Внятной документации на этот экран я не нашел поэтому пришлось разбираться с тем что есть и экспериментировать. В качестве управляющего устройства я использовал Raspberry PI. Так-же была написана программа позволяющая превратить этот экран в мини-монитор.
Описание
Данный дисплей имеет разрешение 132 x 176 пикселей и даёт возможность работать с тремя цветовыми палитрами 16(6-5-6), 12(4-4-4) и 8(3-3-2) бит.
Распиновка и подключение
Тут всё просто, экран питается напряжением 2,9 вольт, подсветка (LED±) запитывается отдельно напряжением примерно 12 вольт(я использовал батарею аккумуляторов соединённую с подсветкой через резистор на 510 Ом).
Pin description # Name Function 1 RS Low=CMD, High=DATA 2 ~RST Reset input, active low 3 ~CS Chip select, active low 4 SYNC External frame synchorization input, unused by default 5 CLK SPI Clock-in signal (High-to-Low) 6 DATA SPI Data-in signal (MSB first) 7 VCC Power supply, normally 2.9V (I tested with 3.3V) 8 GND Ground 9 LED+ Backlight voltage, approx. 12V (depends on required current) 10 LED- Backlight common pin Как можно заметить экран управляется через интерфейс SPI (контакты CS/CLK/DAT(MOSI)), предположительно это лишь половина интерфейса так как отсутствует контакт MISO, следовательно писать данные в экран мы можем, а вот читать — нет(здесь следует упомянуть что SPI может работать в двунаправленном режиме с использованием одного провода (MIMO) но так как отсутствует какие либо команды чтения данных из экрана будем считать что этот режим экраном не используется).
И перед тем как переходить непосредственно к управлению экраном надо бы этот экран к чему-нибудь подключить. В моём случае это будет Raspberry Pi. Контакты SPI экрана подключены к соответствующим им контактам SPI «малины», RS и RST к GPIO_17 и GPIO_27 соответственно. Данное подключение актуально для RPI Revision-2, если у вас иная модель то названия и номера контактов GPIO могут отличаться.
Заморачиваться с разъёмом подключения экрана я не стал и просто подпаялся к выводам проводом МГТФ. Экран в данном подключении питается от 3.3В, а не от 2.9 как в описании.
Вот так выглядит вся схема в сборе
Команды управления экраном
Экран управляется достаточно просто — путём посылки по SPI команд и данных. Отличить одни от других экрану помогает состояние пина RS где высокий уровень(лог. 1) означает передачу данных, а низкий(лог. 0) передачу команд. При передаче используется тупоконечный(big-ending) порядок байт.
Список команд:
CMD_RESET 0x01 — программный сброс CMD_MEMORY_ACCESS_CONTROL 0x36 — установка направления заполнения области дисплея, имеет однобайтовый аргумент 0bVHRXXXXX, где
V — заполнение по вертикали (0 — сверху-вниз, 1 — снизу-вверх),
H — заполнение по горизонтали (0 — слева-направо, 1 — справа-налево),
R — меняются местами строки и столбцы (при этом заполнение остается сверху-вниз, слева-направо)) CMD_WAKEUP 0x11 — выход из спящего режима CMD_PALETTE 0x3A — установка цветовой палитры 8(0x02), 12(0x03) и 16(0x05) бит CMD_ENABLE 0x29 — включение дисплея CMD_SET_X 0x2A — задаем область рисования по X CMD_SET_Y 0x2B — задаем область рисования по Y CMD_START_WRITE 0x2C — начало записи в видеопамять
Код
Работа экрана была проверена во всех 3х цветовых режимах но, дабы не захламлять исходник, далее я буду рассматривать только 16-битный. Во всех остальных режимах работа экрана не отличается, за исключением, разве что 12-битного — в нём на 2 пикселя приходится 3 байта, а если нужно вывести лишь одну точку то посылается 2 байта(4 младших бита последнего экраном игнорируются).
Для доступа к GPIO «малины» была использована библиотека bcm2835.
Начальная инициализация GPIO
int init_gpio() { if (!bcm2835_init()) return 0; bcm2835_spi_begin(); bcm2835_spi_setBitOrder(BCM2835_SPI_BIT_ORDER_MSBFIRST); // CPOL = 0, CPHA = 0, Clock idle low, data is clocked in on rising edge, output data (change) on falling edge bcm2835_spi_setDataMode(BCM2835_SPI_MODE0); // в телефоне экран работает на частоте SPI в 13 МГц // поэтому небольшое превышение по частоте ему не повредит // хотя у меня он продолжал работать и при вдвое большей частоте (30 МГц) bcm2835_spi_setClockDivider(BCM2835_SPI_CLOCK_DIVIDER_16); ///< 16 = 64ns = 15.625MHz bcm2835_spi_chipSelect(BCM2835_SPI_CS0); /// Select Our Device bcm2835_spi_setChipSelectPolarity(BCM2835_SPI_CS0, LOW); // настроим порты на запись bcm2835_gpio_fsel(LCD_RS, BCM2835_GPIO_FSEL_OUTP); bcm2835_gpio_fsel(LCD_RESET, BCM2835_GPIO_FSEL_OUTP); return 1; }
Несколько вспомогательных функций
void send_cmd(char cmd) { bcm2835_gpio_write(LCD_RS, RS_CMD); // следующий байт — команда bcm2835_spi_transfer(cmd); } void send_data(char data) { bcm2835_gpio_write(LCD_RS, RS_DATA); // следующий байт — данные bcm2835_spi_transfer(data); }
Задание области рисования
void set_draw_area(char x1, char y1, char x2, char y2) { send_cmd(CMD_SET_X); send_data(x1); send_data(x2); send_cmd(CMD_SET_Y); send_data(y1); send_data(y2); }
В результате экспериментов с экраном выяснилось что необязательно задавать область перед выводом каждого кадра, достаточно задать её лишь единожды и послав команду начала записи просто гнать по SPI последовательность кадров непрерывным потоком.
Подготовка к выводу и передача данных
void draw_start() { send_cmd(CMD_START_WRITE); bcm2835_gpio_write(LCD_RS, RS_DATA); } void send_draw_data(char* data, int size) { bcm2835_spi_transfern(data, size); }
В процессе инициализации экрана обнаружилась досадная вещь — для запуска необходимо передёрнуть RESET экрана, а вот последующие манипуляции данным выводом приводят экран в ступор и он перестаёт реагировать на внешние воздействия. Приходится сбрасывать его по питанию. Это необходимо учесть при разработке программы дабы процедура аппаратного сброса выполнялась лишь единожды.
Инициализация экрана
void reset_LCD() { // аппаратный сброс bcm2835_gpio_write(LCD_RESET, LOW); bcm2835_delay(50); bcm2835_gpio_write(LCD_RESET, HIGH); bcm2835_delay(50); // программный сброс send_cmd(CMD_RESET); } void init_LCD() { reset_LCD(); send_cmd(CMD_MEMORY_ACCESS_CONTROL); send_data(0b00000000); send_cmd(CMD_WAKEUP); bcm2835_delay(20); send_cmd(CMD_PALETTE); send_data(_16_BIT_COLOR); bcm2835_delay(20); send_cmd(CMD_ENABLE); }
Это была подготовка, а теперь самое вкусное — попробуем вывести на экран 16-битную картинку. Первый блин как известно — комом, после запуска программы я получил довольно странное изображение, оказалось — неверный порядок байт, после исправления всё заработало.
Код
int main(int argc, char **argv) { if (!init_gpio()) return 1; init_LCD(); set_draw_area(0, 0, SCREEN_WIDTH — 1, SCREEN_HEIGHT — 1); draw_start(); uint16_t screen[SCREEN_HEIGHT][SCREEN_WIDTH]; FILE* f_scr = fopen("test.bmp", "r"); fseek(f_scr, 0x42, SEEK_SET); // skip bmp header fread(&screen, 1, SCREEN_HEIGHT * SCREEN_WIDTH * 2/*16bit*/, f_scr); fclose(f_scr); // change byte order for(int x = 0; x < SCREEN_WIDTH; x++) for(int y = 0; y < SCREEN_HEIGHT; y++) screen[y][x] = (screen[y][x] >> 8) | (screen[y][x] << 8); send_draw_data((char*)&screen[0][0], SCREEN_WIDTH*SCREEN_HEIGHT*2/*16 bit*/); close_gpio(); return 0; }
изображение до и после правок
LCD как монитор
С самого начала экспериментов меня не покидала мысль использовать экран как монитор для «малины», что я и поспешил реализовать.
Идея проста — изображение берётся из /dev/fb0, оно там как раз 16-битное, ресайзится и выдаётся на экран.
Так как результат сжатия картинки 1024×768 => 176×132 малоинформативен, для фреймбуфера было установлено разрешение 320×240, это можно сделать правкой config.txt на FAT разделе «малиновой» флешки.
framebuffer_width=320 framebuffer_height=240
После этого изображение всё равно жмётся с использованием примитивной интерполяции, но результат уже можно назвать приемлемым. Так-же был добавлен пропуск одинаковых кадров для экономии CPU.
Исходник LPH9157-2_RPI.c#include <bcm2835.h> #include <stdio.h> #include <sys/mman.h> #include <fcntl.h> #include <time.h> #include <string.h> #include <unistd.h> // соответствия контактов GPIO и LCD #define LCD_RS RPI_V2_GPIO_P1_11 #define LCD_RESET RPI_V2_GPIO_P1_13 #define RS_CMD 0 #define RS_DATA 1 #define CMD_RESET 0x01 #define CMD_MEMORY_ACCESS_CONTROL 0x36 // Memory Access Control #define CMD_WAKEUP 0x11 // Выход из спящего режима #define CMD_PALETTE 0x3A // Установка цветовой палитры #define CMD_ENABLE 0x29 //Включение дисплея #define CMD_SET_X 0x2A // задаем область по X #define CMD_SET_Y 0x2B // задаем область по Y #define CMD_START_WRITE 0x2C // начало записи в память #define _8_BIT_COLOR 0x02 #define _12_BIT_COLOR 0x03 #define _16_BIT_COLOR 0x05 #define SCREEN_WIDTH 132 #define SCREEN_HEIGHT 176 int init_gpio() { if (!bcm2835_init()) return 0; bcm2835_spi_begin(); bcm2835_spi_setBitOrder(BCM2835_SPI_BIT_ORDER_MSBFIRST); bcm2835_spi_setDataMode(BCM2835_SPI_MODE0); /// CPOL = 0, CPHA = 0, Clock idle low, /// data is clocked in on rising edge, /// output data (change) on falling edge bcm2835_spi_setClockDivider(BCM2835_SPI_CLOCK_DIVIDER_16); ///< 16 = 64ns = 15.625MHz bcm2835_spi_chipSelect(BCM2835_SPI_CS0); /// Select Our Device bcm2835_spi_setChipSelectPolarity(BCM2835_SPI_CS0, LOW); // настроим порты на запись bcm2835_gpio_fsel(LCD_RS, BCM2835_GPIO_FSEL_OUTP); bcm2835_gpio_fsel(LCD_RESET, BCM2835_GPIO_FSEL_OUTP); return 1; } int close_gpio() { bcm2835_spi_end(); bcm2835_close(); } void send_cmd(char cmd) { bcm2835_gpio_write(LCD_RS, RS_CMD); bcm2835_spi_transfer(cmd); } void send_data(char data) { bcm2835_gpio_write(LCD_RS, RS_DATA); bcm2835_spi_transfer(data); } void send_data_array(char* data, int size) { bcm2835_gpio_write(LCD_RS, RS_DATA); bcm2835_spi_transfern(data, size); } void set_draw_area(char x1, char y1, char x2, char y2) { send_cmd(CMD_SET_X); send_data(x1); send_data(x2); send_cmd(CMD_SET_Y); send_data(y1); send_data(y2); } void draw_start() { send_cmd(CMD_START_WRITE); bcm2835_gpio_write(LCD_RS, RS_DATA); } void send_draw_data(char* data, int size) { bcm2835_spi_transfern(data, size); } void reset_LCD() { bcm2835_gpio_write(LCD_RESET, LOW); bcm2835_delay(50); bcm2835_gpio_write(LCD_RESET, HIGH); bcm2835_delay(50); send_cmd(CMD_RESET); } void init_LCD() { reset_LCD(); send_cmd(CMD_MEMORY_ACCESS_CONTROL); send_data(0b00000000); send_cmd(CMD_WAKEUP); bcm2835_delay(20); send_cmd(CMD_PALETTE); send_data(_16_BIT_COLOR); bcm2835_delay(20); send_cmd(CMD_ENABLE); } #define FB_WIDTH 320// 176 #define FB_HEIGHT 240// 144 int main(int argc, char **argv) { if (!init_gpio()) return 1; int smooth = 0; int dynamic_fps = 0; int argn = 1; while(argn < argc) { if(argv[argn][0] == ‘-‘) switch(argv[argn][1]) { case ‘i’: init_LCD(); close_gpio(); printf("lcd initialized\n"); return 0; break; case ‘s’: smooth = 1; break; case ‘d’: dynamic_fps = 1; break; default: printf("Usage: lcd [options]\n"); printf("Options:\n"); printf(" -i initialize lcd (hardware reset)\n"); printf(" -d dynamic FPS (skip same frames)\n"); printf(" -s smooth image (enable basic intrpolation)\n"); return 0; break; } argn++; } ///———————————————— /// draw screen set_draw_area(0, 0, SCREEN_WIDTH — 1, SCREEN_HEIGHT — 1); draw_start(); uint16_t screen[SCREEN_HEIGHT][SCREEN_WIDTH]; uint16_t old_fb[FB_HEIGHT * FB_WIDTH]; int fd_scr = open("/dev/fb0", O_RDONLY); int scr_sz = FB_HEIGHT * FB_WIDTH * 2/*16bit*/; uint16_t* fb_screenshot = mmap(0, scr_sz, PROT_READ, MAP_PRIVATE, fd_scr, 0); // scaling float scale_X = FB_HEIGHT / (float)SCREEN_WIDTH; float scale_Y = FB_WIDTH / (float)SCREEN_HEIGHT; int frame_cnt = 0; struct timespec ts1, ts2; clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts1); for(;;) // forever { if(dynamic_fps) if(memcmp(&old_fb, fb_screenshot, sizeof(old_fb)) == 0) { usleep(10000); continue; } else { memcpy(&old_fb, fb_screenshot, sizeof(old_fb)); } for(int x = 0; x < SCREEN_WIDTH; x++) for(int y = 0; y < SCREEN_HEIGHT; y++) { int fb_x = y * scale_X; int fb_y = x * scale_Y; uint16_t px = fb_screenshot[fb_x + fb_y * FB_WIDTH]; if(smooth) { // look around if((fb_x — 1 >= 0) && (fb_x + 1 < FB_WIDTH) && (fb_y — 1 >= 0) && (fb_y + 1 < FB_HEIGHT)) { for(int dx = -1; dx <= 1; dx++) for(int dy = -1; dy <= 1; dy++) if((dx == 0) ^ (dy == 0)) { uint16_t add_px = fb_screenshot[(fb_x + dx) + (fb_y + dy) * FB_WIDTH]; px = ((px & 0xf7de) >> 1) + ((add_px & 0xf7de) >> 1); /// ^thank you habr => http://habr.ru/p/128773/ } } } screen[y][SCREEN_WIDTH — 1 — x] = (px << 8) | (px >> 8); } send_draw_data((char*)&screen[0][0], sizeof(screen)); /// calc fps frame_cnt++; if(frame_cnt >= 100) { clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts2); float allsec = (ts2.tv_sec — ts1.tv_sec) + (ts2.tv_nsec — ts1.tv_nsec) / 1000000000.0; float fps = frame_cnt / allsec; printf("%f FPS\n", fps); frame_cnt = 0; clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts1); } usleep(1000); } munmap(fb_screenshot, scr_sz); close(fd_scr); close_gpio(); printf("fin\n"); return 0; }
Сборка:
pi@raspberrypi ~ $ gcc -o lcd LPH9157-2_RPI.c -lbcm2835 -lrt -std=gnu99
Запуск:
pi@raspberrypi ~ $ sudo ./lcd -i pi@raspberrypi ~ $ sudo ./lcd -d -s
параметры:
-i — первичная инициализация (дёргаем хардварный reset)
-s — включить сглаживание
-d — динамический fps (одинаковые кадры пропускаются — экономит CPU)
Результат
http://habrahabr.ru/post/251629/
Добавить комментарий