Serielles Grafik-Display (GFX-Lib)

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1 , Axel SchultzeDK4AQ, Quelle Jörg Alpers, Adafruit Serielles Grafik-Display (GFX-Lib) Quellen und Eigenschaften für Grafik-Displays Die TFT Display -Library GFX Das Grafikmodul 1.8" 18-bit color TFT LCD (adafruit) Interface des Grafikmoduls Schaltung des Display-Experiments Software Quellen 1

2 1. Quellen und Eigenschaften von Grafik-Displays Farb-Grafik-Displays für Microcontroler sind derzeit günstig auf dem Markt zu haben. Es handelt sich um Restposten aus dem Handy-Business. Die Preise liegen zwischen 10 und 30 Euro, die Bildschirmgröße liegt derzeit zwischen 1 und 5. Dazu kommen Farbinformationen mit 18Bit Farbtiefe pro Farbpunkt. Da das Handy-Geschäft ein schnelllebiges Geschäft ist, ist die Erhältlichkeit der Module sehr kurzlebig. Wenn man mit kleinen Microcontrollern arbeitet, so stellt sich die Frage nach der verfügbaren Anzahl Pins. Für solche Systeme sind Displays mit seriellen Schnittstellen sinnvoll. Die sinnvollste Schnittstelle ist aufgrund der Geschwindigkeit der SPI-Bus. Für neue Handys / Smartphones wird eine Pixel-weise gleitende Verschiebung des Bildes erwartet. Das erfordert für die schnelle Verschiebung einer großen Datenmenge einen hohen Datentransfer. Dies ist auch durch SPI bei großen Displays nicht zu leisten. Also gibt es nur wenige kleine Grafik-Display aus älteren Handyserien auf dem Markt. Allerdings tauchen neuerdings auch kleine serielle Displays mit anderen Technologien auf. So sind lichtstarke Displays mit OLED-Technologien erhältlich (Organische LED). Auch Anzeigen aus Ebook-Lesegeräten Electronic Paper sind erhältlich. 2

3 2. Die TFT Display - Adafruit-GFX-Library Diese Library stammt von der Firma Adafruit. Adafruit ist eine Firma mit ca. 50MA. Sie wurde 2005 von der Ingenieurin Limor "Ladyada" Fried gegründet. Diese Firma hat in der Vergangenheit mit vielen Entwicklungen für Arduino und ähnliche Systeme die MAKE-Bewegung sehr gefördert und von dieser Massenbewegung profitiert. Auftragsentwicklungen sind mittlerweile ebenfalls Standardgeschäft. Adafruit wurde 2012 von der amerikanischen Zeitschrift Entrepreneurs zum StartupUnternehmen des Jahres gewählt Zu vielen der entwickelten Boards wurden von Adafruit auch Bibliotheken zur Anwendung entwickelt. Eine dieser Bibliotheken ist GFX. Mittlerweile wird GFX direkt von Arduino unterstützt und die Funktionen der Bibliothek können über die HilfeFunktion zugegriffen werden. Die Library kann von heruntergeladen werden. Sie wird gepflegt (siehe README.txt öffnen, History). Es sollte immer der neueste Stand verwendet werden. 3

4 Die Adafruit_GFX Library arbeitet mit einer zweiten Library zusammen, die die Bedienung unterschiedlicher Grafik-Controller ermöglicht. Z.B. der Controller ST7735 im Color LCD erfordert die Installation beider Libraries: Adafruit_GFX und Adafruit_ST7735 Libraries. Die Für folgende Displays sind Libraries vorhanden: G nich FX-Lib der t identi rary is t A s Libr rduino ch mit ary TFT! RGBmatrixPanel, für 16x32 and 32x32 RGB LED matrix panels Adafruit_TFTLCD, für 2.8" TFT LCD touchscreen breakout und TFT Touch Shield für Arduino. Adafruit_HX8340B, für 2.2" TFT Display mit microsd. Adafruit_ST7735, für 1.8" TFT Display mit microsd. Adafruit_PCD8544, für die Nokia 5110/3310 monochrome LCD. Adafruit-Graphic-VFD-Display-Library, für 128x64 Graphic VFD. Adafruit-SSD1331-OLED-Driver-Library-for-Arduino für das 0.96" 16-bit Color OLED Display mit MicroSD Holder. Adafruit_SSD1306 für Monochrome 128x64 and 128x32 OLEDs. Ein Tutorial zur GFX-Library findet sich unter: 4

5 3. Das Grafikmodul 1.8" 18-bit color TFT LCD (Adafruit) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) GND VCC RESET D/C CARD_CS TFT_CS MOSI SCK MISO LIGHT Das Board ist bei vielen Arduino-Läden erhältlich (Lipoly, Watterott) und über Ebay auch aus China zu beziehen.. 5

6 Spezifikationen LCD TFT display mit 1.8" Diagonale 128x160 Auflösung, 18-bit (262,144) Farben ST7735R Controller mit eingebautem Pixeladressierbarem Vido-RAM-Buffer 4- oder 5- Draht-SPI-Interface Eingebauter MicroSD Kartenadapter Ansteuerung mit 2 weiteren Digitalpins 5V kompatibel! Anwendung mit 3.3V oder 5V Logik Onboard 150mA LDO Spannungsregler 2 weiße LED Backlights,mit Steuertransistor, PWM-Helligkeitssteuerung möglich 2,54mm Pfostenverbinder zur einfachen Breadboard-Verwendung 2mm Montage-Löcher an den 4 Ecken Abmessung 34mm x 56mm x 6.5mm Quelle: 6

7 Schaltung des JH-T1800-Breakouts von Ladyada Achtung! Es gibt mit dem gleichen Display auch andere Anbieter. Es werden verschiedene Stecker und Anschlussbelegungen verwendet! Auch die Signalbedeutungen stimmen nicht immer (insbes. die LED-Beleuchtung) 7

8 4. Interface des Grafikmoduls 1.8" 18-bit color TFT LCD display with microsd card breakout ST7735R (Adafruit) ID 358 8

9 Sämtliche Daten und Steuerleitungen können an allen möglichen freien Pins des Arduinos angeschlossen werden, auch SDA,SCK, MISO, können frei wählbar angeschlossen werden. Die beste Anbindung hinsichtlich Geschwindigkeit der Datenübertragung erreicht man aber durch die Anbindung an die spezifischen hardwareunterstützten SPISignalpins des Arduinos! Die nachfolgende Tabelle zeigt ein Beispiel der Verbindung Arduino Grafikboard. In der Spalte austauschbar ist gekennzeichnet, ob Pins am Prozessor tauschbar sind. flex: diese Kombination ist frei wählbar fest: sollte so verwendet werden! Die Pinkombination mit flexibelen Eigenschaften muß im Sourcecode definiert werden. SPIPins mit Hardware -Funktion sind als Default-Werte vereinbart. 9

10 Arduino Nano Signal Pin D9 Diplay Pin Signal austauschbar Bemerkung A0 bzw. D/C flex Bezeichnung auch als RS/DC - ST7735 needs this to toggle between data & commands D CS flex ChipSelect D11 14 MOSI 09 MISO fest SerialData D13 16 SCK 08 SCK fest SerialClock RST RESET flex Reset 5V VCC fest Versorgungsspannung GND 4/29 01 GND fest Ground 5V s.o. 10 LED+ fest Hintergrundbeleuchtung Plus D Nicht verwendet Bedeutung MISO 10

11 5. Schaltung des Experiments 11

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13 6. Software Die GFX-Library und die Controller-Libraries müssen in den libraries-ordner als Verzeichnis Adafruit_ST7735 und Adafruit_GFX abgelegt werden. libraries muss in dem Verzeichnis angelegt werden, in dem das Skecthbook liegt (siehe Arduino IDE Einstellungen ) z.b.: c:...\controller\arduino_code\ c:...\controller\arduino_code\libraries\utft\ Das Programmbeispiel GRAF2_SPI18Test1 (graphicstest_highspeed) stammt von : Das Programmbeispiel GRAF2_SPI18Test2 simuliert die Ausgabe eine Frequenzanzeige bei maximaler Änderungsgeschwindigkeit (Abstimmdrehknopf wird maximal schnell betätigt). 13

14 graphicstest_highspeed (1) 14

15 graphicstest_highspeed (2) 15

16 graphicstest_highspeed (3) 16

17 graphicstest_highspeed (4) 17

18 graphicstest_highspeed (5) 18

19 graphicstest_highspeed (6) 19

20 graphicstest_highspeed (7) 20

21 graphicstest_highspeed (8) 21

22 graphicstest_highspeed (9) 22

23 graphicstest_highspeed (10) 23

24 graphicstest_highspeed (11) 24

25 graphicstest_highspeed (12) 25

26 graphicstest_highspeed (13) 26

27 graphicstest_highspeed (14) 27

28 GRAF2_SPI18Test2 (1) 28

29 GRAF2_SPI18Test2 (2) 29

30 GRAF2_SPI18Test2 (3) 30

31 TftPrintFreq (zugehörige Routine) 31

32 6. Quellen :