VFD 简介

VFD 全称 vacuum fluorescent display（真空荧光显示器），是一种玻璃制的显示设备，通常应用在 DVD 和汽车仪表板上。具体的工作原理就是在一个玻璃围成的真空区域里，放置类似电子管的装置，让阴极射出的电子在栅极吸引下加速冲击阳极上的荧光粉，从而显示内容。

如果你用过老式 DVD，那么大概率见过这种显示器。就显示效果来说，与 OLED 一样是自发光，可视角度很广；并且因为属于较厚的玻璃制品，有种很独特的散射效果。

VFD 通常有数字型（7段 / 15段）和点阵型，以及一些定制产品（例如音响产品上专用于显示频谱）。这里我使用的是15段（米字）数字型，一共可显示7位数字，并有两个额外位置用于显示冒号。闲鱼上的 mangolu0215 在出售这款 VFD。

PT6312

VFD 本身只是一个显示设备，要驱动是相对比较复杂的。除了需要（相对于计算设备来说的）高压，还需要相关的控制器。对数字型 VFD 来说 PT6312 可能是比较常用的驱动芯片。点此可以查看数据手册。

这次使用的是成品模块（如图），板上已经集成了变压器和控制芯片，外部只需要输入低压，与控制器直接通信，就可以控制屏幕了。模块本身有两种规格，一种使用3.3V输入，另一种使用5V输入，使用时注意区分。

模块正面

模块背面

PT6312 使用三线串口来操作数据。在一些库（例如mbed）中，我有见过使用 SPI 来控制的相关代码。但我尝试用 Python 来实现都以失败告终。最终是参考卖家给出的51单片机的 C语言代码，直接操作线路上的电平来实现的。

Python 库

基于卖家给出的 C语言代码，翻译成了一个 Python 包，点此查看源代码。这里介绍一下如何使用。

硬件连接

前文给出了模块背面的照片，在左侧接口的下方印有各引脚的定义，从上往下依次是：

Vcc 电源输入
GND 地线
HV_on 这个引脚不连接到控制芯片，而是控制模块上变压器的开关，高电平时变压器才打开。只有变压器打开，屏幕才通电。（注意：即使屏幕不通电，也可以向控制芯片发送数据，这两者是不冲突的）
Dout 数据出口。这个引脚无需接入
Din 数据入口
Clk 时钟信号
Stb 频闪线

Din + Clk + Stb 三个引脚用于向 PT6312 发送指令。如果不需要单独控制屏幕，HV_on 直接连接3.3V就可以使屏幕一直通电。

接下来在树莓派上随便找4个空余的 GPIO 引脚。参考这里来找到各个 GPIO 引脚的编号，注意使用 BCM 编号，而不是物理编号。例如下图中我选择了外侧物理编号为 22 ~ 28 的四个连续的引脚，这里四个引脚的 BCM 编号就分别是 25, 8, 7, 1。

引脚选择

接下来用合适的方式将模块连接上这些引脚，记得也接上电源输入和地线。注意：模块本身的接口座是2.0mm间距的 7pin JST 接口，常用的方口杜邦线是 2.54mm 间距，直接插的话空间不够，需要在外部转接。

软件环境准备

需要 Python 3环境。

可以先用你偏好的方式（venv / conda）来创建虚拟 Python 环境。完成后，直接使用 pip install pt6312 来安装驱动库即可。

点亮

库主要提供了一个 VFD 类。使用 python3 进入交互式命令行。

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>>> from pt6312 import VFD
>>> vfd = VFD(8, 7, 1, hv_on=25)  # 使用各个BCM引脚编号来初始化
>>> vfd
>>> <VFD device@3061282608 [DIN=GPIO8,CLK=GPIO7,STB=GPIO1,HV_ON=GPIO25], currently off>
>>> vfd.on()  # 屏幕通电
>>> vfd.display_all() # 用于测试屏幕的方法，点亮屏幕上所有的字符

运行效果如图。受屏幕设计限制，米字中间那一点是点不亮的。

全字符点亮效果

时钟例子

源代码中包含一个简单的时钟例子：

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while 1:
    now = datetime.now()
    vfd.update(now.strftime('%H:%M:%S'))
    vfd.delay(1000)

VFD.update(s) 一次可以显示7个字符。但屏幕上有额外的两个冒号，因此当第3、6个字符是冒号时是不占用字数的。以下是运行时钟的效果图。

简单的时钟例子运行效果

VFD 除了 .update(s)，还提供以下方法：

.on() 屏幕通电
.off() 屏幕断电。注意：这只是断开屏幕的电源（拉低 HV_on），不会清空芯片数据。
.delay(n) 停顿 n 毫秒，用于一些延时操作。
.set_brightness(n) 设置亮度等级，亮度区间是 [0, 7]，默认亮度是 3。

在树莓派上使用Python驱动基于PT6312的VFD