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8位串行输入
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8位可串行或并行输出
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具有3种状态输出的存储寄存器
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具有复位功能的移位寄存器
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具有串行输入（DS）和串行输出（Q7S）来级联的功能。
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移位寄存器和存储寄存器的时钟可分开控制。
| 引脚名 | 引脚号 | 说明 |
|---|---|---|
| Q0、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7 | 15,1,2,3,4,5,6,7 | 并行数据输出 |
| Q7S | 9 | 串行数据输出 |
| MR | 10 | 主复位引脚，为0时复位移位寄存器 |
| SHCP | 11 | 移位寄存器时钟输入，上升沿时DS上的数据会移入移位寄存器 |
| STCP | 12 | 存储寄存器时钟输入，上升沿时移位寄存器的数据传输到存储寄存器 |
| OE | 13 | 输出使能，为0时，存储器中的数据并行输出到Q0-Q7引脚；为1时，输出为高阻态 |
| DS | 14 | 串行数据输入 |
由上图可看出，8位以为寄存由DS、SHCP、MR这三个引脚控制，8位存储寄存器有STCP引脚控制，而输出由OE引脚控制。Q7S引脚控制级联。数据先经过移位寄存器，再锁存到存储寄存器中，最后在OE引脚为低时数据并行输出。
3.2 时序操作由3.1的逻辑图和上图结合可看出：
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驱动74HC595主要控制SHCP、DS、STCP、MR、OE这5个引脚，可把MR引脚拉高不复位移位寄存器、OE引脚拉低一直输出，这样实际控制的引脚只有3个。
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DS引脚上的数据在SHCP处于上升沿时写入到移位寄存器；
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DS引脚先送高位再送低位，如写入二进制数据10110111，则最先写入1到Q1上，再写入0，则Q0上的1被挤到Q1，Q0上的数据变为0，以此类推。最后移位寄存器上Q7-Q0的数据为10110111；
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MR引脚为低时清空移位寄存器中的数据；
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当写入的数据超过8位时，最先写入的数据会经过Q7S引脚输出，如写入数据10110111，此时再写入一位数据0，则Q7上的数据1会被挤到Q7S上，Q6的数据挤到Q7上，以此类推，Q0补上新写入的数据0，此时Q7~Q0的数据为01101110；
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当STCP引脚处于上升沿时，移位寄存器上的8位数据将一次性锁存到存储寄存器中；
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OE引脚为低电平时，存储寄存器上的数据会输出到并出输出引脚（Q0-Q7）上。为高电平时，并行输出引脚（Q0-Q7）则为高阻态
使用级联功能时，所有的74HC595D的第10、11、12引脚全部连接到主控芯片的引脚上，U27的第9引脚连接到U26的第14引脚上，形成级联功能；13引脚接地，使得595芯片一直输出。
级联的数据由U27的14引脚输入，当写入的数据超过8位时，最先写入的数据会通过第9引脚输出到U26的14引脚，写入到U26的移位寄存器中。
5.C语言实现 5.1 引脚初始化主控芯片：STM32F103RCT6
使用到的引脚PB4->STCP、PB5->MR、PB6->SHCP、PB7->DS，全部配置成通用推挽输出，需要注意的是由于使用到PB4引脚，PB4默认启用时不是普通引脚，是JTAG的复用功能-NJTRST，因此需要关闭JTAG-DP,启用SW-DP需要增加以下两行代码
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE);
void HC595_init()
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //通用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7);//拉低
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);//MR一直为高，不复位移位寄存器
}
5.2 发送数据
void HC595_send_data(u8 *data,u16 len)
{
u8 i,j;
u8 temp;
for(i = 0;i < len;i++)
{
temp = data[i];
for(j = 0;j < 8;j++)
{
if(temp & 0x80)//先发送高位
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_7);
else
GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_7);
GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6);
delay(2);
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6);//SHCP为上升沿时写入数据
delay(2);
temp <<= 1;
}
}
GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_4);
delay(2);
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_4);//STCP为上升沿时移位寄存器上的数据锁存到存储寄存器上
delay(2);
}
5.3 main函数
int main()
{
u8 data[5]={0x88,0x88,0x88,0x88,0x88};
HC595_init();
HC595_send_data(data,2);
while(1)
{
;
}
}
6.Verilog实现
主控芯片：EP4CE10F17C8
module hc595d_drive(
input clk,
input rst_n,
input wire hc595d_wr_en,
output reg hc595d_stcp,
output wire hc595d_mr,
output reg hc595d_shcp,
output reg hc595d_ds
);
reg [31:0] wr_data; //待写入的数据
reg [2:0] wr_data_len; //待写入数据的字节长度
reg wr_data_flag; //开始写入数据标志
reg [2:0] wr_bitdata_cnt; //计数写入数据的字节数
reg [3:0] wr_bytedata_cnt; //计数写入数据的位数
reg [3:0] wr_state; //写入数据的状态
reg [7:0] byte_num; //统计写入的位数
//上升沿接口
wire en_flag;
reg en_d0;
reg en_d1;
//hc595d_scl拉高，不复位移位寄存器
assign hc595d_mr = 1;
//写入的数据
assign wr_data = {8'h11,8'h11,8'h11,8'h11};
//写入的字节数
assign wr_data_len = 3'd4;
//捕获hc595d_wr_en上升沿，可以写入数据
assign en_flag = (~en_d1) & en_d0;
//对写使能信号hc595d_wr_en延迟两个时钟周期
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
if (!rst_n) begin
en_d0 <= 1'b0;
en_d1 <= 1'b0;
end
else begin
en_d0 <= hc595d_wr_en;
en_d1 <= en_d0;
end
end
//写入标志位控制
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
if(!rst_n) begin
wr_data_flag <= 0;
end
else begin
if(en_flag) begin //接收数据，开始写入数据标志位置1
wr_data_flag <= 1;
end
else if(wr_bitdata_cnt == wr_data_len) begin //写完了
wr_data_flag <= 0;
end
else begin
wr_data_flag <= wr_data_flag;
end
end
end
//写入wr_data_len个字节的数据
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
if(!rst_n) begin
wr_bitdata_cnt <= 2'd0;
wr_bytedata_cnt <= 4'd0;
wr_state <= 0;
hc595d_stcp <= 0;
hc595d_shcp <= 1'd0;
hc595d_ds <= 0;
byte_num <= 0;
end
else begin
if(wr_data_flag)begin
case(wr_state)
4'd0:begin
hc595d_stcp <= 1'd0;
hc595d_shcp <= 1'd0;
wr_state <= 4'd1;
end
4'd1:begin
hc595d_ds <= wr_data[4'd31 - byte_num];//输出高位数据
wr_state <= 4'd2;
end
4'd2:begin
hc595d_shcp <= 1'd1; //上升沿，数据写入移位寄存器
wr_bytedata_cnt <= wr_bytedata_cnt + 1;//位数+1
byte_num <= byte_num + 1;//位数+1
wr_state <= 4'd3;
end
4'd3:begin
if(wr_bytedata_cnt == 4'd8)begin //8位一个字节
wr_bytedata_cnt <= 0;
wr_bitdata_cnt <= wr_bitdata_cnt + 1;//字节数+1
wr_state <= 4'd4;
end
else begin
wr_state <= 4'd0;
end
end
4'd4:begin
wr_state <= 4'd0;
if(wr_bitdata_cnt == wr_data_len)begin //写完了
wr_bitdata_cnt = 2'd0;
hc595d_stcp <= 1'd1;//上升沿，移位寄存器所存在存储寄存器并输出
byte_num <= 0;
end
end
default:begin
;
end
endcase
end
else begin
wr_bitdata_cnt <= 2'd0;
wr_bytedata_cnt <= 4'd0;
wr_state <= 0;
hc595d_stcp <= 0;
hc595d_shcp <= 1'd0;
hc595d_ds <= 0;
byte_num <= 0;
end
end
end
endmodule
