之前用MAX7219点阵做过跑马灯显示，但其实对MAX7219的显示原理并不清楚，大概知道是SPI的协议。这次通过AndroidThings来彻底搞明白怎么显示的。首先看一下MAX7219点阵的原理图：

因为MAX7219是用来控制数码管，所以在原理图上可以看的DIG和SEG，这本来对应数码管的位和段，但在点阵模块中对应行和列，这样我们就把引脚和每一个点阵中的led对应起来了。

然后再来研究一下MAX7219数据传输。MAX7219每一次数据传输是16位，其中高八位表示寄存器地址，低八位表示数据，而高八位的地址中只有低4位才有意义，因为MAX7219只有15个寄存器用4位就可以表示了。

再回到原理图上，每一个DIG对应于一个寄存器，而这个寄存器中的数据就和SEG一一对应，也就是说8x8点阵中的一行对应一个寄存器地址，寄存器中的数据中的每一位对应这一行中的SEG值。另外还需要注意MAX7219可以设置译码方式，这主要是为了简化数码管的现实，设置BCD译码之后可以直接用真实的数字来表示数码管的显示，而不用去组合各个SEG的亮灭。但是在控制点阵时就用不上这个功能了。在非译码模式下，寄存器数据与各个SEG的对应关系如下图所示：

而每一行的寄存器地址是从0开始的，DIG0也就是第一行的寄存器地址是0，依次类推第八行对应的寄存器地址是1。这样就基本能够理解点阵的显示原理了。

比如说我们要让第一行第一个led点亮，那就向寄存器地址0写入10000000b，如果想要第一行全亮，那就写入11111111b。以数字0为例，想要在8x8点阵上显示，各行的亮灭情况如下所示：

其中红色的数字就是我们需要依次向0，1，2寄存器地址写入的数据。这样整个显示过程就很清晰了吧。

再回到数据传输上，16位数据中的寄存器概念并不是SPI协议本身，SPI每次传输8位数据。而MAX7219是按16位数据为一组数据对待，所以MAX7219需要知道数据起始，这时就需要CS来配合了，当CS为低电平时表示传输数据，为高电平时表示数据传输结束，否则传输的数据会被丢弃。

在Things中使用SpiDevice的write函数就可以写入数据，然后配合GPIO控制CS的高低电平，以上图中第一行数据为例，代码大概如下：

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csGPIO.setValue(false);
spi.write({0x00, 0x7e}, 2);
csGPIO.setValue(true);

其实掌握了以上这些，然后对SPI协议也比较了解的话，就会发现网上的许多代码是通过GPIO来模拟SPI通信来驱动Max7219点阵的。现在我们来尝试直接用Things的SpiDevice来驱动Max7219。

首先，获取SpiDevice，这个跟之前的获取GPIO和UART类似，使用PeripheralManagerService的openSpiDevice函数即可，这里我们用的是SPI0.0，引脚如下所示：

将BCM10接DIN，BCM11接CLK，BCM25接CS，GND接Ground，VCC接3.3V。

初始化SPI及CS GPIO的代码如下：

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private boolean initSPI () {
    boolean success = false;

    try {
        PeripheralManagerService manager = new PeripheralManagerService();
        List<String> deviceList = manager.getSpiBusList();
        if (deviceList.isEmpty()) {
            Log.i(TAG, "No UART port available on this device.");
        } else {
            Log.i(TAG, "List of available devices: " + deviceList);
        }

        if (mGpioCS == null) {
            mGpioCS = manager.openGpio("BCM25");
            mGpioCS.setDirection(Gpio.DIRECTION_OUT_INITIALLY_HIGH);
        }

        if (mDevice == null) {
            mDevice = manager.openSpiDevice("SPI0.0");
            mDevice.setMode(SpiDevice.MODE2);
            mDevice.setFrequency(8000000);     // 8MHz
            mDevice.setBitsPerWord(8);          // 8 BPW
            mDevice.setBitJustification(false); // MSB first

            initMax7219();
        }

        success = true;
    } catch (IOException e) {
        Log.w(TAG, "Unable to access SPI device", e);
    } finally {
        return success;
    }
}

在Max7219的Datasheet中提到CLK的最大频率是10MHz，这里我们设置为8MHz。

然后我们封装一个向Max7219发送一个字节的函数：

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private void writeMax7219Byte(byte data) throws IOException {
    byte[]out = {data};
    mDevice.write(out, 1);
}

一般来说网上看到这部分的代码是通过GPIO来模拟的，我以前在NanoPi上用GPIO模拟SPI的C代码如下：

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void WriteMax7219Byte(uchar data) {
  for (int i = 7; i >= 0; i-- ) {
    digitalWrite(pinCLK, LOW);
    digitalWrite(pinDin, bitRead(data, i));
    digitalWrite(pinCLK, HIGH);
  }
}

比较来看用SPI代码简单了很多。但是直接GPIO模拟SPI还是比较易用。

然后封装一下Max7219的一次16字节的addr+data数据

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private void writeMax7219(byte addr, byte data) throws IOException {
    mGpioCS.setValue(false);
    writeMax7219Byte(addr);
    writeMax7219Byte(data);
    mGpioCS.setValue(true);
}

注意CS的操作，传输数据开始前需要置为低电平，结束后需要置为高电平，这两步非常重要。

最后初始化一下Max7219

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private void initMax7219() throws IOException {
    writeMax7219((byte)0x09, (byte)0x00);  //译码方式：不译码
    writeMax7219((byte)0x0a, (byte)0x03);  //亮度
    writeMax7219((byte)0x0b, (byte)0x07);  //扫描界限；8个数码管显示
    writeMax7219((byte)0x0c, (byte)0x01);  //掉电模式：0，普通模式：1
    writeMax7219((byte)0x0f, (byte)0x00);  //显示测试：1；测试结束，正常显示：0
}

这样就完成了，接下来就是之际通过writeMax7219来显示想要显示的数据就可以了。

注意：在测试的时候发现打开SPI的时候会出错，但是再运行一次就好了，通过adb shell发现，默认/dev下是没有spidev0.0和spidev0.1，打开失败之后就会出现这两个设备，可能是驱动没有常驻，还没有去深究。在使用示例代码的时候，可能需要多点两次按钮才能成功。

来一张效果图：

完整代码下载链接: https://pan.baidu.com/s/1smPf09R 密码: 7bgv