此款数码管采用74HC595芯片能够将8位串行输入转化为并行输出(三态输出)的芯片，并且能够通过级联的方式进行拓展。芯片是由1个8bit移位寄存器、1个8bit存储寄存器、1个8bit的( 三态) 输出端口。（注：三态输出指的是 高电平(1)、低电平（0）、高阻态（Z）三种状态）当多个设备共用总线时，高阻态可用作来避免总线冲突，如如I2C、SPI总线中，从设备（Slave）在不通信时输出高阻抗。
DS：串行数据输入端口，与FPGA相连接，通过该端口将串行数据移入到移位寄存器当中，如果输入的数据超过8bit，如：输入了14bit数据，那么最前面输入的6bit数据将会通过Q7S输入到级联的另一块74HC595芯片中。
SHCP：移位寄存器时钟输入，上升沿时将串行数据移入到移位寄存器中。
STCP：存储寄存器时钟输入，上升沿时将移位寄存器中的数据移入到存储寄存器中。
OE（上划线）：低电平有效，将存储寄存器中的数据通过Q0~Q7输出。
MR（上划线）：低电平有效，复位端口。
静态数码管显示
数码管对于初学者来说，可能最大的难题就是硬件的时序。此次以上数码管的相关知识，对模块实例化的意义、各个模块之间的关系有了认识，对testbench的实质有了更清晰的认知，也了解到了工程中时序的重要性。重点在于74HC595的STCP、SHCP以及串行输入数据（包括段选和位选）之间的时序逻辑。对于STCP主要注意锁存时机。SHCP则要把握对串行输入数据的采样时刻，注意建立时间和保持时间，RTL视图如下：
仿真波形
6位8段数码管，需要6bit来位选，8bit来段选，也就是14bit的串行数据，通过74HC595芯片转换后并行输出到数码管。对sys_clk(50MHz)进行了4分频，得到了shcp（应该是74HC595最大工作频率达不到50MHz）。注意事项：shcp需要保证在ds的中间采样（满足建立时间和保持时间），stcp需要保证完成14个shcp后进行锁存输出。
以下我们以树莓派RP2040芯片的单片机为例来进行演示实际效果，首先将数码管与单片机进行连接（如下图）
树莓派3.3V——数码管VCC
树莓派GND——数码管GND
树莓派GP18——数码管SDI
树莓派GP17——数码管SCLK
树莓派GP16——数码管LOAO
代码功能介绍：分别测试一位至四位数字显示和滚动效果。运行代码后每次将GP0引脚接GND一次，就会触发四位数字滚动，然后随机显示一组四位数。（GP1引脚显示三位数，GP2引脚显示二位数，GP3引脚显示一位数）
| 四位数码管Python源代码 下载这个源代码上传至树莓派pico文件内，直接运行查看显示数据（如下图） |
如果你还没有搭建好树莓派Python编程环境可参考这个帖子→：如何搭建Python编程环境
运行代码后，引脚接一次GND可触发一组不同数字（GP0显示四位数，GP1显示三位数，GP2显示二位数，GP3显示一位数）
| 以ESP32-S3为例，务必按下图标识接线，不可接反否则烧毁设备 |
| 74HC595 下载这个源代码直接用Arduino IDE编译上传程序查看反馈数码管显示效果（如下图） |
如果你还没有搭建好树莓派Python编程环境可参考这个帖子→：如何搭建Python编程环境
显示效果：
本次使用ESP32-S3 控制 74HC595 数码管代码的核心逻辑可拆解为以下 3 个主要部分：
1. 硬件通信机制（hc595_shift 与 hc595_latch）
数据串行传输（shiftOut）：调用 hc595_shift 时，ESP32-S3 在 SCLK 时钟脉冲的配合下，将 8 位的段码数据按最高位优先（MSBFIRST）一位一位地推入 74HC595 的移位寄存器中。
数据锁存更新（hc595_latch）：给 RCLK 引脚一个先拉低、再拉高、再拉低的方波脉冲，将移位寄存器里的数据一次性锁存到输出寄存器，从而更新数码管的引脚输出。
2. 多位显示与级联逻辑（display_same_number）
该模块采用了 4 片 74HC595 级联（或内部译码）架构，无需 ESP32 进行微秒级的动态扫描。
依据 Python 参考代码中的输出顺序，函数连续向芯片推入 4 个相同的段码字节（分别对应：个位、十位、百位、千位）。
四个字节全部推完后，调用一次 hc595_latch()，即可让 4 位数码管同时稳定显示同一个数字。
3. 主程序控制流程（setup 与 loop）
初始化 (setup)：将 SDI、SCLK、RCLK 设置为输出模式并拉低。首先向模块推入 4 个 seg_table[10]（全暗段码 0xFF）进行清屏并延时 1 秒。
主循环 (loop)：利用 for 循环使数字从 0 依次递增到 9。每次循环调用 display_same_number(digit) 更新显示（例如 0000、1111 ...），并借助 delay(1000) 让每个数字稳定保持 1 秒。
联系人：张工
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