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简介：面向STM32F103的TM1628数码管驱动代码包，专为需要在嵌入式项目中快速实现多位数码管或LED点阵显示的开发者和学习者设计。程序通过GPIO或SPI模拟时序完成STM32与TM1628之间的数据交互，覆盖初始化配置、数据写入、扫描控制、显示刷新等核心步骤，代码结构清晰，可直接移植或按需二次开发。资源包内共2个文件，包含1个C源文件和1个头文件：C文件实现底层时序与显示驱动函数，头文件定义寄存器地址、常用宏及接口声明；整体压缩后仅1KB，轻量易读，便于快速上手。截至目前已有1324人学习浏览。通过研读源码，能深入理解TM1628的数据帧格式、锁存器与动态扫描机制，掌握在STM32平台驱动外部显示芯片的完整流程；同时头文件中的模块化声明有助于工程集成，并结合中断或定时器实现动态数字更新，对排查硬件连接和显示异常也有实际参考价值。

1. TM1628 为什么出现在 STM32F103 项目里

一块 STM32F103 开发板要同时伺候数码管显示和十几个按键时，最省事的办法不是拿 GPIO 硬拼，而是挂一片 TM1628。这颗芯片用 STB、CLK、DIO 三根线接管 LED 段位驱动、位选扫描和按键矩阵扫描，MCU 这边只要按帧写显存、读键值，剩下的点亮、消隐、轮询都由芯片自己完成。网上一搜就能找到的 tm1628 程序，大多是 rar 压缩包里抠出来的单个 c 文件，能跑，但命令字节和延时往往写死在一块，换个引脚、换种数码管接法就水土不服。这里不引什么官方源码，只按我在 stm32 项目里调这颗芯片的通用做法，把 TM1628 的时序、驱动函数、按键扫描和显示刷新完整走一遍：新手照着接线能跑起来，老手可以直接把框架收进自己的工程再改引脚。

2. 看懂 TM1628 的时序和命令，再动手写驱动

2.1 STB、CLK、DIO 三根线怎么接到 STM32F103

TM1628 不是标准 SPI/I2C，是一种带锁存的三线串行协议，跟移位寄存器类似。STB 负责整帧开始和结束，CLK 提供移位时钟，DIO 是双向数据线：写显存时由 STM32F103 输出，读按键时要切回输入。典型接线见下表，引脚号按你自己板子的连接改：

DIO 的上拉电阻不是可有可无。读按键时 TM1628 通过开漏方式把按键状态放到 DIO 上，没有上拉，总线在芯片不驱动的间隙就是浮空，读回的数据会忽 0 忽 1。STM32F103 的 GPIO 内部也有上拉，但内部上拉电阻偏大，在长线、多芯片并联时容易压不住噪声，我会在模块侧外部放一只 10kΩ 到 VCC。

GPIO 速度建议直接配 50MHz。F103 的 IO 驱动能力在这里不是关键指标，TM1628 输入阻抗很高，真正要紧的是 CLK 边沿越陡，采样点越稳定。如果整个 stm32 工程对功耗敏感，可以在 TM1628 空闲时把 CLK/STB 输出固定为低电平，避免引脚悬空导致芯片漏电。

2.2 一帧数据：STB 低电平开始，CLK 上升沿移入，STB 高电平锁存

TM1628 的时序可以从帧、字节、位三个层级来看。帧层：一切操作先拉低 STB，传完需要的所有字节后再拉高 STB，STB 上升沿那一刻芯片才响应本帧内容；STB 低电平期间中途拉高，本帧作废。字节层：每字节 8 位，先传最低位，也就是 LSB first，和很多 SPI 外设默认的 MSB first 正好相反。位层：CLK 低电平时 DIO 可以变化，CLK 上升沿芯片采样 DIO。

读按键和写显存方向相反。写时 MCU 一直驱动 DIO；读时 MCU 先把读命令字节发给芯片，然后把 DIO 切输入，等待芯片在后续时钟沿上把键值一位一位放出来。最稳的读法是 CLK 拉高后再延时一小段，然后采样 DIO，因为芯片的数据输出有建立时间，CLK 刚跳变就采样容易抓到上一拍的电平：

// 读一个字节，LSB first，CLK 高电平期间采样 uint8_t tm1628_rd_byte(void) { uint8_t val = 0; for (int i = 0; i < 8; i++) { TM1628_CLK_L(); // 拉低，为上升沿做准备 delay_us(1); TM1628_CLK_H(); // 上升沿：芯片把一位数据放到 DIO delay_us(1); // 等待数据建立 if (TM1628_DIO_READ()) // 此时采样最稳 val |= (1 << i); // 第 0 位先到，放 bit0 } TM1628_CLK_L(); // 字节结束后拉低，保持 CLK 空闲低电平 return val; }

读键盘帧还有一层要求：完整一帧往往由多个字节组成，读完第一个字节后 CLK 继续给，芯片会接着输出下一个字节；如果提前拉高 STB，未读完的按键寄存器就丢了。所以读按键时要把需要的字节一次读完，再拉高 STB。

2.3 命令帧：写显示、读按键、显示控制各自的格式

TM1628 的指令从功能上分成数据命令、显示命令、地址命令三类。命令字节的编码在兼容芯片里有两套常见写法，驱动里所有命令都要收成宏，换芯片时只改头文件。下表左边是功能，中间是工程里常见的两系编码：

命令发送本身只有一帧、一个字节：STB 拉低，送命令，STB 拉高。写显存则是两帧配合：先单独发一帧写显存命令让芯片进入“写显存、地址自动递增”模式，再发第二帧，帧内先送起始地址 0xC0，随后每个字节写进一个显示寄存器，写完后拉高 STB。把写命令和 0xC0 拼在一帧里发是常见错误，芯片会把写命令当作显存地址偏移，显示数据整体错位：

void tm1628_send_cmd(uint8_t cmd) { TM1628_STB_L(); // 帧开始 tm1628_wr_byte(cmd); // 一个字节的命令 TM1628_STB_H(); // 帧结束，命令生效 }

如果只需要更新某一位数码管，用固定地址模式可以只写一个寄存器，但要注意固定地址模式不会自动递增，连续写多个字节时它们会都覆盖同一个地址。批量刷新整个显存用地址自增模式加 0xC0 起始地址更省事，这也是后续 main 循环里推荐的写法。

3. 手写 STM32F103 的 TM1628 最小驱动

3.1 先建好 stm32 开发环境，把 GPIO 配成能读又能写

标准库或者 HAL 库写法都行，这里用标准库，逻辑拆开后在 HAL 里几乎一样。不动手脚的关键是 DIO 的方向切换：写时输出，读时输入，切换错了第一个字节就是错的。GPIO 初始化：

// 引脚宏集中定义，换板子只改这里 #define TM1628_STB_PIN GPIO_Pin_6 #define TM1628_CLK_PIN GPIO_Pin_7 #define TM1628_DIO_PIN GPIO_Pin_8 #define TM1628_PORT GPIOB // STM32F103 标准库 GPIO 初始化 void tm1628_gpio_init(void) { GPIO_InitTypeDef gpio; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); gpio.GPIO_Pin = TM1628_STB_PIN | TM1628_CLK_PIN; gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; // 推挽输出 gpio.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(TM1628_PORT, &gpio); gpio.GPIO_Pin = TM1628_DIO_PIN; gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD; // 开漏，靠上拉拉高 gpio.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(TM1628_PORT, &gpio); }

DIO 用开漏是刻意为之。开漏输出写 1 时引脚不驱动，靠外部 10kΩ 上拉拉高；写 0 时拉低。这样从写转读只需要把引脚模式从输出改成输入，不用先写一个 1 再切方向。如果板子上没有外部上拉，用推挽输出也能工作，读之前先GPIO_SetBits(DIO)再切GPIO_Mode_IPU，效果差不多，只是多一步依赖内部弱上拉，抗干扰差些。

另外需要两个方向切换的小函数，读按键前后各调一次：

void tm1628_dio_to_in(void) // 写模式切读模式 { GPIO_InitTypeDef gpio; gpio.GPIO_Pin = TM1628_DIO_PIN; gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; // 上拉输入 gpio.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(TM1628_PORT, &gpio); } void tm1628_dio_to_out(void) // 读模式切写模式 { GPIO_InitTypeDef gpio; gpio.GPIO_Pin = TM1628_DIO_PIN; gpio.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD; // 回到开漏输出 gpio.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(TM1628_PORT, &gpio); }

两个函数看起来冗余，但比在每次字节读写里手动改 CRL 寄存器的位可读性强很多；等驱动跑起来，你可以再把它优化成只操作 GPIOx->CRL 的位域，那是对时序有洁癖的人最后会做的事。

3.2 底层时序：CLK 低电平改数据，上升沿采样

写字节的底层时序和读字节对称。STM32F103 主频 72MHz，一条 GPIO 操作是几个时钟周期，所以微秒级延时主要靠软件空转，但延时不能用得太短。数据手册一般要求时钟高/低电平不小于几百纳秒，实际环境里线长、上拉电阻、芯片批次都会影响，2us 是比较稳妥的起步值：

void tm1628_wr_byte(uint8_t dat) { for (int i = 0; i < 8; i++) { TM1628_CLK_L(); // 先拉低，再改数据 if (dat & (1 << i)) // LSB first，第 0 位先发 TM1628_DIO_H(); else TM1628_DIO_L(); delay_us(2); // 数据建立时间 TM1628_CLK_H(); // 上升沿，芯片采样 delay_us(2); // 高电平持续时间 } TM1628_CLK_L(); // 字结束拉低，为下个字节做准备 }

写完后把 CLK 停在低电平是好习惯。有些 TM16xx 系列芯片在 CLK 高电平空闲时会进入不确定状态，停在低电平则无论下一帧是命令还是数据都从上升沿重新同步。把delay_us(2)提到 5us 通常不会出问题，反而更稳；但不要把这个延时和主循环里 10ms 的节拍混淆，那是两个层级的定时。时序参数参考如下：

3.3 封装写显存和读按键，注意 STB 的边界

先把命令值收成宏，放在驱动头文件里。换芯片批次时，这里是唯一需要动的地方：

#define TM1628_WR_INC 0x40 // 写显存，地址自增；部分芯片为 0x00 #define TM1628_RD_KEY 0x42 // 读按键；部分芯片为 0x02 #define TM1628_ADDR_0 0xC0 // 显存起始地址 #define TM1628_DISP_ON 0x8F // 开显示，最高亮度

写显存函数和前面 2.3 的命令帧对应。代码里把“设置写模式”和“送地址+数据”分成两段，串口调试时也能直接从波形上区分：

void tm1628_write_display(uint8_t *buf, uint8_t len) { uint8_t i; tm1628_send_cmd(TM1628_WR_INC); // 第一帧：写显存，地址自增 TM1628_STB_L(); // 第二帧开始 tm1628_wr_byte(TM1628_ADDR_0); // 起始地址 for (i = 0; i < len; i++) tm1628_wr_byte(buf[i]); // 连续写 len 个寄存器 TM1628_STB_H(); // 第二帧结束，显存更新 }

读按键和写显存方向相反，所以读完后必须把 DIO 切回输出。这里见到的 bug 最多：读回键值正常，但切回输出时忘了重新初始化 GPIO，下一次写显存时 DIO 还是输入状态，第一个数据字节被当成悬空电平，整段显示右移一位：

#define TM1628_KEY_BYTES 2 // 一个 TM1628 的按键寄存器数量 uint16_t tm1628_read_key(void) { uint8_t k[TM1628_KEY_BYTES] = {0}; int i; tm1628_send_cmd(TM1628_RD_KEY); // 读按键命令 TM1628_STB_L(); for (i = 0; i < TM1628_KEY_BYTES; i++) k[i] = tm1628_rd_byte(); // 连续读完所有字节 TM1628_STB_H(); tm1628_dio_to_out(); // 关键：恢复 DIO 输出 return (uint16_t)(k[0] | (k[1] << 8)); }

注意：读按键命令是一帧，字节发送后 STB 在整个读字节期间保持低。如果程序里把读命令也包进第二个 STB 低窗口，芯片会把它当作显存地址，读回来全是 0xFF。

4. 按键扫描和显示刷新：一个 main 让它跑起来

4.1 段码表和显示缓存的对应关系

TM1628 的显示寄存器每一位对应一个段，8 位寄存器正好驱动一位 7 段数码管加小数点。共阴接法直接把段码写进寄存器就亮，共阳要取反。常用 0~9 和 A~F 段码表：

// 共阴数码管段码，dp 位是 0x80 static const uint8_t seg_tab[16] = { 0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F, 0x77, 0x7C, 0x39, 0x5E, 0x79, 0x71 };

段码表只是第一步，位置映射才是显示不乱的保证。TM1628 的寄存器地址从 0xC0 开始排，但板子上的位选不一定从左到右对应地址 0、1、2。比如第二位数码管可能接到地址 3，你要在软件里建一张位置映射表，而不是在每个业务逻辑里调换索引：

// 板子走线不按寄存器顺序时，用映射表调整，示例第 2 位在地址 3 const uint8_t pos_to_addr[8] = {0, 3, 1, 2, 4, 5, 6, 7};

4.2 按键状态机：连续两次相同读数才算稳定

TM1628 读回的按键原始位图，每一位对应矩阵里一个交叉点，按下为 1，释放为 0。机械按键按下和松开的瞬间会有抖动，读数在 1/0 之间跳变，不能直接用。按键扫描的电路设计上，TM1628 内部已经处理了扫描时序，外部需要解决的就是抖动和重复触发。用一个 10ms 周期调用的状态机：

// 连续两次读数一致，才把稳定值更新出去 uint16_t tm1628_key_scan(void) { static uint16_t prev_raw = 0xFFFF; // 初始值保证第一次不触发 static uint16_t stable_key = 0; uint16_t raw = tm1628_read_key(); if (raw == prev_raw) stable_key = raw; // 与上一次一致，认为消抖完成 prev_raw = raw; return stable_key; }

这个状态机第一次读到新键值时不会立即返回，要等第二次一致才更新稳定值，等效于一次 10ms 的软件防抖。稳定的键值再交给业务层做边沿检测，按下一次只处理一次：

void tm1628_key_task(void) { uint16_t stable = tm1628_key_scan(); static uint16_t last = 0; uint16_t pressed = stable & ~last; // 从 0 变 1 的位 uint16_t released = ~stable & last; // 从 1 变 0 的位 last = stable; if (pressed & KEY_UP) { /* 上键按下 */ } if (pressed & KEY_DOWN) { /* 下键按下 */ } if (released & KEY_OK) { /* 确认键抬起 */ } }

按键状态机要在固定的时间基准上运行，最好挂到 SysTick 里维护一个 10ms 的软件定时器。如果直接在 main 里 delay_ms(10) 后调用，主循环被其他任务阻塞时按键会漏扫；反过来，在定时器中断里调用 tm1628_read_key 又可能和主循环的显示刷新抢 DIO 总线。驱动层建议加一个简单的互斥占用标志，读按键和写显存同一时刻只允许一个操作。几个关键参数参考：

4.3 主循环：共享显示缓存，整帧刷新

显示刷新推荐用“软件缓存 + 整帧提交”的方式。业务逻辑只改缓存数组，主循环每隔 10ms 把缓存整体写给 TM1628，这样不会出现某一位刚更新、另一位还是旧数据的花屏中间态：

int main(void) { uint8_t disp[8] = {0}; uint16_t key; tm1628_gpio_init(); tm1628_send_cmd(TM1628_DISP_ON); // 开显示，最高亮度 while (1) { key = tm1628_key_scan(); // 10ms 一次扫描 // 把键值低 4 位显示在第 0 位，高位显示在第 1 位 disp[0] = seg_tab[key & 0x0F]; disp[1] = seg_tab[(key >> 4) & 0x0F]; tm1628_write_display(disp, 8); // 整帧刷新 delay_ms(10); // 主循环节拍 } }

10ms 周期既是按键消抖的基准，也是显示刷新的节拍，对数码管来说 100Hz 完全够用，肉眼看不到闪烁。TM1628 只在 STB 拉低的几十微秒内占用 STM32F103 的 GPIO，剩余时间整颗芯片自己完成扫描，CPU 基本是空闲的。如果你要显示系统运行时间或动态小数点的位置，只需改动 disp 缓存，再调一次整帧提交，驱动层不需要任何修改。

5. 调不通时先查这四样：延时、时序、命令字节、电源

5.1 延时函数别抱死 SysTick

很多 stm32 标准库例程里自带的 Delay 用 SysTick 死等，放主循环没问题，放进中断或者和 FreeRTOS 共用时会互相干扰，严重时 delay_us 永远等不到计数，程序卡死在驱动里。这里的时序延时我一般用 DWT->CYCCNT 实现微秒级延时，SysTick 只做 10ms 节拍，两者分开，CLK 波形就不会被节拍中断拉乱。

5.2 一帧波形的两个易错点

逻辑分析仪抓 STB/CLK/DIO 三根线，先数上升沿个数，应为字节数乘以 8。最容易错的是 STB 拉高太早：整帧最后一个字节的最后一个时钟下降沿还没走完，STB 就跳高，芯片认为命令被截断，之前发的一整帧全部无效。另一个是读按键时 DIO 方向切换瞬间恰好遇到 CLK 跳变，会多采一个毛刺，键值里出现一个说不清来源的 1；切换方向时先把 CLK 拉低，再切换 DIO。

5.3 命令字节和上拉电阻优先检查

显示乱码先核对命令字是不是把写显存命令和 0xC0 合帧发送了；按键读回全 0xFF 或全 0x00，先量 DIO 对地电压，外部上拉缺失时这是头号原因。再留一个实用技巧：把 tm1628_read_key() 的原始值格式化后从串口打出来，手动依次按每个按键记录键值，做成一份“丝印→键值”映射表，之后业务代码只查表，不用再去翻位运算。TM1628 驱动真正跑稳的标志不是一遍编译通过，而是手上有这份映射表，还有一张能看清 STB 边界的逻辑分析仪波形图。

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