister 1.2.587

通用移位寄存器

移位寄存器可以控制多个设备（如LED），使用少数引脚（至少3个 -- 数据、数据时钟和寄存器锁存）。移位寄存器可以级联使用而无需额外的引脚，从而只需要少量引脚即可控制大量设备，受到当前和所用算法的限制。

ShiftRegister绑定抽象了与存储寄存器、存储时钟、寄存器时钟和其他移位寄存器功能的交互。此绑定通过GPIO或SPI进行交互。

移位寄存器被用作Sn74hc595和Mbi5027绑定类的基础类。它可以直接使用，也可以作为那些更具体绑定的实现细节进行依赖。它已经与SN74HC595、MBI5027和MBI5168移位寄存器进行了测试。

以下图片展示了流行的8位移位寄存器SN74HC595

以下图片展示了更大的16位移位寄存器MBI5027

以下示例展示了如何以一些基本的方式使用移位寄存器。

使用GPIO

该绑定可以使用GpioController引脚来控制移位寄存器。它使用ShiftRegisterPinMapping来描述将要使用的引脚。

以下示例代码演示了如何使用GPIO来使用移位寄存器。

ShiftRegister sr = new(ShiftRegisterPinMapping.Minimal, 8);

// Light up three of first four LEDs
sr.ShiftBit(1);
sr.ShiftBit(1);
sr.ShiftBit(0);
sr.ShiftBit(1);
sr.Latch();

// Display for 1s
Thread.Sleep(1000);

// Write to all 8 registers with a byte value
// ShiftByte latches data by default
sr.ShiftByte(0b_1000_1101);

以下图表展示了使用SN74HC595时所需的连接方式。其他移位寄存器也将类似。

使用SPI

重要：在创建SpiDevice前，请确保正确设置了SPI引脚，特别是对于ESP32，请确保安装nanoFramework.Hardware.ESP32 nuget

//////////////////////////////////////////////////////////////////////
// when connecting to an ESP32 device, need to configure the SPI GPIOs
// used for the bus
Configuration.SetPinFunction(21, DeviceFunction.SPI1_MOSI);
Configuration.SetPinFunction(22, DeviceFunction.SPI1_MISO);
Configuration.SetPinFunction(23, DeviceFunction.SPI1_CLOCK);
// Make sure as well you are using the right chip select

对于STM32等其他设备，请确保您正在使用要使用的SPI总线的预置引脚。芯片选择也可以预先设置。

该绑定可以使用SpiDevice来控制移位寄存器。移位寄存器时序映射到SPI协议，从而可以使用SPI。连接简单，从SPI引脚到移位寄存器：SDI (MOSI) → SDI；SCLK → CLK；CEO → LE。

注意：SPI协议有一些带有对奴隶的随意引用的术语。我们正在为此做出自己的贡献。

以下示例代码演示了如何使用SPI和移位寄存器。

// assuming an 8-bit shift register
ShiftRegister sr = new(SpiDevice.Create(new(1, 42)), 8);

// Light up three of first four LEDs
// The ShiftBit() method is disallowed when using SPI
sr.ShiftByte(0b_1011);

// Clear register
sr.ShiftClear();

// Write to all 8 registers with a byte value
sr.ShiftByte(0b_1010_1010);

以下图表展示了使用SN74HC595时所需使用SPI的连接方式。其他移位寄存器也将类似。

级联

该绑定支持GPIO或SPI进行级联。以下基于GPIO的示例演示了如何实例化绑定以控制/寻址两个级联的8位移位寄存器。这是通过构造函数中的整数值指定的。

ShiftRegister sr = new(ShiftRegisterPinMapping.Minimal, 16);

移位寄存器需要正确连接以启用级联。在SN74HC595中，第一个寄存器中的QH'将连接到第二个寄存器中的SER。MBI5027和MBI5168的模式类似，第一个寄存器中的SDO将连接到第二个寄存器中的SDI。

您可以通过以下几种方式之一在多个级联设备中写入值，如同以下代码所示。您通常不会使用所有这些方法，但可以从中选择一种。

// Write a value to each register bit and latch
// Only works with GPIO
for (int i = 0; i < sr.BitLength; i++)
{
    sr.ShiftBit(1);
}
sr.Latch();

// Prints the following pattern to each register: 10101010
// This pattern only works for register lengths divisible by 8 (which is common)
for (int i = 0; i < sr.BitLength / 8; i++)
{
    sr.ShiftByte(0b_1010_1010);
}

// Downshift a 32-bit number to the desired number of daisy-chained devices
// Same thing could be done with a 64-bit integer if you have more than four 8-bit shift registers (or more than two 16-bit ones)
// Prints the following pattern across two registers: 0001001110001000
int value = 0b_0001_0011_1000_1000; // 5000
for (int i = (sr.BitLength / 8) - 1; i > 0; i--)
{
    int shift = i * 8;
    int downShiftedValue = value >> shift;
    sr.ShiftByte((byte)downShiftedValue, false);
}

sr.ShiftByte((byte)value);

// Print array of bytes
// Result will be same as previous example
var bytes = new byte[] { 0b10001000, 0b00010011};
foreach (var b in bytes)
{
    sr.ShiftByte(b);
}

以下图表展示了使用SN74HC595时所需的级联连接方式。其他移位寄存器也将类似。此图表使用的是Minimal映射。}Complete映射将有所不同。

资源

• SN74HC595数据手册：https://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74hc595.pdf
• MBI5027数据手册：http://archive.fairchip.com/pdf/MACROBLOCK/MBI5027.pdf
• MBI5168 数据表：http://archive.fairchip.com/pdf/MACROBLOCK/MBI5168.pdf
• 教程：https://www.youtube.com/watch?v=6fVbJbNPrEU
• 教程：https://www.youtube.com/watch?v=G1SzTGZ2l1c