チャーリープレキシング

チャーリープレキシング（トライステートマルチプレキシング、ピン数削減LEDマルチプレキシング、相補型LEDドライブ、クロスプレキシングとも呼ばれる）は、マイクロコントローラからの比較的少数のトライステートロジックワイヤを使用して、多数のLED、スイッチ、マイクロコンデンサ、またはその他のI / Oエンティティにアクセスする技術です。これらのI/Oエンティティは、個別のコンポーネントとして配線することも、^{[1] [2]} x/yアレイとして配線することも、^{[3] [4]}対角線に交差するパターンで編み込んで対角アレイを形成することもできます。^[5]

単一のピクセル (または入力ボタン) をアドレス指定する最も簡単な方法は、1 本のワイヤをピクセルまで引き出し、もう 1 本のワイヤをグランドに戻すことですが、これには多くの配線が必要です。少し改善するには、すべてを共通のグランドに戻すことですが、それでも各ピクセルまたはボタンに 1 本のワイヤ (およびマイクロコントローラの 1 つのピン) が必要です。X x Y 配列の場合、X*Y ピンが必要です。

トライステート ロジックピン (高、低、切断) を使用すると、マトリックス配線に必要なのは X+Y ピンとワイヤだけです。各 X と各 Y は交互にオンとオフを切り替えます。欠点は、各ライトが最大で 1/(X*Y) の時間しか電源が入らないことです。十分なファンアウトがあれば、Y ピンを常にオンにして、すべてを並行してチェックできます。リフレッシュは 1/X の時間ごとに実行できますが、X ワイヤはそれぞれ、Y ライトを一度に点灯させるのに十分な電流を流す必要があります。

チャーリープレキシングは、マトリックス配線をさらに改良したものです。X 水平配線が Y 垂直配線と交わるのではなく、すべての配線が他のすべての配線と交わります。接続にダイオードが使用されていると仮定すると (配線 3 と配線 5 の交わりと配線 5 と配線 3 の交わりを区別するため)、チャーリープレキシングでは、マッピングがより複雑になるという代償はあるものの、従来のマトリックス配置の約半分のピンしか必要ありません。あるいは、同じ数のピンで、ほぼ 4 倍 (両方向で 2 倍) の大きさのディスプレイをサポートできます。

これにより、これらの I/O エンティティ (LED、スイッチなど) を任意の 2 つのマイクロコントローラ I/O 間に接続できます。たとえば、4 つの I/O がある場合、各 I/O は他の 3 つの I/O とペアリングでき、6 つの一意のペアリング (1/2、1/3、1/4、2/3、2/4、3/4) になります。標準の x/y 多重化では、4 つのペアリングのみが可能です (1/3、1/4、2/3、2/4)。また、マイクロコントローラは 6 つの I/O ペアの極性を反転できるため、一意にアドレス指定可能な LED (またはダイオード) の数は、LED 2/1、3/1、4/1、3/2、4/2、4/3 を追加して 12 に倍増できます。

I/O の使用効率は向上しますが、Charlieplexing を標準の x/y 配列に適合させるには、少量のアドレス操作が必要になります。

標準的な多重化に影響しますが、Charlieplexing によって悪化するその他の問題は次のとおりです。

• 電流要件と LED の順方向電圧を考慮します。
• 人間の目にはディスプレイ全体が点灯しているように感じられるよう、使用中の LED を高速で切り替える必要がある。マルチプレキシングは、通常、目の焦点がディスプレイを急速に通過すると、ストロボ効果やゆがみとして見える。

チャーリープレキシング技術は、2001年にマキシム・インテグレーテッド社^によって、MAX6951 LEDディスプレイドライバのピン数を削減したLED多重化方式として導入されました。^{[7] [6]ただし}、「チャーリープレキシング」という名前は、2003年のアプリケーションノートで初めて登場しました。^[6] この方法は、 MAX232で有名なアプリケーションエンジニアであるCharles "Charlie" M. Allenにちなんで名付けられました。 ^{[8] [9] [10]}彼はこの方法を社内で提案しました。^{[いつ? ]}

また2001年には、ドン・ランカスターが「 N連結性」問題についての考察の一環としてこの手法を説明しました。[ ^{11 ]}マイクロチップテクノロジー^[11]は、 1998年のアプリケーションノート^[12]で「補完的なLED駆動技術」としてこの手法をすでに議論しており、後にヒントとコツの小冊子^[13]にもこの手法を含めました。

マイクロチップ社はこのアイデアの出所については言及していないが、マイクロチップ社のPICマイクロコントローラに関するメーリングリストPICLISTでこのアイデアを拾い上げたのかもしれない。同リストでは、同じく1998年にグラハム・ダニエル氏^{[14] [15]が}双方向LEDの列と行を駆動する方法としてコミュニティに提案していた。ダニエル氏は当時、PIC 12C508チップで5ピンから12個のLEDを駆動し、さまざまな照明ディスプレイを動かすためのミニコマンドセットを備えた簡単な回路を作成していた。^{[14] [15]}

しかし、この方法は1980年代よりずっと以前から様々な関係者によって知られ、利用されており、1979年にはドイツのハイルブロンにあるAEG-テレフンケン研究開発部のクリストファー・W・マリノフスキー、ハインツ・リンデルレ、マーティン・ジーグルによる特許で「3状態信号システム」と名付けられ詳細に説明されていました。^[16]

伝えられるところによると、同様の技術は1972年にはすでに鉄道模型の線路信号に使用されていたという。^{[17] [要出典]}

ディスプレイの多重化は、データ転送で使用される多重化とはまったく異なりますが、基本的な原理は同じです。ディスプレイの多重化では、ディスプレイのデータ ラインがマイクロコントローラの共通データ バスに並列接続されます。次に、ディスプレイがオンになり、個別にアドレス指定されます。これにより、通常、同じ数のディスプレイを直接駆動する場合よりも少ない I/O ピンを使用できます。ここで、各「ディスプレイ」は、たとえば、電卓の 1 つの桁であり、完全な桁配列ではありません。

従来の多重化では、I/O ピンは最大数の LED を駆動したり、その数の入力スイッチを監視したりすることができます。Charlieplexing では、ダイオードによって方向性が強制されていない場合でも、 LED を駆動したり、ボタンを監視したりすることができます。${\displaystyle N}$${\displaystyle ({\frac {N}{2}})^{2}={\frac {N^{2}}{4}}}$${\displaystyle N^{2}-N}$${\displaystyle {\frac {N^{2}-N}{2}}}$

チャーリープレキシング構成は、ドライブピンが頂点、LEDが有向エッジである有向グラフとして表示できます。各頂点から他の各頂点に接続された外向きのエッジがあるため、 n個のドライブピンでは合計( n )( n -1)のエッジがあります。これは、 n個のピンがn ²  − n個のセグメントまたはLEDを駆動できることに相当します。

LED の数 ( L ) がわかっている場合は、ピンの数 ( n ) は次の式から求められます。結果は最も近い整数に丸められます。 ${\textstyle n=\left\lceil 1+{\sqrt {L}}\right\rfloor }$

例: L = 57 の場合、√L = 7.549、1 + √L = 8.549 となり、これに最も近い整数は 9 なので、57 個の LED を駆動するには 9 本のピンが必要です (9 本のピンでは最大 72 個の LED を駆動できますが、8 本のピンでは最大 56 個の LED しか駆動できません)。

L = 56 の場合、√L = 7.483、1 + √L = 8.483 となり、これに最も近い整数は 8 なので、56 個の LED を駆動するには 8 本のピンが必要です。

チャーリープレックスにおける( n ²  −  n ) 方程式の起源

従来の x/y 多重化アレイでは、導電要素のサブセットが別の導電要素のサブセットと交差しますが、「完全に Charlieplexed」多重化アレイでは、各導電要素が他のすべての導電要素と交差します。

標準的なx/y多重化アレイ内の6つの（n ）導電要素は、最大9つの（（ n  / 2）²）固有の交差点を形成します（左端の図を参照）。

他の図でも 6 つの ( n ) 個の導電素子が示されていますが、ここでは 6 つの素子すべてが交差し、36 ( n ² ) 個の交差点の多重配列を形成しています。各交差点に LED が配置されていることが示されています。ただし、各導体は対角線でも交差しています。水平導体 1 は垂直導体 1 と交差し、水平導体 2 は垂直導体 2 と交差するなどです。つまり、これらの LED のうち 6 つが短絡していることになります (たとえば、D1 と D5 は短絡しています)。したがって、6 つの ( n ) 個の対角線上の LED は、電圧が発生することはないため点灯しません。そのため、合計から ( n ) を減算する必要があります。これらの LED を設置しても意味がありません (ここでは説明のためにのみ含めています)。

これにより、一意にアドレス指定され、個別に点灯できる 30 個の LED ( n ²  − n ) が残ります。

導体「a」が導体「b」を横切る場合と、導体「b」が導体「a」を横切る場合を区別できます。これは、LED の極性が逆になっているためです。たとえば、導体 3 が正で導体 2 が負の場合、電流が流れて LED D8 が点灯しますが、導体 3 が負で導体 2 が正の場合、電流が流れて LED D9 が点灯します。

これらの逆極性の LED ペアは補完ペアと呼ばれます。この図には 15 個の補完ペアがあり、30 個の LED を個別に点灯できます。

使用できない 6 つの対角 LED は、実際の双方向ショートカットに簡単に置き換えることができます (これにより、図の左側と下部にグループ化された相互接続ラインを設定して、対応する水平コネクタの左側の入力から垂直コネクタの下部の入力を駆動する必要がなくなります)。

元のマトリックスの短絡された主対角線に沿って水平および垂直コネクタの形状を斜めに調整することにより、規則的なグリッド上に配置された 5 × 6 または 6 × 5 LED のアレイに簡単に変換できます。

同様のパターンを 10 × 11 マトリックスに使用して、最新のPC キーボードで最大 110 個のキー (いくつかのインジケータ LED を含む) を駆動できます。各キー スイッチには小さなシリアル ダイオードまたは LED が含まれているため、すべてのキーを個別に制御するには 11 個のピンのみが必要です (各キー スイッチ内のこれらの個別のダイオードまたは LED により、任意の位置の任意の数のキーが同時に押されたときに完全に排除するのが難しい、一般的な望ましくない「ゴースト」効果もすべて回避されます)。

チャーリープレキシングは、高解像度の最新デジタルディスプレイなど、はるかに大きなマトリックスの制御ピンの数を大幅に削減するためにも使用できます。たとえば、3840 × 2160 の 4K RGB ディスプレイの場合、それぞれが少なくとも 3 つのカラー LED または LCD セルを備えた 800 万を超える個別にアドレス指定可能なピクセルが必要で、合計で約 2500 万の LED または LCD セルが必要になります。従来の x/y 多重化を使用すると、少なくとも (3840 + 2160 × 3) = 10320 の制御ピンと、パネル全体の LED または LCD セルの行と列を制御するための多くの選択チップが必要になります。しかし、チャーリープレキシングを使用すると、行または列ごとに 1 つのトランジスタ (相互結合を制限するために追加の共通シールド グランドを使用する場合もあります) によって、ディスプレイ列の選択ゲート用の制御ピンが 63 本、RGB ディスプレイ行の選択と電源投入用の制御ピンが 46 × 3 にまで削減できます。これらの制御ピンは、コントローラ上で電源、グランド、クロック、I/O バス用に必要ないくつかの追加ピンを追加したとしても、1 つまたは 2 つのコントローラ チップの出力ピンの周りに簡単に収まります。単層PCB上に高密度かつ低コストで表面実装され、層間の複雑なルーティングや相互接続ホールは必要ありません。パネル自体の境界に取り付けられた基本的な Charlieplexing マトリックスの場合のみ、2 層が必要です。

Charlieplexed マトリックス内の位置は、LED やダイオードだけに縮小されるのではなく、トランジスタの 2 つのピン (ゲート ピンを含む) によっても埋められるため、3 番目のピンは、大型フラット ディスプレイ パネルの水平および垂直選択ラインなどの他のデバイスをさらに制御するための出力として使用されます (その場合、パネルの行または列を制御およびアクティブ化するトランジスタの 2 つの Charlieplexed マトリックスは、そのパネルの境界に沿ってスマートに配置されます)。

最も単純な形のチャーリープレックスは、補完的な LED ペアのダイオード マトリックスを使用して機能します。最も単純なチャーリープレックス マトリックスは次のようになります。

ピン X1 に正の電圧を印加し、ピン X2 を接地すると、LED 1 が点灯します。この低電圧では電流が LED を逆方向に流れることができないため、LED2 は点灯しません。ピン X1 とピン X2 の電圧が逆になると、LED 2 が点灯し、LED1 は消灯します。

チャーリープレックス化技術では、2 つのピンのみを使用する場合、実際にはより大きなマトリックスを実現することはできません。これは、マトリックス接続なしで、またトライステート モードを使用しなくても、2 つのピンで 2 つの LED を駆動できるためです。この 2 つの LED の例では、チャーリープレックス化により、一般的な 2 ピン ドライバーの状況で必要となる 1 本のアース線が節約されます。

ただし、2 ピン回路は、Charlieplexing が実際に利点を発揮するより大きな回路に進む前に、基本的な概念を示す簡単な例として役立ちます。

上記の回路を拡張して 3 つのピンと 6 つの LED に対応すると、次のようになります。

ただし、これには問題があります。この回路を前の回路のように動作させるには、残りの 2 つのピンに電荷を流す前に、ピンの 1 つを切断する必要があります。たとえば、LED 5 を点灯させる場合は、X1 を充電し、X3 を接地する必要があります。ただし、X2 も充電すると、LED 3 も点灯します。X2 が接地されると、LED1 が点灯し、LED 5 だけを点灯させることはできません。これは、マイクロコントローラ ピンのトライステート ロジック プロパティを利用することで解決できます。マイクロコントローラ ピンには通常、「高」(5 V)、「低」(0 V)、「入力」の 3 つの状態があります。入力モードでは、ピンが高インピーダンス状態になります。電気的に言えば、ピンは回路から「切断」され、ほとんどまたはまったく電流が流れなくなります。これにより、ピンの状態を変更するだけで、いつでも任意の数のピンが接続されていることを回路で確認できます。上記の 6 つの LED マトリックスを駆動するには、点灯する LED に対応する 2 つのピンを 5 V (I/O ピン「高」= 2 進数1) と 0 V (I/O ピン「低」= 2 進数 0) に接続し、3 番目のピンを入力状態に設定する必要があります。

そうすることで、3 番目のピンからの電流漏れが防止され、点灯させたい LED だけが点灯するようになります。目的の LED によって抵抗器後の電圧が下がるため、目的の LED パスでの電圧降下が代替 LED の各ストリングでの合計電圧降下よりも小さい限り、電流は代替パスに流れません (たとえば、3 ピン図のピンのペアごとに代替の 2 LED パスが存在します)。ただし、個別の抵抗器を使用するバリアントでは、この電圧調整効果は代替パスに影響しないため、使用されるすべての LED を半分の供給電圧で点灯させる必要はありません。これは、このバリアントでは目的のパスの LED の電圧調整効果の恩恵を受けられないためです。

トライステート ロジックを使用すると、ピンが使用可能であれば、マトリックスは理論的には任意のサイズに拡張できます。n ピンの場合、マトリックスにはn ( n  − 1) 個の LED を配置できます。対応するピンに 5 V と 0 V を適用し、マトリックスに接続されている他のすべてのピンを入力モードに設定することで、任意の LED を点灯できます。上記と同じ制約の下で、共通の正または負のパスを共有する最大n  − 1 個の LED を並列に点灯できます。

3 線式回路は、このほぼ同等のマトリックスに再配置できます (抵抗器は再配置されています)。

これは、通常のグリッド マルチプレックスと Charlieplex の類似点を強調し、「 n の 2乗からnを引いた値」の規則につながるパターンを示しています。

回路基板での一般的な使用法では、抵抗器は物理的に列の上部に配置され、入力ピンに接続されます。行は抵抗器をバイパスして入力ピンに直接接続されます。

左の画像の最初の設定は、単一の抵抗器が複数の LED の電流制限に使用されるため、同一の LED が使用される場合にのみ適しています (ただし、同時にではなく、1 つの抵抗器が一度に特定の列の 1 つの LED のみの電流を制限します)。これは、右の画像に示すように、各 LED に個別の抵抗器がある 2 番目の構成とは対照的です。この 2 番目の構成では、各 LED に固有の抵抗器がペアになっています。これにより、それぞれに適切な抵抗値を与えることで、異なる種類の LED を混在させることができます。

どちらの構成でも、左と右の画像に示されているように、抵抗器を再配置することで、LED を個別に点灯させるのではなく、複数の LED を行ごとに同時に点灯させることができます。行の電流容量は、通常は非常に弱い I/O ピンだけで直接電流を駆動するのではなく、 NPN エミッタ フォロワ BJTトランジスタによって増強できます。

CharlieplexedアクティブマトリックスアドレッシングをCharlieplexed LEDアレイと併用すれば、リフレッシュレートは問題になりません。 ^[18]

ただし、x/y 多重化と同様に、パッシブ マトリックス アドレス指定を使用すると、リフレッシュ レートの問題が発生する可能性があります。

意図しない LED をオンにすることなく同時に点灯できるのは、共通のアノードまたはカソードを持つ 1 セットの LED のみであるため、チャーリープレキシングでは、多重化と呼ばれる方法を使用して頻繁に出力を変更する必要があります。多重化が行われると、すべての LED が同時に点灯するのではなく、1 セットの LED が短時間点灯し、次に別のセットが点灯し、最終的にこのサイクルが繰り返されます。この処理が十分に高速に行われると、人間の目には視覚の残像により、すべての LED が常に点灯しているように見えます。ディスプレイに目立ったちらつきがないようにするには、各 LED のリフレッシュ レートをフリッカー融合しきい値よりも高くする必要があります。50 Hz が近似値としてよく使用されます。

たとえば、8 つのトライステート ピンを使用して 56 個の LED をチャーリープレキシングで制御すると、これは 8 つの7 セグメント ディスプレイ(小数点なし) には十分です。通常、7 セグメント ディスプレイは共通カソード (共通アノードの場合もあります) を持つように作られていますが、一般性を失うことなく、次の場合は共通カソードが想定されています。チャーリープレキシングを使用して、8 つの 7 セグメント ディスプレイすべての LED を同時に任意の組み合わせでオンにすることはできません。8 つのトリット(ピンが 3 状態であるため、基数 3 の文字を表す用語) の情報から直接 56 ビットの情報を取得することは不可能です。8 つのトリットは基本的に 8 log ₂ 3、つまり約 12.7 ビットの情報で構成されており、任意の組み合わせで 56 個の LED すべてをオンまたはオフにするために必要な 56 ビットには遠く及びません。代わりに、多重化を使用して人間の目を欺く必要があります。

アクティブにできるのは、7 セグメント ディスプレイ 1 台、つまり 7 つの LED 1 セットだけです。これを実現するには、8 つのディスプレイの 8 つの共通カソードをそれぞれ 8 つの I/O ポートの独自のピンに割り当てます。いつでも、8 つの制御 I/O ピンのうち 1 つだけがアクティブにローになるため、そのアクティブにローのピンに共通カソードが接続されている 7 セグメント ディスプレイだけが、その LED をオンにすることができます。これがアクティブな 7 セグメント ディスプレイです。アクティブな 7 セグメント ディスプレイ内の 7 つの LED セグメントのアノードは、他の 7 つの I/O ポートをハイまたは高インピーダンス モードにすることで、任意の組み合わせでオンにすることができます。これらは残りの 7 つのピンに接続されていますが、抵抗器を介して接続されています (共通カソード接続は、抵抗器を介してではなく、ピン自体に接続されています。そうしないと、すべてのセグメントが 1 つの抵抗器を共有する必要があるため、個々のセグメントを流れる電流は、オンになっているセグメントの合計数によって決まるためです)。しかし、8 桁すべてを使用して希望の数字を表示するには、一度に 1 つの 7 セグメント ディスプレイしか表示できないため、8 桁すべてを別々に、また 8 桁の期間全体にわたって 50 分の 1 秒で循環させる必要があります。したがって、LED が 1 秒あたり 50 回以上点滅するようにするには、8 桁すべてのセグメントを 8 周期で循環させる間、ディスプレイを 400 Hz で更新する必要があります。これには、コントローラが実行する追加処理を 1 秒あたり 400 回、絶えず中断する必要があります。

デューティ サイクルの減少により、チャーリープレックス ディスプレイの電流要件は、従来のマルチプレックス ディスプレイよりもはるかに急速に増加します。ディスプレイが大きくなると、一定の明るさを維持するために LED を流れる平均電流は (ほぼ) 一定でなければならず、ピーク電流も比例して増加する必要があります。これにより、チャーリープレックス ディスプレイの実際のサイズを制限するいくつかの問題が発生します。

• LED には、平均電流定格だけでなく、最大ピーク電流定格も備わっていることがよくあります。
• マイクロコントローラ コードがクラッシュし、一度に 1 つの LED を使用する Charlieplex が使用されている場合、点灯したままになっている 1 つの LED は、一度に 1 行の Charlieplex ディスプレイや従来の多重化ディスプレイよりもはるかに高いストレスを受け、障害が発見される前に障害が発生するリスクが高まります。

チャーリープレックスディスプレイを駆動するために使用されるすべての出力は、トライステートである必要があります。マイクロコントローラの I/O ピンによってディスプレイを直接駆動できるほど電流が低い場合は問題になりませんが、外部トライステートを使用する必要がある場合は、各トライステートを制御するために通常 2 つの出力ラインが必要になり、チャーリープレックスディスプレイの利点のほとんどが失われます。マイクロコントローラのピンからの電流は通常約 20 mA に制限されているため、チャーリープレックスディスプレイの実際のサイズは大幅に制限されます。ただし、一度に 1 つのセグメントを有効にすることで実現できます。^[19]

異なる色の LED を使用する場合など、 順方向電圧が異なる LED を使用すると、一部の LED が不要なときに点灯することがあります。

上の図では、LED 6 の順方向電圧が 4 V で、LED 1 と 3 の順方向電圧が 2 V 以下である場合、電流経路が短いため、LED 6 が点灯する予定のときに LED 1 と 3 が点灯することがわかります。この問題は、マトリックスで使用されている LED の順方向電圧を比較し、互換性の問題がないか確認することで簡単に回避できます。または、もっと簡単に言えば、すべて同じ順方向電圧を持つ LED を使用します。^{[11] [6]}

これは、LED が共有抵抗器ではなく個別の抵抗器を使用している場合にも問題になります。2 つの LED を通過するパスで LED 降下が電源電圧よりも小さい場合、これらの LED が意図しないタイミングで点灯する可能性もあります。

チャーリープレキシングは、マイクロコントローラへのデジタル入力信号を多重化するためにも使用できます。同じダイオード回路が使用されますが、各ダイオードにスイッチが直列に配置されます。スイッチが開いているか閉じているかを読み取るために、マイクロコントローラは、内部プルアップ抵抗を使用して 1 つのピンを入力として構成します。もう 1 つのピンは出力として構成され、低ロジック レベルに設定されます。入力ピンが低と読み取られた場合、スイッチは閉じており、入力ピンが高と読み取られた場合、スイッチは開いています。^[20]

この方法の潜在的な応用の 1 つは、標準 (4 × 3) 12 キーの数字キーパッドを 4 本の I/O ラインのみを使用して読み取ることです。従来の行 - 列スキャン方式では、4 + 3 = 7 本の I/O ラインが必要です。したがって、Charlieplexing では 3 本の I/O ラインが節約されますが、ダイオードが 12 個必要になります (ダイオードが空くのは LED が使用されているときだけなので)。4 個のダイオードのみを使用した回路のバリエーションも可能ですが^[20]、これによりキーボードのロールオーバーが減少します。マイクロコントローラはデータが破損していることを常に検出できますが、一度に 1 つのボタンだけが押されない限り、元のキーの押下を感知できる保証はありません。 (ただし、最大でも 2 つの隣接するボタンが押された場合はデータ損失が発生しないように回路を構成することはおそらく可能です。) ^{[あいまい]} 4 ダイオード回路では、一度に 1 つのボタンだけが押された場合、または特定の問題のある複数キーの押下が回避された場合にのみ、入力が損失なしになります。 12 個のダイオード回路では、これは問題にならず、ボタンの押下と入力データは常に 1 対 1 で対応します。ただし、この方法を使用するにはダイオードの数が非常に多いため (特に大規模なアレイの場合)、ダイオードのコストが I/O ピンのコストのほんの一部 (その一部が I/O ラインの数の 1 倍) でない限り、従来の行列スキャン方法に比べてコストを節約することは通常ありません。

投影型静電容量タッチスクリーンとキーパッド。

これらはダイオードを使用せず、交差する導電トラック間の静電容量の変化を利用して、プラスチックオーバーレイ、木材、ガラスなどの非導電性材料、さらには二重ガラスを通して 1 本以上の指の近接を検出します。

これらのトラックは、プリント回路基板、透明なインジウムスズ酸化物、絶縁コーティングされた細線など、さまざまな材料から作ることができます。

^{この技術は、「指紋検出器」 [21]}のように非常に小さいものから、「タッチインタラクティブビデオウォール」のように非常に大きいものまで、さまざまなサイズがあります。通常、x/y有線タッチスクリーンの最大幅には制限が課せられます。これは、水平方向のトラック抵抗が大きくなりすぎて製品が適切に機能しなくなるためです。ただし、斜めに有線接続されたタッチスクリーン（このセクションで後述）にはこの問題はありません。

LED やダイオードはなく、一度に出力として設定されるのは 1 つの I/O ラインのみで、残りの I/O ラインは高インピーダンス入力または「接地」として設定されます。つまり、電力要件は非常に小さいということです。

2008年、ダナンジャイ・V・ガドレは、複数の駆動電圧を備えたチャーリープレキシングに似たグガプレキシングを考案した。 ^{[22] [23]}

2008年、ギジェルモ・ジャケノドのいわゆるチピプレクシングは、エミッタフォロワーを追加して行駆動の強度を高め、単一のマイクロコントローラポートが駆動できるよりも広い行を同時に点灯できるようにしました。^{[24] [25]}

2010年にオーストリアのチップメーカーaustriamicrosystems AG（ 2012年からams AG ^{[注 1]}、 2020年からams-OSRAM AGに名称変更）は、多重化LEDドライバIC AS1119を発表し、^{[26] [27]、}続いて2011年にAS1130を発表しました。^{[28] [29]}

また、 Integrated Silicon Solution Inc. (ISSI)のアナログ＆ミックスドシグナル（AMS）^{[注 1]部門（2020年からはLumissil Microsystemsに名称変更）は、2012年にIS31FL3731 [30] [31]}、2015年にIS31FL3732 ^{[32] [ 33]を発表しました。 [34]これらはすべて、オープンまたはショートした接続の自動検出とゴースト対策を備えたチャーリープレキシングのバリエーションである}クロスプレキシング と呼ばれる技術を使用しています。^[35]

2019年、ミカ・エリザベス・スコットは、3本のピンを使って4つのLEDと4つのスイッチを動かす「Tucoplexing」と呼ばれる手法を開発しました。^[36]

チャーリープレキシングはパルス幅変調と組み合わせて使用​​することで、4ピンで12個のLEDの明るさを制御することもできます。^[37]

次のArduinoコード例では、回路^{[38] [39]}は、5つのI/Oピンを持つATtiny 8ピンマイクロコントローラを使用して7セグメントディスプレイを作成します。7セグメントディスプレイでは7つの個別のLEDを制御するだけでよいため、ATtiny I/Oピンの4つをCharlieplexed出力（n（n  -1））として使用します。つまり、4つのピンを使用して最大12個の個別のLEDを制御できます（ここでは7つだけを使用します）。5番目のI/Oピンは、デジタルまたはアナログ入力または別の出力として使用します。

// ATtiny コード。
// ピン 4 からアナログ (またはデジタル) 入力を読み取り、入力が設定されたしきい値を下回るたびに読み取ります。
// 1をカウントし、4つのLED（またはトランジスタ）のいずれかをアクティブにしてカウントの増加を表示します。
// または 12 個の Charlieplexed LED のうちの 1 つ。

// 次の値を設定します:
しきい値= 500 ;​   
最大カウント= 7 ;   
////////////////////
ブール値sensorTriggered = false ;   
整数カウント= 0 ;   
intセンサー値= 0 ;   
long lastDebounceTime = 0 ; // 出力ピンが最後に切り替えられた時刻。     
long debounceDelay = 50 ; // デバウンス時間。出力がちらつく場合は増加します。       
//////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////
voidセットアップ() {  
  // 内部消費を削減するために、無効な出力ピンにはプルアップではなくプルダウンを使用します。
  ( intピン= 0 ;ピン< 4 ;ピン++ ) {​         
    pinMode (ピン、INPUT )、digitalWrite (ピン、LOW )。   
  }
  // 有効な入力ピン 4 の内部プルアップ。
  pinMode ( 4 , INPUT )、digitalWrite ( 4 , HIGH );   
}
//////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////
voidループ() {  
  テスト数字();
}
void testDigits () {  
  charlieループ();
}
//////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////
void読み取りセンサー() {  
  センサー値= analogRead ( 2 ); // ピン4!    
  遅延（100 ）;
  センサー値<しきい値&&センサートリガー== falseの場合{        
    センサートリガー= true ;  
    カウント++ ;
    count > maxCountの場合、count = 0 ;      
    charlieループ();
  }
  センサー値>しきい値の場合、センサートリガーはfalseになります。      
}
//////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////
void charlieLoop () {  
  カウント++ ;

  ( int i = 0 ; i < 1000 ; i ++ ) {​         
    ( int c = 0 ; c < count ; c ++ ) {​         
      charliePlexPin ( c );
    }
  }
  遅延（1000 ）;
  count > maxCountの場合、count = 0 ;      
}
//////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////
void charliePlexPin ( int myLed ){  

  // LEDにランダムな電圧を供給しないようにします
  // 短時間の間にピンの電圧とモードを変更します。
  // 内部消費を削減するために、無効な出力ピンにはプルアップではなくプルダウンを使用します。
  ( intピン= 0 ;ピン< 4 ;ピン++ ) {​         
    pinMode (ピン、INPUT )、digitalWrite (ピン、LOW )。   
  }
  // 4 つのピンを使用すると最大 12 個の LED を点灯できますが、ここでは 7 個だけを使用します。
  // ピン電圧を必ず設定してください（内部プルアップまたはプルダウンによる）
  // ピンモードを出力に変更する前に。

#if 1 // 静的ルックアップ テーブルを使用してコードを削減しました。

  typedef構造体{  
    // 2つの異なるピン番号（0から3まで、順序は重要です）、
    // それ以外の場合、LED は点灯しません。
    最低、最高: int : 2 ;   
  }ピン; 

  静的ピンpinsLookup [] = {    
    { 2 , 0 }、{ 2 , 3 }、{ 1 , 3 } 、{ 0 , 1 } 、{ 1 , 0 } 、{ 0 , 2 } 、{ 1 , 2 } 、             
    // 最大 12 個の LED のその他の可能な組み合わせ:
    // {0, 3}、{2, 1}、{3, 0}、{3, 1}、{3, 2}、
    // 大きな電圧と電流でLEDが点灯しないその他の使用できない組み合わせ、
    // プルアップまたはプルダウン抵抗が非常に不均衡でない限り:
    // {0, 0}、{1, 1}、{2, 2}、{3, 3}
  };

  myLed >= 0 && myLed < = sizeof ( pinsLookup ) / sizeof ( Pins )の場合         
      ピンを登録します& pins = pinsLookup [ myLed ];    
      // 最初の桁のLOWへの書き込みはコメントアウトされていることに注意してください。
      // すべての出力ピンに対してすでに上記で設定されているためです。
      /* digitalWrite ( pins.low, LOW) , */ pinMode ( pins.low , OUTPUT );  
      digitalWrite (ピン.high , HIGH ) , pinMode (ピン.high , OUTPUT ) ;   
   }

#else // 長いスイッチを使用した同等のコード。

  スイッチ( myLed ) { 
  ケース0 : 
    /* digitalWrite(2, LOW), */ pinMode ( 2 , OUTPUT );  
    デジタル書き込み( 0 , HIGH )、ピンモード( 0 , OUTPUT );   
    壊す;
  ケース1 : 
    /* digitalWrite(2, LOW), */ pinMode ( 2 , OUTPUT );  
    デジタル書き込み( 3 、HIGH )、ピンモード( 3 、OUTPUT )。   
    壊す;
  ケース2 : 
    /* digitalWrite(1, LOW), */ pinMode ( 1 , OUTPUT );  
    デジタル書き込み( 3 、HIGH )、ピンモード( 3 、OUTPUT )。   
    壊す;
  ケース3 : 
    /* digitalWrite(0, LOW), */ pinMode ( 0 , OUTPUT );  
    デジタル書き込み( 1 , HIGH )、ピンモード( 1 , OUTPUT );   
    壊す;
  ケース4 : 
    /* digitalWrite(1, LOW), */ pinMode ( 1 , OUTPUT );  
    デジタル書き込み( 0 , HIGH )、ピンモード( 0 , OUTPUT );   
    壊す;
  ケース5 : 
    /* digitalWrite(0, LOW), */ pinMode ( 0 , OUTPUT );  
    デジタル書き込み( 2 , HIGH )、ピンモード( 2 , OUTPUT );   
    壊す;
  ケース6 : 
    /* digitalWrite(1, LOW), */ pinMode ( 1 , OUTPUT );  
    デジタル書き込み( 2 , HIGH )、ピンモード( 2 , OUTPUT );   
    壊す;
  }

#終了
}
//////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////
void spwm ( int freq , int pin , int sp ) {       
  // 正しいピン配置を設定するために Charlieplexing を呼び出します:
  // の上：
  digitalWrite (ピン、HIGH ); 
  遅延マイクロ秒( sp * freq );  
  // オフ：
  digitalWrite (ピン、LOW ); 
  遅延マイクロ秒( sp * ( 255 - freq ));    
}

• 反平行（電子工学）
• フリッカー融合
• 連結性（グラフ理論）
• 極性反転スイッチ

• Gadre, Dhananjay V. (2007-01-18). 「マイクロコントローラが対数/線形ドット/バー 20 LED ディスプレイを駆動」EDN . p. 83. CA6406730. 2021-12-25 にオリジナルからアーカイブされました。
• Gadre, Dhananjay V.; Chugh, Anurag (2007-05-24)。「8 ピン マイクロコントローラが複数の LED で 2 桁のディスプレイを処理」。Electronic Design。パラマス、ニュージャージー州、米国。ED Online 15512。2012-02-13 にオリジナルからアーカイブ。
• Gadre, Dhananjay V. (2007-09-27). 「マイクロコントローラが 20 個の LED を駆動」。EDN。CA6483826。2021-12-25にオリジナルからアーカイブ。