Arduino用7セグメントLEDライブラリの調査

Arduino用の7セグメントLEDライブラリを調査しました。探したところ、次の4つが見つかりました。

注意：7セグLED用BCDデコーダは使わず、全部のピンをArduinoに接続する前提です。

DeanIsMe/SevSeg

「Arduino Playground - SevenSegmentLibrary」の筆者によるライブラリ。2014年に書き直されているためか、fork数などは少ない。

• 良い点
  • 初期化メソッドがインターフェースとして綺麗
  • 整数を表示する分には不満が無い
  • コモンにトランジスタを入れる場合にも対応している
• 悪い点
  • 表示関数の処理が1桁ごとに2ms（デフォルト）点灯して消す、という処理になっている
    • タイマー割り込みから使うことがほとんど考慮されていない
  • 任意のパターンを表示できる機能は無い

以下、0から99までカウントアップする例。タイマー割り込みにはFlexiTimer2を利用。

# include <SevSeg.h>
# include <FlexiTimer2.h>

SevSeg sevseg; //Instantiate a seven segment object

void refresh() {
  sevseg.refreshDisplay();
}

void setup() {
  byte numDigits = 2;
  byte digitPins[] = {14, 3}; // 左が上位桁
  byte segmentPins[] = {4, 10, 16, 21, 18, 2, 8, 7}; // A..G, DPの順

  sevseg.begin(COMMON_ANODE, numDigits, digitPins, segmentPins);
  FlexiTimer2::set(6, refresh); // 6ms period
  FlexiTimer2::start();
}

void loop() {
  volatile int i;
  for (i = 0; i < 100; i++) {
    sevseg.setNumber(i, 0);
    delay(100);
  }
}

sparkfun/SevSeg

上のDeanIsMe/SevSegの旧バージョンからのfork。任意のLEDを光らせることができるが、数値型を受け取るメソッドは無い。コンストラクタ引数が多すぎるなど、ソースコードも若干いけてない気がする。SparkFunがメンテナンスしているという安心感はある。

• 良い点
  • アポストロフィやコロンがあるLEDにも対応
  • 表示パターンは文字列（char*）の形で指定する
    • 既知のパターンのみ表示できる（"z"などは表示できない）
• 悪い点
  • 初期化メソッドがインターフェースとしてわかりにくい
    • 18引数
  • 4桁までしか対応していない
    • ベタ書きで4桁分の処理が書いてあり、5桁以上に対応させるのが大変そう
  • 表示関数の処理が1桁ごとに2ms（デフォルト）点灯して消す、という処理になっている
    • タイマー割り込みから使うことがほとんど考慮されていない
  • 数値で表示パターンを指定するメソッドは無い

Arduino 7 segment LEDDisplay library download

• 良い点
  • 整数・浮動小数点数を表示するメソッドがある
  • アルファベットなど、既知のパターン表示を指定するメソッドsetValueRaw()がある
  • 明るさの調節を0,1,2,3の4段階で行えるメソッドを提供している
• 悪い点
  • ピンをシーケンシャルに使う前提で実装されている
    • 例：4桁7セグならn番ピンから(n+11)番ピンまでの12個を使う
    • ピン数の少ないボードでの利用や、結線の都合などを考えると制限として厳しすぎる
  • タイマー1を使った割り込みでLEDの表示を実装している
    • 割り込みを使わずloop()で表示する場合に対応していない
    • ライブラリのロードに副作用があるのは実装として汚い
  • setup()内で'new'して他の場所ではシングルトンで呼び出す
    • 7セグLEDを2個以上使いたいときに使えない

Arduino Library for 7 Segment LCD/LED Displays

supercrab/arduino-seven-segment

あまり確認できてないですが、ソースコードが長々しくてイマイチ印象良くないですね…。

まとめ

そんなわけで、見つけた中ではDeanIsMe/SevSegくらいしか実用レベルのものが無さそうです。僕個人は次のような要求を持っており、改造より自作の方が近そうだと感じています。

• 割り込みからの利用もloop()からの利用も考慮したインターフェースが欲しい
• PWM対応ピンの場合はanalogWrite()でLEDの明るさを制御したい
  • カソードコモンの場合はPWM対応ピンを8本消費する鬼仕様
• AVRマイコンであればdigitalWrite()を使わずレジスタを直接操作したい
  • これによりチラツキを抑えられるのではないか？
• 既知のパターンだけでなく、任意のパターンを指定できるメソッドが欲しい
  • 2.5桁など変則的なLEDへの対応を考えると必須だろう
• 遠い未来の野望
  • シフトレジスタ74HC595への対応も考えたい
  • 高機能な7セグドライバはそれぞれ別ライブラリがあるはずなので構想外
  • 7セグ液晶も統一的に扱えたらカッコいいけど厳しそう