NXT RGB LED訊息看板(Message Board)：(II) 軟體功能

在前一篇以Arduino UNO及Sparkfun RGB LED矩陣製作的NXT訊息看板中，所使用的介面分別是I²C與SPI。

其中I²C是作為外部Master裝置(也就是NXT)的控制介面。
而SPI則是Arduino UNO傳送字型資料至RGB LED矩陣控制板進行顯示的傳輸介面。

至於結合這兩個介面成為示範影片所展示的效果，則是由Arduino sketches的軟體功能來實現，主要含：
(1) 外部I²C Master的控制功能，含：接收自Master(NXT)傳送的文字字串(Text
string)、自訂字型代碼與字型與背景顏色的設定值等。
(2) 將文字(Text)轉換成字型(Font)，含：大小寫英文字母、數字以及部分的標點符號。
(3) 自訂字型，屬於非文字類型的圖案，例如：中文字型。
(4) 跑馬燈效果，在RGB LED矩陣以捲動方式顯示(2)與(3)的字型(Font)。

程式的功能架構圖：

RGB LED矩陣控制板的顯示功能

Sparkfun的8*8 RGB LED矩陣由控制板的SPI介面接收資料顯示，當CS訊號為LOW時，就會經由MOSI腳位一次讀取64 bytes的資料，資料串流對應LED矩陣位置的順序為：由左而右，由下而上。

每一byte的值為LED顯示的顏色，顏色值的設定格式為：
如若要顯示紅色，byte值就會是0xE0(b1110 0000)，綠色的byte值為0x1C(0001 1100)，
而總共會有256種顏色可以選擇。
Arduino使用＜SPI.h＞程式庫的SPI.transfer()功能，首先，需要先初始化SPI介面
顯示時，則一次依序傳送64bytes資料給RGB LED矩陣的控制板

文字(Text)的顯示方式

在LED矩陣顯示英文字母、數字，需要先製作好字型資料，

對應於LED矩陣 8行*8列的位置與順序，每一個文字以8個byte來組合字型，每一個byte表示一列，每一個bit表示該行(點)位置LED的顯示狀態，此外，因應Arduino有限的SRAM空間，所以字型的每一點顏色都相同，當bit為ON時，會顯示字型顏色，OFF時則顯示背景顏色。


圖案顯示方式

相較於Text文字，無論中文或圖案都無法如英文或數字，使用預製的字型，需要先自訂好幾個需要顯示的圖形的字型，字型的資料結構與文字一樣，以8個bytes為單位，作為RGB LED 8*8矩陣的顯示控制。


(chineseFont_2)

跑馬燈效果
從示範影片中可以看到跑馬燈的效果是由右往左捲動顯示，同時，後一個字型會與前一個字型以差距三行的方式同步捲動。
要做到這樣的效果，需要一些程式的技巧，雖然有點挑戰，不過很好玩。
首先，對於LED矩陣，必須要接收到64個bytes去填滿每一點才能夠顯示，
所以要做到捲動效果，就需要像製作動畫一樣，依序且一次送一個分格畫面給LED矩陣去顯示。
把握住這個簡單又值覺得概念，接下來就要設法將字型資料分解成分格畫面，
以顯示文字〝ＡB〞為例，首先第一個字母〝Ａ〞共會需要拆成 15 格的畫面：
前8個是由右側逐漸將字母〝Ａ〞完整顯現出來的畫格，後7個則是往左側漸漸消失的畫格。
而同時，就在〝Ａ〞還未完全消失前，下一個字母〝B〞的字型就需要與字母〝Ａ〞的後7個畫格重疊出現，這樣就能產生跑馬燈的顯示效果了。
以下就是程式碼的部分：