Add 7-segment examples
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178
examples/pioasm_7seg.py
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examples/pioasm_7seg.py
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@ -0,0 +1,178 @@
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# SPDX-FileCopyrightText: 2022 Jeff Epler, written for Adafruit Industries
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# SPDX-License-Identifier: MIT
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"""Drive a 7-segment display entirely from the PIO peripheral
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By updating the buffer being written to the display, the shown digits can be changed.
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The main program repeatedly shows random digits which 'lock' after a short
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time. After all digits have locked, it blanks for a short time and then repeats.
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It also demonstrates the use of `asyncio` to perform multiple tasks.
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This example is designed for a Raspberry Pi Pico and bare LED display. For
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simplicity, it is wired without any current limiting resistors, instead relying
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on a combination of the RP2040's pin drive strength and the 1/4 duty cycle to
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limit LED current to an acceptable level, and longevity of the display was not
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a priority.
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Before integrating a variant of this example code in a project, evaluate
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whether your design needs to add current-limiting resistors.
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https://www.adafruit.com/product/4864
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https://www.adafruit.com/product/865
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Wiring:
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* Pico GP15 to LED matrix 1 (E SEG)
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* Pico GP14 to LED matrix 2 (D SEG)
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* Pico GP13 to LED matrix 3 (DP SEG)
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* Pico GP12 to LED matrix 4 (C SEG)
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* Pico GP11 to LED matrix 5 (G SEG)
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* Pico GP10 to LED matrix 6 (COM4)
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* Pico GP9 to LED matrix 7 (COLON COM)
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* Pico GP22 to LED matrix 8 (COLON SEG)
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* Pico GP21 to LED matrix 9 (B SEG)
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* Pico GP20 to LED matrix 10 (COM3)
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* Pico GP19 to LED matrix 11 (COM2)
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* Pico GP18 to LED matrix 12 (F SEG)
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* Pico GP17 to LED matrix 13 (A SEG)
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* Pico GP16 to LED matrix 14 (COM1)
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"""
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import asyncio
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import random
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import array
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import board
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import rp2pio
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import adafruit_pioasm
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_program = adafruit_pioasm.Program(
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"""
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out pins, 14 ; set the pins to their new state
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"""
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)
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# Display Pins 1-7 are GP 15-9
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# Display Pins 8-12 are GP 22-16
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COM1_WT = 1 << 7
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COM2_WT = 1 << 10
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COM3_WT = 1 << 11
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COM4_WT = 1 << 1
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COMC_WT = 1 << 0
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SEGA_WT = 1 << 8
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SEGB_WT = 1 << 12
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SEGC_WT = 1 << 3
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SEGD_WT = 1 << 5
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SEGE_WT = 1 << 6
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SEGF_WT = 1 << 9
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SEGG_WT = 1 << 2
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SEGDP_WT = 1 << 4
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SEGCOL_WT = 1 << 13
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ALL_COM = COM1_WT | COM2_WT | COM3_WT | COM4_WT | COMC_WT
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SEG_WT = [
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SEGA_WT,
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SEGB_WT,
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SEGC_WT,
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SEGD_WT,
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SEGE_WT,
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SEGF_WT,
|
||||||
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SEGG_WT,
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SEGDP_WT,
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SEGCOL_WT,
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]
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COM_WT = [COM1_WT, COM2_WT, COM3_WT, COM4_WT, COMC_WT]
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DIGITS = [
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0b0111111, # 0
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0b0000110, # 1
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0b1011011, # 2
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||||||
|
0b1001111, # 3
|
||||||
|
0b1100110, # 4
|
||||||
|
0b1101101, # 5
|
||||||
|
0b1111100, # 6
|
||||||
|
0b0000111, # 7
|
||||||
|
0b1111111, # 8
|
||||||
|
0b1101111, # 9
|
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]
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def make_digit_wt(v):
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val = ALL_COM
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seg = DIGITS[v]
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for i in range(8):
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if seg & (1 << i):
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val |= SEG_WT[i]
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return val
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DIGITS_WT = [make_digit_wt(i) for i in range(10)]
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class SMSevenSegment:
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def __init__(self, first_pin=board.GP9):
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self._buf = array.array("H", (DIGITS_WT[0] & ~COM_WT[i] for i in range(4)))
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self._sm = rp2pio.StateMachine(
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_program.assembled,
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frequency=2000,
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|
first_out_pin=first_pin,
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|
out_pin_count=14,
|
||||||
|
auto_pull=True,
|
||||||
|
pull_threshold=14,
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||||||
|
**_program.pio_kwargs,
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)
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self._sm.background_write(loop=self._buf)
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def __enter__(self):
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|
return self
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def __exit__(self, exc_type, exc_value, traceback):
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self.deinit()
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def deinit(self):
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|
self._sm.deinit()
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def __setitem__(self, i, v):
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if v is None:
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self._buf[i] = 0
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|
else:
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self._buf[i] = DIGITS_WT[v] & ~COM_WT[i]
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async def digit_locker(s, i, wait):
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delay = 30
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d = random.randint(0, 9)
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while delay < 300:
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d = (d + random.randint(1, 9)) % 10 # Tick to a new digit other than 'd'
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s[i] = d
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await asyncio.sleep(delay / 1000)
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if wait:
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wait -= 1
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|
else:
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delay = delay * 1.1
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def shuffle(seq):
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for i in range(len(seq) - 1):
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j = random.randrange(i + 1, len(seq))
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seq[i], seq[j] = seq[j], seq[i]
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async def main():
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waits = [100, 175, 225, 250]
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with SMSevenSegment(board.GP9) as s:
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while True:
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shuffle(waits)
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await asyncio.gather(
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*(digit_locker(s, i, di) for i, di in enumerate(waits))
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|
)
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|
await asyncio.sleep(1)
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|
for i in range(4):
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|
s[i] = None
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|
await asyncio.sleep(0.5)
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|
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||||||
|
asyncio.run(main())
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253
examples/pioasm_7seg_fader.py
Normal file
253
examples/pioasm_7seg_fader.py
Normal file
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@ -0,0 +1,253 @@
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# SPDX-FileCopyrightText: 2022 Jeff Epler, written for Adafruit Industries
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#
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# SPDX-License-Identifier: MIT
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"""Drive a 7-segment display entirely from the PIO peripheral
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Each segment is driven with a 'breathing' waveform that runs at its own pace.
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It also demonstrates the use of `asyncio` to perform multiple tasks.
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This example is designed for a Raspberry Pi Pico and bare LED display. For
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simplicity, it is wired without any current limiting resistors, instead relying
|
||||||
|
on a combination of the RP2040's pin drive strength and the 1/45 duty cycle to
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||||||
|
limit LED current to an acceptable level, and longevity of the display was not
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|
a priority.
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||||||
|
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||||||
|
Before integrating a variant of this example code in a project, evaluate
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|
whether your design needs to add current-limiting resistors.
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|
https://www.adafruit.com/product/4864
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|
https://www.adafruit.com/product/865
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Wiring:
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* Pico GP15 to LED matrix 1 (E SEG)
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|
* Pico GP14 to LED matrix 2 (D SEG)
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||||||
|
* Pico GP13 to LED matrix 3 (DP SEG)
|
||||||
|
* Pico GP12 to LED matrix 4 (C SEG)
|
||||||
|
* Pico GP11 to LED matrix 5 (G SEG)
|
||||||
|
* Pico GP10 to LED matrix 6 (COM4)
|
||||||
|
* Pico GP9 to LED matrix 7 (COLON COM)
|
||||||
|
* Pico GP22 to LED matrix 8 (COLON SEG)
|
||||||
|
* Pico GP21 to LED matrix 9 (B SEG)
|
||||||
|
* Pico GP20 to LED matrix 10 (COM3)
|
||||||
|
* Pico GP19 to LED matrix 11 (COM2)
|
||||||
|
* Pico GP18 to LED matrix 12 (F SEG)
|
||||||
|
* Pico GP17 to LED matrix 13 (A SEG)
|
||||||
|
* Pico GP16 to LED matrix 14 (COM1)
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
|
||||||
|
import asyncio
|
||||||
|
import random
|
||||||
|
import array
|
||||||
|
import board
|
||||||
|
import rp2pio
|
||||||
|
from ulab import numpy as np
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||||||
|
import adafruit_pioasm
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||||||
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||||||
|
_pio_source = """
|
||||||
|
mov pins, null ; turn all pins off
|
||||||
|
pull
|
||||||
|
out pindirs, {n} ; set the new direction
|
||||||
|
pull
|
||||||
|
out pins, {n} ; set the new values
|
||||||
|
pull
|
||||||
|
out y, 32
|
||||||
|
delay:
|
||||||
|
jmp y--, delay
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
|
||||||
|
# Display Pins 1-7 are GP 15-9 [need to re-wire 9]
|
||||||
|
# Display Pins 8-12 are GP 22-16 [need to re-wire 22]
|
||||||
|
# GP# Display# Function
|
||||||
|
# 15 (+ 6) 1 E SEG
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||||||
|
# 14 (+ 5) 2 D SEG
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|
# 13 (+ 4) 3 DP SEG
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||||||
|
# 12 (+ 3) 4 C SEG
|
||||||
|
# 11 (+ 2) 5 G SEG
|
||||||
|
# 10 (+ 1) 6 COM4
|
||||||
|
# 9 (+ 0) 7 COLON COM
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||||||
|
# 22 (+13) 8 COLON SEG
|
||||||
|
# 21 (+12) 9 B SEG
|
||||||
|
# 20 (+11) 10 COM3
|
||||||
|
# 19 (+10) 11 COM2
|
||||||
|
# 18 (+ 9) 12 F SEG
|
||||||
|
# 17 (+ 8) 13 A SEG
|
||||||
|
# 16 (+ 7) 14 COM1
|
||||||
|
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||||||
|
COM1_WT = 1 << 7
|
||||||
|
COM2_WT = 1 << 10
|
||||||
|
COM3_WT = 1 << 11
|
||||||
|
COM4_WT = 1 << 1
|
||||||
|
COMC_WT = 1 << 0
|
||||||
|
|
||||||
|
SEGA_WT = 1 << 8
|
||||||
|
SEGB_WT = 1 << 12
|
||||||
|
SEGC_WT = 1 << 3
|
||||||
|
SEGD_WT = 1 << 5
|
||||||
|
SEGE_WT = 1 << 6
|
||||||
|
SEGF_WT = 1 << 9
|
||||||
|
SEGG_WT = 1 << 2
|
||||||
|
|
||||||
|
SEGDP_WT = 1 << 4
|
||||||
|
SEGCOL_WT = 1 << 13
|
||||||
|
|
||||||
|
ALL_COM = COM1_WT | COM2_WT | COM3_WT | COM4_WT | COMC_WT
|
||||||
|
|
||||||
|
SEG_WT = [
|
||||||
|
SEGA_WT,
|
||||||
|
SEGB_WT,
|
||||||
|
SEGC_WT,
|
||||||
|
SEGD_WT,
|
||||||
|
SEGE_WT,
|
||||||
|
SEGF_WT,
|
||||||
|
SEGG_WT,
|
||||||
|
SEGDP_WT,
|
||||||
|
SEGCOL_WT,
|
||||||
|
]
|
||||||
|
COM_WT = [COM1_WT, COM2_WT, COM3_WT, COM4_WT, COMC_WT]
|
||||||
|
|
||||||
|
DIGITS = [
|
||||||
|
0b0111111, # 0
|
||||||
|
0b0000110, # 1
|
||||||
|
0b1011011, # 2
|
||||||
|
0b1001111, # 3
|
||||||
|
0b1100110, # 4
|
||||||
|
0b1101101, # 5
|
||||||
|
0b1111100, # 6
|
||||||
|
0b0000111, # 7
|
||||||
|
0b1111111, # 8
|
||||||
|
0b1101111, # 9
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def make_digit_wt(v):
|
||||||
|
val = ALL_COM
|
||||||
|
seg = DIGITS[v]
|
||||||
|
for i in range(8):
|
||||||
|
if seg & (1 << i):
|
||||||
|
val |= SEG_WT[i]
|
||||||
|
return val
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class LedFader:
|
||||||
|
def __init__(
|
||||||
|
self, first_pin, pin_count, cathode_weights, anode_weights, levels=64
|
||||||
|
): # pylint: disable=too-many-arguments
|
||||||
|
self._cathode_weights = cathode_weights
|
||||||
|
self._anode_weights = anode_weights
|
||||||
|
self._stream = array.array("L", [0, 0, 1]) * (
|
||||||
|
1 + len(cathode_weights) * len(anode_weights)
|
||||||
|
)
|
||||||
|
self._levels = levels
|
||||||
|
self._max_count = levels * len(self)
|
||||||
|
self._total = len(self)
|
||||||
|
|
||||||
|
program = adafruit_pioasm.Program(_pio_source.format(n=pin_count))
|
||||||
|
self._sm = rp2pio.StateMachine( # pylint: disable=too-many-arguments
|
||||||
|
program.assembled,
|
||||||
|
frequency=125_000_000,
|
||||||
|
first_out_pin=first_pin,
|
||||||
|
out_pin_count=14,
|
||||||
|
auto_pull=True,
|
||||||
|
pull_threshold=14,
|
||||||
|
**program.pio_kwargs,
|
||||||
|
)
|
||||||
|
print(
|
||||||
|
f"Note: approximate refresh rate {self._sm.frequency / self._max_count:.0f}Hz"
|
||||||
|
)
|
||||||
|
self._sm.background_write(loop=self._stream)
|
||||||
|
|
||||||
|
def __enter__(self):
|
||||||
|
return self
|
||||||
|
|
||||||
|
def __exit__(self, exc_type, exc_value, traceback):
|
||||||
|
self.deinit()
|
||||||
|
|
||||||
|
def deinit(self):
|
||||||
|
self._sm.deinit()
|
||||||
|
|
||||||
|
def __setitem__(self, i, v):
|
||||||
|
if not 0 <= v < self._levels:
|
||||||
|
raise ValueError()
|
||||||
|
|
||||||
|
c = i % len(self._cathode_weights)
|
||||||
|
r = i // len(self._cathode_weights)
|
||||||
|
if not v:
|
||||||
|
self._total = self._total - self._stream[3 * i + 2] + 1
|
||||||
|
self._stream[3 * i] = 0
|
||||||
|
self._stream[3 * i + 1] = 0
|
||||||
|
self._stream[3 * i + 2] = 1
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
self._total = self._total - self._stream[3 * i + 2] + v
|
||||||
|
self._stream[3 * i] = self._cathode_weights[c] | self._anode_weights[r]
|
||||||
|
self._stream[3 * i + 1] = self._cathode_weights[c]
|
||||||
|
self._stream[3 * i + 2] = v
|
||||||
|
self._stream[3 * len(self) + 2] = self._max_count - self._total
|
||||||
|
|
||||||
|
def __len__(self):
|
||||||
|
return len(self._stream) // 3 - 1
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class CyclicSignal:
|
||||||
|
def __init__(self, data, phase=0):
|
||||||
|
self._data = data
|
||||||
|
self._phase = 0
|
||||||
|
self.phase = phase
|
||||||
|
self._scale = len(self._data) - 1
|
||||||
|
|
||||||
|
@property
|
||||||
|
def phase(self):
|
||||||
|
return self._phase
|
||||||
|
|
||||||
|
@phase.setter
|
||||||
|
def phase(self, value):
|
||||||
|
self._phase = value % 1
|
||||||
|
|
||||||
|
@property
|
||||||
|
def value(self):
|
||||||
|
idxf = self._phase * len(self._data)
|
||||||
|
idx = int(idxf)
|
||||||
|
frac = idxf % 1
|
||||||
|
idx1 = (idx + 1) % len(self._data)
|
||||||
|
val = self._data[idx]
|
||||||
|
val1 = self._data[idx1]
|
||||||
|
return val + (val1 - val) * frac
|
||||||
|
|
||||||
|
def advance(self, delta):
|
||||||
|
self._phase = (self._phase + delta) % 1
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
sine = (np.sin(np.linspace(0, 2 * np.pi, 50, endpoint=False)) * 0.5 + 0.5) ** 2.2 * 64
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async def segment_throbber(c, i):
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signal = CyclicSignal(sine, random.random())
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velocity = random.random() * 0.04 + 0.005
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while True:
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signal.advance(velocity)
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c[i] = int(signal.value)
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await asyncio.sleep(0)
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async def main():
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with LedFader(
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board.GP9,
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14,
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(
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SEGA_WT,
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SEGB_WT,
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SEGC_WT,
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SEGD_WT,
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SEGE_WT,
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SEGF_WT,
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SEGG_WT,
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SEGDP_WT,
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SEGCOL_WT,
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),
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(COM1_WT, COM2_WT, COM3_WT, COM4_WT, COMC_WT),
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) as c:
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await asyncio.gather(*(segment_throbber(c, i) for i in range(len(c))))
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asyncio.run(main())
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