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【CuriosityNano测评报告】+墨水屏的显示驱动

  
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  • #申请原创# AVR64DD32 CuriosityNano是一款小巧的开发板，为这款开发板配上一款1.54寸的墨水屏是一个不错的选择。目前以PIC的产品对墨水屏的支持并不多，为此决定将它移植到AVR64DD32开发板。比较有意思的是，与常
#申请原创#
AVR64DD32 CuriosityNano是一款小巧的开发板，为这款开发板配上一款1.54寸的墨水屏是一个不错的选择。
目前以PIC的产品对墨水屏的支持并不多，为此决定将它移植到AVR64DD32开发板。
比较有意思的是，与常规的显示器件不同，墨水屏在写入显示内容后，在移除电源后会保持显示的内容，这也是为什么墨水屏被用于做电子标签的主要原因。可谓是省电没商量，一旦拥有恒久流传。

图1 显示效果
该墨水屏共有8个引脚，它与开发板的连接关系如下：
SCL---PD7
SDA---PD6
RST---PD3
DC ---PD2
CS ---PD1
BUSY ---PF4
在这8个引脚中，除BUSY引脚外均以输出模式使用，而BUSY则是以输入模式使用，故相关的语句定义为：
  1. #define EPD_CLK_init() do { PORTD.OUTSET = PIN7_bm; PORTD.DIRSET = PIN7_bm; } while (0)
  2. #define EPD_MOSI_init() do { PORTD.OUTSET = PIN6_bm; PORTD.DIRSET = PIN6_bm; } while (0)
  3. #define EPD_RST_init() do { PORTD.OUTSET = PIN3_bm; PORTD.DIRSET = PIN3_bm; } while (0)
  4. #define EPD_DC_init() do { PORTD.OUTSET = PIN2_bm; PORTD.DIRSET = PIN2_bm; } while (0)
  5. #define EPD_CS_init() do { PORTD.OUTSET = PIN1_bm; PORTD.DIRSET = PIN1_bm; } while (0)

  7. #define GetValue() (VPORTF.IN & (0x1 << 4))
  8. #define SetPullUp() do { PORTF_PIN4CTRL  |= PORT_PULLUPEN_bm; } while(0)
  9. #define SetDigitalInput() do { PORTF_DIRCLR = 0x10; } while(0)
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由于该显示屏的分辨率为200*200像素点，故其几何的参数定义为：
#define EPD_1IN54_WIDTH        200
#define EPD_1IN54_HEIGHT    200
相关引脚输出高低电平的语句定义为：
  1. #define EPD_CLK_0   do { PORTD.OUTCLR = PIN7_bm; } while (0)    //CLK
  2. #define EPD_CLK_1   do { PORTD.OUTSET = PIN7_bm; } while (0)
  3. #define EPD_MOSI_0   do { PORTD.OUTCLR = PIN6_bm; } while (0)   //DIN
  4. #define EPD_MOSI_1   do { PORTD.OUTSET = PIN6_bm; } while (0)

  6. #define EPD_RST_0   do { PORTD.OUTCLR = PIN3_bm; } while (0)    //RST
  7. #define EPD_RST_1   do { PORTD.OUTSET = PIN3_bm; } while (0)
  8. #define EPD_DC_0    do { PORTD.OUTCLR = PIN2_bm; } while (0)    //DC
  9. #define EPD_DC_1    do { PORTD.OUTSET = PIN2_bm; } while (0)

  11. #define EPD_CS_0    do { PORTD.OUTCLR = PIN1_bm; } while (0)    //C S
  12. #define EPD_CS_1    do { PORTD.OUTSET = PIN1_bm; } while (0)
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显示屏的复位函数为：
  1. void EPD_1IN54_Reset(void)
  2. {
  3.     EPD_RST_1;
  4.     DEV_Delay_ms(200);
  5.     EPD_RST_0;
  6.     DEV_Delay_ms(20);
  7.     EPD_RST_1;
  8.     DEV_Delay_ms(200);
  9. }
复制代码
判别显示屏是否处于忙的状态的函数为：
  1. void EPD_1IN54_ReadBusy(void)
  2. {
  3.     while(GetValue()==1) {
  4.        DEV_Delay_ms(100);
  5.     }
  6. }
复制代码
进入和退出墨水屏工作模式的函数为：
  1. int DEV_Module_Init(void)
  2. {
  3.     EPD_DC_0;
  4.     EPD_CS_0;
  5.     EPD_RST_1;
  6.     return 0;
  7. }

  9. void DEV_Module_Exit(void)
  10. {
  11.     EPD_DC_0;
  12.     EPD_CS_0;
  13.     EPD_RST_0;
  14. }
复制代码
以GPIO口模拟SPI发送发送字节数据的函数为：
  1. void DEV_SPI_WriteByte(unsigned char value)
  2. {
  3.     u8 i;
  4.     for(i=0; i<8;i++)
  5.     {
  6.         EPD_CLK_0;
  7.         if(value & 0x80)
  8.         EPD_MOSI_1;
  9.         else
  10.         EPD_MOSI_0;
  11.         EPD_CLK_1;
  12.         value = (value << 1);
  13.     }
  14.     EPD_CLK_0;
  15. }
复制代码
向墨水屏发送指令和数据的函数为：
  1. void EPD_1IN54_SendCommand(u8 Reg)
  2. {
  3.     EPD_DC_0;
  4.     EPD_CS_0;
  5.     DEV_SPI_WriteByte(Reg);
  6.     EPD_CS_1;
  7.     delay_us(4);
  8. }

  10. void EPD_1IN54_SendData(u8 Data)
  11. {
  12.     EPD_DC_1;
  13.     EPD_CS_0;
  14.     DEV_SPI_WriteByte(Data);
  15.     EPD_CS_1;
  16.     delay_us(4);
  17. }
复制代码
墨水屏的初始化函数为：
  1. void EPD_1IN54_Init(u8 Mode)
  2. {
  3.     u16 i;
  4.     EPD_1IN54_Reset();
  5.     EPD_1IN54_SendCommand(0x01);
  6.     EPD_1IN54_SendData((EPD_1IN54_HEIGHT - 1) & 0xFF);
  7.     EPD_1IN54_SendData(((EPD_1IN54_HEIGHT - 1) >> 8) & 0xFF);
  8.     EPD_1IN54_SendData(0x00);
  9.     EPD_1IN54_SendCommand(0x0C);
  10.     EPD_1IN54_SendData(0xD7);
  11.     EPD_1IN54_SendData(0xD6);
  12.     EPD_1IN54_SendData(0x9D);
  13.     EPD_1IN54_SendCommand(0x2C);
  14.     EPD_1IN54_SendData(0xA8);
  15.     EPD_1IN54_SendCommand(0x3A);
  16.     EPD_1IN54_SendData(0x1A);
  17.     EPD_1IN54_SendCommand(0x3B);
  18.     EPD_1IN54_SendData(0x08);
  19.     EPD_1IN54_SendCommand(0x11);
  20.     EPD_1IN54_SendData(0x03);
  21.     EPD_1IN54_SendCommand(0x32);
  22.     if(Mode == EPD_1IN54_FULL){
  23.         for ( i = 0; i < 30; i++) {
  24.            EPD_1IN54_SendData(EPD_1IN54_lut_full_update[i]);
  25.         }
  26.     }else if(Mode == EPD_1IN54_PART){
  27.         for ( i = 0; i < 30; i++) {
  28.            EPD_1IN54_SendData(EPD_1IN54_lut_partial_update[i]);
  29.         }
  30.     }else{
  31.    
  32.     }
  33. }
复制代码
开启墨水屏显示的函数为：
  1. void EPD_1IN54_TurnOnDisplay(void)
  2. {
  3.     EPD_1IN54_SendCommand(0x22);
  4.     EPD_1IN54_SendData(0xC4);
  5.     EPD_1IN54_SendCommand(0x20);
  6.     EPD_1IN54_SendCommand(0xFF);
  7.     EPD_1IN54_ReadBusy();
  8. }
复制代码
至此，前面的努力是否会奏效呢？
方法就是先去验证一下，如果无效，恐怕前面的工作就算交学费。
怎么验证呢？
用清屏函数，通常情况下清屏函数是为清除屏幕内容服务的，这里是反其道而行之，就是让它在屏上留下一些痕迹来判别驱动程序是是否有效。

为此，需将清屏函数改造为一个绘制直线的函数，其内容如下：
  1. void EPD_1IN54_Clear(void)
  2. {
  3.     u16 Width, Height,i,j;
  4.     Width = (EPD_1IN54_WIDTH%8== 0)? (EPD_1IN54_WIDTH/8):(EPD_1IN54_WIDTH/8+1);
  5.     Height = EPD_1IN54_HEIGHT;
  6.     EPD_1IN54_SetWindow(0, 0, EPD_1IN54_WIDTH, EPD_1IN54_HEIGHT);
  7.     for (j = 0; j < Height; j++) {
  8.         EPD_1IN54_SetCursor(0, j);
  9.         EPD_1IN54_SendCommand(0x24);
  10.         for (i = 0; i < Width; i++) {
  11.             EPD_1IN54_SendData(0XFE);
  12.         }
  13.     }
  14.     EPD_1IN54_TurnOnDisplay();
  15. }
复制代码
经程序的编译与下载，其运行效果如图2所示。这说明驱动是有效的，前期的工作没白费!
图2 绘制直线
有了清屏函数的基础，只需将固定的清屏数据改为图像数据就可以显示图片了。此外，在显示图像时还需选取绘图模式，其函数为：
  1. void Paint_SelectImage(u8 *image)
  2. {
  3.     Paint.Image = image;
  4. }
复制代码
进行图像绘制的函数为：
  1. void Paint_DrawBitMap(const unsigned char* image_buffer)
  2. {
  3.     unsigned short  int x, y;
  4.     u32 Addr = 0;
  5.     for (y = 0; y < Paint.HeightByte; y++) {
  6.         for (x = 0; x < Paint.WidthByte; x++) {
  7.             Addr = x + y * Paint.WidthByte;
  8.             Paint.Image[Addr] = (unsigned char)image_buffer[Addr];
  9.         }
  10.     }
  11. }
复制代码
在配以主程序的情况下，即可进行显示图片的测试，其主程序的内容为：
  1. u8 BlackImage[5000];
  2. int main(void) {
  3.     EPD_CLK_init();
  4.     EPD_MOSI_init();
  5.     EPD_RST_init();
  6.     EPD_DC_init();
  7.     EPD_CS_init();
  8.     SetDigitalInput();
  9.     SetPullUp();
  10.     DEV_Module_Init();
  11.     EPD_1IN54_Init(EPD_1IN54_FULL);
  12.     //EPD_1IN54_Clear();
  13.     Paint_NewImage(BlackImage, EPD_1IN54_WIDTH, EPD_1IN54_HEIGHT, 270, WHITE);
  14.     Paint_SelectImage(BlackImage);
  15.     Paint_DrawBitMap(gImage_1in54);
  16.     EPD_1IN54_Display(BlackImage);
  17.     DEV_Delay_ms(2000);
  18.     EPD_1IN54_Sleep();
  19.     DEV_Delay_ms(2000);
  20.     while(1);
  21. }
复制代码
经编译下载，其测试效果就是图1的显示内容，证明绘图函数也成功了！

在添加图形绘制函数的情况下，可绘制点、直线、矩形及圆等并可以进行填充处理。此外，在配置字库的条件下，可实现字符和中文的显示，其实现的效果如图3和图4所示。
图3 绘制图形
图4 显示字符及数值

实现显示效果的主程序为：
  1. int main(void) {
  2.     EPD_CLK_init();
  3.     EPD_MOSI_init();
  4.     EPD_RST_init();
  5.     EPD_DC_init();
  6.     EPD_CS_init();
  7.     SetDigitalInput();
  8.     SetPullUp();
  9.     DEV_Module_Init();
  10.     EPD_1IN54_Init(EPD_1IN54_FULL);
  11.     Paint_NewImage(BlackImage, EPD_1IN54_WIDTH, EPD_1IN54_HEIGHT, 270, WHITE);
  12.     Paint_SelectImage(BlackImage);
  13.     Paint_DrawBitMap(gImage_1in54);
  14.     Paint_Clear(WHITE);
  15.     Paint_DrawPoint(5, 10, BLACK, DOT_PIXEL_1X1, DOT_STYLE_DFT);
  16.     Paint_DrawPoint(5, 25, BLACK, DOT_PIXEL_2X2, DOT_STYLE_DFT);
  17.     Paint_DrawPoint(5, 40, BLACK, DOT_PIXEL_3X3, DOT_STYLE_DFT);
  18.     Paint_DrawPoint(5, 55, WHITE, DOT_PIXEL_4X4, DOT_STYLE_DFT);
  19.    
  20.     Paint_DrawLine(20, 10, 70, 60, BLACK, DOT_PIXEL_1X1, LINE_STYLE_SOLID);
  21.     Paint_DrawLine(70, 10, 20, 60, BLACK, DOT_PIXEL_1X1, LINE_STYLE_SOLID);
  22.     Paint_DrawLine(170, 15, 170, 55, BLACK, DOT_PIXEL_1X1, LINE_STYLE_DOTTED);
  23.     Paint_DrawLine(150, 35, 190, 35, BLACK, DOT_PIXEL_1X1, LINE_STYLE_DOTTED);
  24.    
  25.     Paint_DrawRectangle(20, 10, 70, 60, BLACK, DOT_PIXEL_1X1, DRAW_FILL_EMPTY);
  26.     Paint_DrawRectangle(85, 10, 130, 60, BLACK, DOT_PIXEL_1X1, DRAW_FILL_FULL);
  27.     Paint_DrawCircle(170, 35, 20, BLACK, DOT_PIXEL_1X1, DRAW_FILL_EMPTY);
  28.     Paint_DrawCircle(170, 85, 20, BLACK, DOT_PIXEL_1X1, DRAW_FILL_FULL);
  29.    
  30.     EPD_1IN54_Display(BlackImage);
  31.     DEV_Delay_ms(2000);
  32.     EPD_1IN54_Sleep();
  33.     DEV_Delay_ms(2000);
  34.     while(1);
  35. }
复制代码

这样在PIC的产品上，墨水屏也可以焕发出光彩了！

这些开发板你一定没玩过！来开发板试用中心免费借阅吧~

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