USB-Display...eine einfache Verbindung zum PC

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1 USB-Display...eine einfache Verbindung zum PC Mit dieser kleinen Adapter-Platine können HD44780 kompatible LCD-Displays am USB-Port betrieben werden. Die USB Anbindung übernimmt hierbei ein FT232R Chip, wodurch das USB-Display kompatibel zu allen gängigen Betriebsystemen ist. Infos/Übersicht * Die Spannungsversorgung kommt vom USB-Port (kein zusätzliches Netzteil notwendig) * Es können folgende HD44780 kompatible LCD-Display Typen angeschlossen werden: - 1-Zeilig: 1x8 1x16 1x20 1x40-2-Zeilig: 2x8 2x12 2x16 2x20 2x24 2x40-4-Zeilig: 4x16 4x20 * Der Kontrast vom Display läst sich sehr präzise mit einem fein- Trimmer einstellen * Es kann ein Taster angeschlossen werden (z.b. für eine Menüabfrage) * Die Hintergrundbeleuchtung läst sich per Software ein- und ausschalten * Die Übertragungsgeschwindigkeit läst sich einstellen (4800 Baud bis Baud) * Es kann ein Begrüßungstext von maximal 100 Zeichen gespeichert werden * Unterstützt einen Teil vom Crystal Befehlssatz (damit kompatibel zu LCD-Smartie ) * Es kann ein einfaches Terminalprogramm zur Ansteuerung verwendet werden * SPI Anschluss für Firmware Übertragung/Programmierung/Update Der Taster Anschluss Auf der Rückseite der Platine ist ein Anschluss für einen Taster (Schließer) vorgesehen. Wird der Taster betätigt, dann wird der Text Taste zum PC zurück gesendet. Wer sich hier seine eigene Software zum ansteuern des USB- Display programmiert, der kann den Text mit abfragen um z.b. ein Menü zu steuern...

2 Die Kontrast Einstellung Wenn das Display zum ersten mal in betrieb genommen wird, muss der Kontrast eingestellt werden. Hierzu muss die Firmware bereits im ATtiny2313 laufen und es muss eine Verbindung zum USB-Port bestehen (dadurch wird ein Text im Display angezeigt). Der fein- Trimmer muss nun so eingestellt werden, dass der Text im Display gut zu lesen ist. Diese Einstellung ist einmalig und sie kann für alle Display Typen verwendet werden. Die Display-Befehle Das USB-Display wird an Hand der Display-Befehle eingestellt, sprich der Cursor vom Display wird damit bewegt. Dabei werden die folgenden Befehle vom Crystal Befehlssatz unterstützt: Befehl Anzahl Beschreibung (Dezimal) Parameter 1 Cursor Home 2 Display AUS 3 Display EIN 4 Cursor AUS 5 Cursor unterstrich EIN 6 Cursor blinken EIN 7 Cursor unterstrichen und blinken EIN 8 Backspace - eins zurück und Zeichen löschen 9 6 Setup aufrufen (ASCII Code) 10 Line Feed - eine Spalte weiter vor 11 Delete in Place - das Zeichen unter dem Cursor löschen 12 CLS - Display löschen 13 CR - Cursor in Spalte Hintergrundbeleuchtung EIN/AUS schalten (0...99) größer 10 = EIN 17 2 Cursor setzen (x = ) x = Spalte (0 = Spalte1 & 19 = Spalte20) (y = 0...3) y = Zeile (0 = Zeile1 & 3 = Zeile4) 30 2 Befehl "direkt" ausführen (RS = 0,1) RS = 0 Befehl senden & RS = 1 Daten am Display anzeigen (Dat = ) Daten für Befehl oder Display Anzeige 31 Startbilschirm anzeigen Ein Befehl ist eine Dezimalzahl, die kleiner als 32 ist. Dezimalzahlen ab 32 werden als Display-Zeichen interpretiert und am Display angezeigt. Damit werden also ASCII Zeichen direkt zum USB-Display geschickt, was die Verwendung eines Terminalprogramms zu läst.

3 Bei den Befehlen gibt es einige, die ein paar Zusatzparameter benötigen. Der Befehl 12 (Display löschen) benötigt z.b. keine zusätzlichen Parameter. Wird eine 12 (dezimal) zum USB-Display geschickt, dann wird also umgehend das Display gelöscht. Der Befehl 17 hingegen benötigt noch zwei zusätzliche Parameter, nämlich die Spalten Angebe und die Zeilen Angabe. Damit besteht der Befehl 17 aus drei zu sendende Bytes wie z.b Das Beispiel stellt den Cursor auf Spalte1 (die Spalte beginnt mit 0 und nicht mit 1) und auf Zeile4 (die Zeile beginnt auch mit 0 und nicht mit 1). Der Befehl 17 wird also erst ausgeführt wenn der Befehl komplett übertragen wurde (wenn drei Bytes gesendet wurden). Die Anzahl der Parameter MUSS unbedingt eingehalten werden, da es ansonsten zu ungewollten Aktionen kommt... Befehl 1 ---> Cursor Home Die Dezimalzahl 1 stellt den Cursor auf Zeile1 und Spalte1 ein. Dabei wird der Text im Display nicht gelöscht, es wird nur der Cursor bewegt. Befehl 2 ---> Display AUS Die Dezimalzahl 2 schaltet das Display aus (nicht die Hintergrundbeleuchtung). Der Text bleibt weiterhin auf den Display stehen. Befehl 3 ---> Display EIN Die Dezimalzahl 3 schaltet das Display ein. Befehl 4 ---> Cursor AUS Die Dezimalzahl 4 schaltet den Cursor auf unsichtbar, so dass er im Display nicht mehr zu sehen ist. Befehl 5 ---> Cursor unterstrichen EIN Die Dezimalzahl 5 schaltet den Cursor ein, was wie ein Unterstrich aussieht. Befehl 6 ---> Cursor blinken EIN Die Dezimalzahl 6 schaltet den Cursor Block ein, der das gesamte Zeichenfeld ausfüllt. Damit das Zeichen auch noch sichtbar bleibt, blinkt der ganze Block. Befehl 7 ---> Cursor unterstrichen und blinken EIN Die Dezimalzahl 7 schaltet den Unterstrich und den Block ein, so das beides blinkt. Befehl 8 ---> Backspace Die Dezimalzahl 8 führt ein letztes Zeichen löschen aus. Der Cursor wird ein Zeichen nach links gesetzt und das Zeichen wird gelöscht. Befehl 9 ---> Setup Die Dezimalzahl 9 ruft das Setup vom USB-Display auf. Hier können nun Einstellungen verändert werden um die Firmware an das jeweilige Display an zu passen. Um ein ungewolltes ändern der Einstellungen zu verhindern, muss anschließend eine Kennung gefolgt von einem Setup-Befehl übertragen werden. Die Kennung inklusive Setup-Befehl ist immer sechs Bytes lang. Sollte eine falsche Kennung oder ein unbekannter Setup-Befehl übertragen werden, dann wird das Setup ohne Veränderungen wieder verlassen. Die Kennung so wie der Setup-Befehl werden im ASCII-Code übertragen (also keine Dezimalzahlen). Eine genauere Erklärung der Setup-Befehle folgt weiter unten...

4 Befehl > Line Feed Die Dezimalzahl 10 schiebt den Cursor eine Stelle weiter nach rechts. Der Displaytext wird dabei nicht verschoben. Befehl > Delete in Place Die Dezimalzahl 11 löscht das Zeichen unter dem Cursor. Wird der Cursor auf ein Zeichen gestellt und Befehl 11 ausgeführt, dann wird das Zeichen gelöscht und der Cursor bleibt auf der gleichen Position stehen. Zeichen rechts und Links vom Cursor bleiben unverändert. Befehl > Display löschen Die Dezimalzahl 12 löscht das Display und stellt den Cursor auf Zeile1, Spalte1. Befehl > CR Die Dezimalzahl 13 holt den Cursor zurück auf Spalte1 (der jeweiligen Zeile). Befehl > Hintergrundbeleuchtung EIN/AUS Die Dezimalzahl 14 schaltet die Hintergrundbeleuchtung. Hier wird ein weiterer Zusatzparameter benötigt, nämlich die Helligkeit (im Original). Zahlen von 0 bis 10 schalten die Hintergrundbeleuchtung aus und Zahlen von 11 bis 255 schalten die Hintergrundbeleuchtung ein. Beispiel: Licht ein: 14,11 Licht aus: 14,0 Befehl > Cursor setzen Die Dezimalzahl 17 bewegt den Cursor. Hier werden zwei weitere Zusatzparameter benötigt, nämlich die Spalte und die Zeile. Als erstes Zusatzparameter wird die Spalte übertragen (Zahlen von 0 bis 19) und als zweites Zusatzparameter wird die Zeile übertragen (Zahlen von 0 bis 3). Beispiel: Cursor auf Zeile1 und Spalte1 setzen: 17,0,0 Cursor auf Zeile2 und Spalte6 setzen: 17,5,1 Cursor auf Zeile4 und Spalte20 setzen: 17,19,3 Befehl > Anweisung direkt ausführen Die Dezimalzahl 30 führt einen Befehl direkt aus (Daten werden ohne Umweg zum Display gesendet). Hier werden zusätzlich noch zwei weitere Parameter benötigt, zum einen die Befehls/Daten Richtung (die Zahlen 0 und 1 sind erlaubt) und zum anderen die Daten (Zahlen von 0 bis 255 sind erlaubt) für das Display. Beispiel: Einen Befehl ausführen: 30,0,1 (würde das Display löschen) Einen Befehl ausführen: 30,0,2 (Cursor Home ausführen) Ein Zeichen am Display anzeigen: 30,1,50 (würde eine 2 am Display anzeigen) Befehl > Begrüßungstext anzeigen Die Dezimalzahl 31 löscht das Display und zeigt den gespeicherten Begrüßungstext an.

5 Die Setup-Befehle Mit den Setup-Befehlen lässt sich die Adapter-Platine an verschiedene Display Typen anpassen. Folgende Befehle gibt es hier: Setup Befehl Beschreibung Kennung SDK: B1 Baudrate 4800 Baud einstellen SDK: B2 Baudrate 9600 Baud einstellen SDK: B3 Baudrate Baud einstellen SDK: B4 Baudrate Baud einstellen (Default) SDK: B5 Baudrate Baud einstellen SDK: B6 Baudrate Baud einstellen SDK: D1 Display Type 1x8 1x16 1x20 1x40 SDK: D2 Display Type 2x8 2x12 2x16 2x20 2x24 2x40 4x16 (Default) SDK: D3 Display Type 4x20 SDK: E1 schreibt Text in EEprom, Ende Zeichen SDK: L1 Einstellung Hintergrundbeleuchtung speichern (Default = EIN) SDK: R1 Reset, Display neu starten SDK: R3 Default Werte laden SDK:?? Firmware & Display Type an RS232 anzeigen Um die Setup-Befehle ausführen zu können, muss zuvor die Setup Einstellung mit dem Befehl 9 (die Dezimalzahl 9) eingeleitet werden. Diese Einstellungen lassen sich am einfachsten mit einen Terminalprogramm vornehmen. Wurde der Befehl 9 aus geführt, dann erscheint im Terminalprogramm der Text Setup. Ab jetzt muss auf ASCII umgeschaltet werden, denn die Setup-Kennung und der Befehl muss als ASCII Code gesendet werden. Ein Setup-Befehl besteht immer aus sechs ASCII Zeichen. Beispiel: SDK:B6 (würde eine Baudrate von Baud einstellen) SDK:D3 (würde ein Display Type von 4x20 Zeichen einstellen) SDK:?? (zeigt die Firmware Version und den eingestellten Display Type an) Nach der Eingabe des kompletten Setup-Befehls wird dieser im Terminalprogramm angezeigt, gefolgt von dem Text Ende. Damit wurde der Befehl ausgeführt und das Setup wieder verlassen... Befehl SDK:B1 bis SDK:B6 ---> Baudrate einstellen Mit den Setup-Befehlen SDK:B1 bis SDK:B6 lässt sich die Baudrate einstellen. Die Einstellungen werden gespeichert und stehen nach einem Neustart wieder zur Verfügung. Nach einer Änderung der Baudrate wird das USB-Display automatisch neu gestartet. Befehl SDK:D1 bis SDK:D3 ---> Display Type einstellen Mit dem Setup-Befehlen SDK:D1 bis SDK:D3 läst sich die Adapter-Platine an verschiedene Display Typen einstellen. Die Einstellungen werden gespeichert und stehen nach einem Neustart wieder zur Verfügung. Befehl SDK:E1 ---> Aufzeichnung Begrüßungstext Mit dem Setup-Befehl SDK:E1 wird die Aufzeichnung des Begrüßungstextes aktiviert. Alle nachfolgenden Befehle und Zeichen werden im EEprom gespeichert, sowie am Display angezeigt. Es können auch mehrere Befehle hintereinander gespeichert werden wie z.b. Display löschen, Cursor ausschalten, Text für Zeile1, Cursor auf Zeile2 setzen, Text für Zeile2.... Für die Aufzeichnung stehen maximal 100 Byte (100 Zeichen/Befehle) zur Verfügung. Der Begrüßungstext darf also maximal 100 Zeichen (inklusive Befehle) lang sein.

6 Mit dem Paragrafenzeichen wird die Aufzeichnung beendet. Ein Beispiel dazu (die in eckigen Klammern dargestellten Zahlen sind Dezimalzahlen): [12 4]System Start...[17 0 1]Bitte warten... Zuerst wird das Display gelöscht, dann der Cursor ausgeschaltet, anschließend wird der Text System Start... in Zeile1 Spalte1 geschrieben, danach wird in Zeile2 Spalte1 gewechselt und der Text Bitte warten... geschrieben. Und zum Schluss folgt das Paragrafenzeichen um die Aufzeichnung zu beenden. Ob der Begrüßungstext richtig gespeichert wurde läst sich mit dem Befehl 31 ermitteln. Zuerst das Display löschen (Befehl 12) und danach Befehl 31 aufrufen. Erscheint im Display der eingegebene Text, dann wurde er erfolgreich im EEprom hinterlegt... Befehl SDK:L1 ---> Hintergrundbeleuchtung Mit dem Setup-Befehl SDK:L1 wird die aktuelle Einstellung der Hintergrundbeleuchtung gespeichert. Ist die Hintergrundbeleuchtung an und der Befehl SDK:L1 wird ausgeführt, dann wird diese Einstellung als Standart hinterlegt. Beim einschalten vom USB-Display wird diese Einstellung abgefragt und dementsprechend die Beleuchtung geschaltet. Damit kann mal also festlegen ob die Beleuchtung beim einschalten an oder aus seien soll. Befehl SDK:R1 ---> Reset Mit dem Setup-Befehl SDK:R1 kann ein Reset (Neustart) vom USB-Display veranlasst werden. Sollte ein Firmwarefehler vorliegen und das USB-Display nicht mehr reagieren, dann wird automatisch ein Reset ausgeführt. Bei einem Reset wird im Terminalprogramm der Text Reset... angezeigt. Wer hier seine eigene Software zur Ansteuerung des USB-Displays schreibt, der kann diesen Text zur Fehlerauswertung heran ziehen. Befehl SDK:R3 ---> Default Werte laden Mit dem Setup-Befehl SDK:R3 können die Standartwerte neu eingestellt werden. Anschließend wird das USB-Display neu gestartet. Befehl SDK:?? ---> Info Mit dem Setup-Befehl SDK:?? Kann die Firmwareversion und der eingestellte Display Type in Erfahrung gebracht werden. Das USB Kabel Als Anschlusskabel kann ein Type-A zu Type-B USB-Kabel verwendet werden. Der B-Stecker wird dann einfach abgeschnitten und auf die Adapter-Platine aufgelötet. Hierbei ist unbedingt auf die richtige Polung von 5V Plus (rotes Kabel) und Masse (schwarzes Kabel) zu achten. Die 5V Plus und Masse dürfen auf keinen Fall vertauscht werden, das würde zur Zerstörung der Adapter-Platine führen. Ein vertauschen der Datenleitungen Data+ (grünes Kabel) und Data- (weißes Kabel) ist

7 hingegen nicht weiter tragisch. In dem Fall würde der FT232R Chip von Windows nicht erkannt werden und es würde zur Fehlermeldung kommen (Fehler: Ein USB Gerät arbeitet nicht korrekt oder funktioniert nicht). Ein umlöten der beiden Data Leitungen behebt das Problem... Ist alles richtig angelötet, dann wird von Windows ein neues USB Gerät erkannt und man wird aufgefordert die Treiber zu installieren. Aktuelle Treiber gibt es bei FTDI für jedes gängige Betriebsystem. Aufspielen der Firmware Damit die Adapter-Platine die Daten vom PC verarbeiten kann, benötigt sie eine Firmware. Die Firmware wird über einen SPI-Programmer zum ATtiny2313 übertragen. Hierzu kann jede x beliebige Technik verwendet werden, mit der man einen AVR ATtiny2313 programmieren kann. Ich verwende dafür diesen Programmer: Und diese Software: Als erstes wird überprüft ob der ATtiny2313 auch ordnungsgemäß funktioniert und vom Programmer erkannt wird (das Display sollte zu diesem Zeitpunkt noch nicht angeschlossen werden). Wurde ein ATtiny2313 erkannt, dann arbeitet der AVR korrekt und es kann mit der Änderung der FUSE-Bits begonnen werden. Den Unterlegen liegt eine Sicherungskopie der FUSE-Bit Einstellungen bei (Datei: Fuse.txt). Diese Datei wird nun geladen und anschließend werden die FUSE-Bit Einstellungen neu geschrieben. High FUSE = 0x9F Low FUSE = 0xDF

8 Nach dem die High und Low FUSE neu gesetzt wurden, kann man die Einstellungen zur Kontrolle noch einmal vom ATtiny2313 einlesen. Hierzu werden die FUSE mit dem Button Fuse-Bits laden noch einmal eingelesen. Haben die High-FUSE den Wert 0x9F und die Low-FUSE den Wert 0xDF, dann wurden die FUSE-Bits erfolgreich neu eingestellt. Ab jetzt arbeitet der ATtiny2313 mit dem externen 16MHz Quarz und der EEprom Schutz vor überschreiben wurde aktiviert. Anschließend wird die eigentliche Firmware übertragen (Datei: Firmware.hex).

9 Nach der Übertragung kann die Adapter-Patine vom USB-Port getrennt werden und es kann ein Display angeschlossen werden. Wird nun die USB Verbindung wieder hergestellt, dann erscheint im Display die Firmwareversion. Sollte der Text nicht zu sehen sein, dann muss der Kontrast mit dem fein- Trimmer eingestellt werden. Anschließend kann Befehl 9 ausgeführt werden (Setup starten) und Einstellungen am USB-Display vorgenommen werden. Verwendetes Terminalprogramm: Und so sollte es aussehen, wenn alles richtig eingerichtet wurde... Hinweis: wenn kein Display angeschlossen ist, die Adapter-Platine aber trotzdem am USB- Port angeschlossen ist, dann wird automatisch ein Reset ausgelöst.

10 Die USB-Display Ansteuerung Software Mit Hilfe der Display-Befehle kann das USB-Display angesteuert werden. Hierfür kann man sich eigene Software schreiben, ein Terminalprogramm verwenden, oder bereits vorhandene Software wie LCD-Smartie nutzen. Ich habe mich hier für LCD-Smartie entschieden, da das Programm sehr umfangreich ist und gute Einstellmöglichkeiten bietet. Als erstes muss hier die Schnittstelle crystal.dll eingestellt werden und dann die Baudrate mit der das USB- Display arbeitet (Default: Baud). Mehr als Baud sollten hier nicht eingestellt werden, da LCD-Smartie hier doch ein ziemlich hohes Datenaufkommen produziert. Je nach Display Type muss LCD-Smartie auch noch an das Display angepasst werden. Danach muss nur noch der Text (die Messdaten) eingetragen werden und schon kann es los gehen... Download LCD-Smartie:

11 Die Sonderzeichen Das USB-Display wandelt automatisch die Sonderzeichen um. Folgende Sonderzeichen werden unterstützt: Die Zeichen Ä und ä werden nach ä übersetzt. Die Zeichen Ö und ö werden nach ö übersetzt. Die Zeichen Ü und ü werden nach ü übersetzt. Das Zeichen ß wird nach ß übersetzt. Die Dezimalzahl 237 und das Zeichen werden nach übersetzt. Bilder Galerie Display 2x16 Zeichen Display 2x20 Zeichen Display 4x20 Zeichen

12 Schaltplan & Layout

13 Schaltplan und Layout liegen als Target3001! Datei vor. Wer keine Targete3001! Software besitzt, der kann sich bei IBF eine kostenlose Discover-Version herunter laden. Lizenz Das USB-Display ist Freeware und darf für die private Nutzung uneingeschränkt eingesetzt werden. Dass Kopierrecht bleibt aber auf Seiten des Autors. Haftung Das USB-Display wurde ausführlich getestet, es kann aber leider nicht sichergestellt werden dass auch alles Fehlerfrei funktioniert. Der Autor übernimmt keinerlei Haftung für Personen oder Sachschäden, die durch die direkte oder indirekte Nutzung dieser Software oder Hardware entstehen sollten. Der Benutzer erklärt sich hiermit einverstanden die Gewährleistungsbeschränkung an zu erkennen, anderenfalls darf diese Software oder Hardware nicht verwendet werden. Die Nutzung geschieht ausdrücklich auf eigene Gefahr. Autor 2011 Jens Gürtler Fehlermeldungen und Verbesserungsvorschläge bitte an: