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AIR32F103(十一) 在AIR32F103上移植微雪墨水屏驅動

2023-03-11 07:00:27 作業系統

目錄

  • AIR32F103(一) 合宙AIR32F103CBT6開發板上手報告
  • AIR32F103(二) Linux環境和LibOpenCM3專案模板
  • AIR32F103(三) Linux環境基于標準外設庫的專案模板
  • AIR32F103(四) 27倍頻216MHz,CoreMark跑分測驗
  • AIR32F103(五) FreeRTOSv202112核心庫的集成和示例代碼
  • AIR32F103(六) ADC,I2S,DMA和ADPCM實作的錄音播放功能
  • AIR32F103(七) AIR32F103CBT6/CCT6啟用96K記憶體
  • AIR32F103(八) 集成Helix MP3解碼庫播放MP3
  • AIR32F103(九) CAN總線的通信和ID過濾機制及實體
  • AIR32F103(十) 在無系統環境和FreeRTOS環境集成LVGL
  • AIR32F103(十一) 在AIR32F103上移植微雪墨水屏驅動

電子墨水屏 Electronic Paper, Digital Paper

電子墨水屏又稱電子紙, 其結構是兩片基板, 上面分布著微小透明顆粒, 顆粒是一種帶正負電的黑色, 紅色和白色粒子密封于內部液態微膠囊. 不同顏色的帶電粒子會因施加電場的不同, 朝不同的方向運動，在顯示屏表面呈現出黑或白, 紅或白的效果, 這樣，在電子紙的表面就可以顯示出圖案和文字, 視覺效果與紙張極為類似, 不發光, 只有畫素顏色變化時(例如從黑轉到白)才耗電, 掉電后屏上畫面仍保留, 這個特性使其特別適合于在路牌, 標簽, 價簽這樣的場合使用. 但是這個特性也會帶來一些副作用, 例如長時間展示同一畫面, 會導致顯示顆粒老化, 畫面不易清除, 以及重繪慢等情況. 在長時間不使用時, 建議清屏(白屏)后再斷電, 放置時顯示面朝上. 如果需要長時間展示一個畫面, 最好設定為每隔數小時重繪一次, 級訓老化.

之前在合宙上買了一片1.54寸的墨水屏一直在吃灰, 這次趁點亮的機會把AIR32F103上的驅動示例給做了.

微雪驅動庫

微雪可能是因為墨水屏才被大家熟知, 其實這家做了相當多的電路模塊, 主要做外銷, 國內了解的比較少.

他們維護了一個品類眾多(45種)的墨水屏型號串列, 在 GitHub 上有一個專門的代碼倉庫

https://github.com/waveshare/e-Paper

微雪的這個驅動庫代碼質量還是不錯的. 里面帶了針對 RaspberryPi, Arduino 和 STM32 的驅動, STM32的這個驅動, 用的硬體是 STM32F103ZET6, 遷移到AIR32F103很方便.

驅動庫當前支持以下的45種墨水屏型號, 從1.54寸到7.5寸, 其命名方式是 1N54 代表 1.54英寸, 如果同一尺寸有多個, 用 B, C, D, V2, V3 等后綴區分.

EPD_1IN54
EPD_1IN54B_V2
EPD_1IN54B
EPD_1IN54C
EPD_1IN64G
EPD_2IN7_V2
EPD_2IN7
EPD_2IN7B_V2
EPD_2IN7B
EPD_2IN9_V2
EPD_2IN9
EPD_2IN9B_V3
EPD_2IN9BC
EPD_2IN9D
EPD_2IN13_V2
EPD_2IN13_V3
EPD_2IN13
EPD_2IN13B_V3
EPD_2IN13B_V4
EPD_2IN13BC
EPD_2IN13D
EPD_2IN36G
EPD_2IN66
EPD_2IN66B
EPD_3IN0G
EPD_3IN7
EPD_3IN52
EPD_4IN01F
EPD_4IN2
EPD_4IN2B_V2
EPD_4IN2BC
EPD_4IN37G
EPD_5IN65F
EPD_5IN83_V2
EPD_5IN83
EPD_5IN83B_V2
EPD_5IN83BC
EPD_7IN3F
EPD_7IN3G
EPD_7IN5_HD
EPD_7IN5_V2
EPD_7IN5
EPD_7IN5B_HD
EPD_7IN5B_V2
EPD_7IN5BC

將微雪驅動庫移植到AIR32F103

添加驅動庫代碼

將微雪倉庫匯出, 需要的部分都在 STM32/STM32-F103ZET6/User 目錄下, 將其中代碼部分復制到AIR32F103的庫目錄下, 形成目錄結構為

Libraries
├── AIR32F10xLib
├── CMSIS
├── Debug
├── DeviceSupport
├── EPaper
│    ├── Config            # 組態檔
│    ├── e-Paper           # 對應每一個型號的 .c 和 .h 檔案, 驅動的核心
│    ├── Examples          # 對應每一個型號的測驗示例, 都實作了 EPD_test(void) 這個方法
│    ├── Fonts             # 字體, 5個英文字體, 2個中文字體(只是少數幾個漢字)
│    └── GUI               # 點線面的繪制方法

因為目的是要在 GNU GCC 下使用 Makefile 編譯, 所以有些地方需要優化一下

  1. 將目錄重命名一下, e-Paper 改為 Lib
  2. 將 Debug.h 洗掉, 其內容集成到 DEV_Config.h
  3. 將 DEV_Config.c 和 DEV_Config.h 的公用部分(固定部分)提取為 EPD_Common.c 和 EPD_Common.h, 放到 Lib 下
  4. 將 DEV_Config.h 中的配置部分提出來創建 EPD_Config_Template.h, 這個檔案在創建專案時, 可以更名為 EPD_Config.h 放到專案目錄下.

變成這樣的結構

├── EPaper
│    ├── EPD_Config_Template.h
│    ├── Examples
│    ├── Fonts
│    ├── GUI
│    └── Lib

進一步將每一個型號提取為宏, 然后對 Lib 和 Examples 下的每個驅動和測驗 c 檔案, 增加宏判斷

#ifdef EPD_1IN54

...

#endif

這樣可以在 EPD_Config.h 中使用宏配置啟用哪一個型號, 例如對于合宙這塊1.54的屏, 只需要啟用 1N54 這個宏

/**
 * Uncomment the part number to enable
*/

// #define EPD_1IN02
// #define EPD_1IN54_V2
#define EPD_1IN54
// #define EPD_1IN54B_V2
// #define EPD_1IN54B
// #define EPD_1IN54C
// #define EPD_1IN64G
...
...
// #define EPD_7IN5B_V2
// #define EPD_7IN5BC

這樣編譯時未啟用的型號, 其驅動和測驗會直接跳過

修改 Makefile

編輯專案模板的 Makefile, 增加配置項, y 代表啟用墨水屏驅動

# Build with Waveshare e-paper lib, y:yes, n:no
USE_EPAPER    ?= y

以及對應的編譯包含項, 這里使用的是修改過名稱后的目錄名

ifeq ($(USE_EPAPER),y)
CDIRS   += Libraries/EPaper/Lib \
      Libraries/EPaper/Examples \
      Libraries/EPaper/Fonts \
      Libraries/EPaper/GUI

INCLUDES  += Libraries/EPaper/Lib \
      Libraries/EPaper/Examples \
      Libraries/EPaper/Fonts \
      Libraries/EPaper/GUI
endif

驅動墨水屏的示例專案

硬體部分

  • AIR32F103CBT6, 墨水屏驅動編譯完只有30多KByte, 所以用哪個型號都可以
  • 合宙的1.54寸墨水屏. 如果使用其它墨水屏, 記得修改啟用對應的宏

接線是典型的 SPI 接線方式, 和普通LCD一樣, 但是沒有背光, 增加了一個 Busy 腳

 * Waveshare 1.54' E-Paper Demo
 * 
 * AIR32        E-Paper
 * - PA2        BUSY
 * - PA3        CS
 * - PA4        DC(Data/Command)
 * - PA5        SCK/SCL
 * - PA6        RES
 * - PA7        SI/SDA
 * - GND        GND
 * - 3.3V       VCC

軟體部分

設定 EPD_Config.h

  1. 將 EPD_Config_Template.h 復制到專案目錄下, 更名為 EPD_Config.h 并打開編輯
  2. 啟用 EPD_1IN54, 將其反注釋
  3. EPD_DEBUG設為1, 可以開啟串口日志輸出
  4. 定義 RESET, DC, CS, BUSY 這幾個 GPIO 對應的 PORT和 PIN, 這些 PIN 腳隨后需要在程式中初始化
  5. 定義幾個關鍵方法的宏

/**
 * Uncomment to enable the part
*/
// #define EPD_1IN02
// #define EPD_1IN54_V2
#define EPD_1IN54
// #define EPD_1IN54B_V2
// ...
// #define EPD_7IN5BC

#define EPD_DEBUG 1

/**
 * e-Paper GPIO
 */
#define EPD_RST_PIN     GPIOA, GPIO_Pin_6
#define EPD_DC_PIN      GPIOA, GPIO_Pin_4
#define EPD_CS_PIN      GPIOA, GPIO_Pin_3
#define EPD_BUSY_PIN    GPIOA, GPIO_Pin_2

/**
 * GPIO read and write
 */
#define EPD_Digital_Write(_pin, _value) GPIO_WriteBit(_pin, _value =https://www.cnblogs.com/milton/archive/2023/03/11/= 0? Bit_RESET:Bit_SET)
#define EPD_Digital_Read(_pin)          GPIO_ReadInputDataBit(_pin)
#define EPD_SPI_WriteByte(_value)       SPI_TxRx(_value)
#define EPD_Delay_ms(__xms)             Delay_Ms(__xms)

#endif

初始化外設

因為是示例專案, 就不單獨分檔案了, 都添加到 main.c.

初始化普通 GPIO, PA2是輸入, PA3, PA4, PA6 都是輸出

void APP_GPIO_Config(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_6;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
  GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_6);

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
  GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);
}

初始化SPI1, 這里用 PA5作為SCL, PA7作為SDA

void APP_SPI_Config(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  SPI_InitTypeDef  SPI_InitStructure;

  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE);

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

  GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7);

  SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_1Line_Tx;
  SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master;
  SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b;
  SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_Low;
  SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_1Edge;
  SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft;
  SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_8;
  SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB;
  SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 0;
  SPI_Init(SPI1, &SPI_InitStructure);

  SPI_Cmd(SPI1, ENABLE);
}

對應 EPD_Config.h 中的 EPD_SPI_WriteByte() 宏定義, 創建 SPI 的位元組讀寫方法

uint8_t SPI_TxRx(uint8_t data)
{
  uint8_t retry = 0;
  while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_TXE) == RESET && ++retry);
  SPI_I2S_SendData(SPI1, data);
  while (SPI_I2S_GetFlagStatus(SPI1, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET && ++retry);
  return SPI_I2S_ReceiveData(SPI1);
}

運行驅動測驗

在 main() 中初始化后直接呼叫微雪自帶的測驗函式. 這個測驗會寫入圖, 然后寫入文字, 區域重繪, 最后清屏, 進入睡眠.

int main(void)
{
  //...

  APP_GPIO_Config();
  APP_SPI_Config();

  EPD_test();

  while (1);
}

遇到的問題

字體編譯錯誤

原驅動庫中文使用的是 GB2312 的編碼, 而我在 Ubuntu 下肯定是不用 GBK 的, 所以會亂碼, 我把這部分都改成 UTF-8 了, 因此對應的漢字的位元組數也從2變成了3, 需要做對應的修改

fonts.h

typedef struct
{
  unsigned char index[3];                                  //<-- 從 2 改成 3
  const char matrix[MAX_HEIGHT_FONT*MAX_WIDTH_FONT/8];
} CH_CN;

GUI_Paint.c

void Paint_DrawString_CN(UWORD Xstart, UWORD Ystart, const char * pString, cFONT* font,
                        UWORD Color_Foreground, UWORD Color_Background)
{
//...

            /* Point on the next character */
            p_text += 3;                                  //<-- 從 2 改成 3
//...

原先的字體定義方式為

/*--  文字:  好  --*/
/*--  微軟雅黑12;  此字體下對應的點陣為：寬x高=16x21   --*/
{"好",
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x30,0x00,0x73,0xFF,0x70,0x0F,0xFE,0x1E,
0x7E,0x3C,0x6E,0x38,0xEE,0x30,0xEF,0xFF,0xFC,0x30,0x7C,0x30,0x38,0x30,0x3E,0x30,
0x7E,0x30,0xE0,0x30,0xC1,0xF0,0x00,0x00,0x00,0x00},

這種初始化賦值應該是 ARM GCC 支持, 但是 GUN GCC 不支持, 編譯會報錯, 兩個struct成員變數不能用同一個花括號, 需要改為

  /*--  文字:  好  --*/
/*--  微軟雅黑12;  此字體下對應的點陣為：寬x高=16x21   --*/
{
  index:"好",
  matrix: {
    0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x30,0x00,0x73,0xFF,0x70,0x0F,0xFE,0x1E,
    0x7E,0x3C,0x6E,0x38,0xEE,0x30,0xEF,0xFF,0xFC,0x30,0x7C,0x30,0x38,0x30,0x3E,0x30,
    0x7E,0x30,0xE0,0x30,0xC1,0xF0,0x00,0x00,0x00,0x00}
},

或者下面這種形式

  /*--  文字:  好  --*/
/*--  微軟雅黑12;  此字體下對應的點陣為：寬x高=16x21   --*/
{
  "好",
  {
    0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x30,0x00,0x73,0xFF,0x70,0x0F,0xFE,0x1E,
    0x7E,0x3C,0x6E,0x38,0xEE,0x30,0xEF,0xFF,0xFC,0x30,0x7C,0x30,0x38,0x30,0x3E,0x30,
    0x7E,0x30,0xE0,0x30,0xC1,0xF0,0x00,0x00,0x00,0x00}
},

經過以上的修改, 就可以正常編譯了.

示例專案源代碼

代碼已經提交到 GitHub 倉庫

https://github.com/IOsetting/air32f103-template/tree/master/Examples/NonFreeRTOS/SPI/Waveshare_1N54_E-Paper

將目錄下的檔案復制替換掉 User 目錄下的檔案, 再編輯 Makefile, 開啟 EPaper 庫就能編譯.

如果需要驅動其它型號的墨水屏, 編輯 EPD_Config.h 將#define EPD_1IN54注釋掉, 再將需要啟用的型號取消注釋即可.

轉載請註明出處，本文鏈接：https://www.uj5u.com/caozuo/546405.html

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    uj5u.com 2023-04-12 09:59:50 more
  • 解決linux系統的kdump服務無法啟動的問題

    問題：專案麒麟系統服務器的kdump服務無法啟動，沒有相關日志無法定位問題。 1、查看服務狀態是關閉的，重啟系統也無法啟動 systemctl status kdump 2、修改grub引數，修改“crashkernel”為“512M（有的機器數值太大太小都會導致報錯，建議從128M開始試，或者加個 ......

    uj5u.com 2023-04-12 09:59:01 more
  • 你是不是暴露了？

    作者：袁首京 原創文章，轉載時請保留此宣告，并給出原文連接。 如果您是計算機相關從業人員，那么應該經歷不止一次網路安全專項檢查了，你肯定是收到過資訊系統技術檢測報告，要求你加強風險監測，確保你提供的系統服務堅實可靠了。 沒檢測到問題還好，檢測到問題的話，有些處理起來還是挺麻煩的，尤其是線上正在運行的 ......

    uj5u.com 2023-04-05 16:52:56 more
  • 細節拉滿，80 張圖帶你一步一步推演 slab 記憶體池的設計與實作

    1. 前文回顧 在之前的幾篇記憶體管理系列文章中，筆者帶大家從宏觀角度完整地梳理了一遍 Linux 記憶體分配的整個鏈路，本文的主題依然是記憶體分配，這一次我們會從微觀的角度來探秘一下 Linux 內核中用于零散小記憶體塊分配的記憶體池 —— slab 分配器。 在本小節中，筆者還是按照以往的風格先帶大家簡單 ......

    uj5u.com 2023-04-05 16:44:11 more

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