控制電子紙 2.7inch e-Paper HAT (B)

此為三色電子紙, 白底黑字和紅字, 透過 SPI 傳輸
它的解析度為 176x264, 對 MCU 來說蠻大的
一張單色圖要佔用 5.6K 的空間, 雙色則是 11.3K, 低價的 MCU 裝不了幾張
我們將從 PC 透過 UART 設定 NUC131 控制它, 所有圖從電腦傳
用本實驗室第 18 號板 WT-18 進行操作

模組背面的樣子：


若要拆解後應用, 可用紅外線拆焊台的預熱功能加熱到 100~150 度即可軟化背膠：

熱風槍應該也行, 只是我手邊有更好的工具所以就用了

拆下後面板背面的樣子：


由於需要大量資料傳輸, 買回來後沒東西測, 於是就這樣丟著, 一放就是五個月
結果五個月後拿起來看：

邊緣好像有點掉漆, 不知道為什麼, 總之, 還是用看看

官方資料：2.7inch e-Paper HAT (B)

這是 B 版, 原先的版本只有黑白
這些應該都是第二代產品了, 我有買過第一代：


背面：


背面角落：


相近型號：em027as011 em027as012 em027bs013

How to Drive an Electronic Paper Display (EPD) with EFM32

這裡有篇介紹應該是第一代：

How to Use an E-Paper Display in Embedded Applications

注意他固定電子紙的電路板, 上面密密麻麻的一堆料
第一代的外部元件很多, 要一堆電容和好幾顆 FET 開關某些腳, 很麻煩
第二代雖然還是需要不少電容, 但至少控制線只需要六條
所以第一代我就留著做紀念了, 太麻煩根本不想用, 當初印象中那片還要破千的
我是有備料, 但要動手時猶豫了...我真的要為它付出這麼多代價嗎?
現在第二代連板子一起出只要 700 元有找, 差真多

接著是我們的控制板 WT-18：


電路圖：wt-18.pdf

韌體源碼：wt-18-src.zip

ubuntu 用 B 版電子紙控制程式：wt-18-epaper.zip


韌體編譯燒錄同前篇： 在 ubuntu 上開發 nuvoton m051 實驗板

只是 openocd 要小改, NUC131 這顆 MCU 並不在 openocd 列表中, 燒 flash 時會有問題：

> flash write_image erase test.bin 0                
auto erase enabled
Device ID: 0x10013110
NuMicro flash driver: Failed to detect a known part

auto_probe failed

無法燒錄, 認不到 flash, 改這個只要把標紅色的 ID 複製下來然後新增到列表中
修改：openocd-code/src/flash/nor/numicro.c

static const struct numicro_cpu_type NuMicroParts[] = {
    /*PART NO*/     /*PART ID*/ /*Banks*/
    /* NUC100 Version B */
    {"NUC100LD2BN", 0x10010004, NUMICRO_BANKS_NUC100(64*1024)},
...
    /* NUC131 */
    {"NUC131SD2AE" , 0x10013110, NUMICRO_BANKS_NUC100(64*1024)},

    {"UNKNOWN"     , 0x00000000, NUMICRO_BANKS_NUC100(128*1024)},
};

加一筆資料到 NuMicroParts 這陣列中, 加在 "UNKNOWN" 項目之前任意地方都可
然後重新編譯即可使用

新唐 1xx 系列 Cortex-M0 MCU 的 UART 似乎有使用上的限制, 這次實驗才發現
由於用 UART 多所以買了片 FTDI 的 4-port USB to UART：

這片買回來沒幾小時就被我玩壞XD
想改 micro usb, 結果接反, 把穩壓燒了, 一開始以為晶片掛了
但我沒有長時間反接, 我認為 FTDI 那顆不會那麼容易壞, 查了一下發現穩壓開路
換一顆就 OK 了, 接上新唐 MCU 發現 FTDI 發出的資料 MCU 可以正確解讀
但是 MCU 返回回應時 FTDI 收到亂碼, 可是同樣韌體沒改換成 PC 內建 UART 就正常
新唐 1xx MCU UART 收發每個 byte 間都要有一點 delay, 可能是這造成, 有相容性議題
更正：這是我韌體配置錯, 把這行刪掉： UART0->LCR |= UART_LCR_PBE_Msk; // enable parity
FTDI 那顆確定沒燒, 不是我玩壞才不通的, 我用 STM32 去收發是正常的, 它沒壞

不過現在新電腦幾乎沒有 UART 了, 晶片有也不會引出, 除非特殊市場用
所以我們還是要面對這事實, 實驗手邊的產品有一顆可以：PL2303
這顆 USB serial 是以前 Linux 很早就內建驅動的產品, 所以以前我都認這顆
這顆的線材現在還買得到, 而我有買晶片回來做板子：


WT-06 線路圖：


WT-07 線路圖：


有需要的用戶也可以自己搞, 這板子的原型還在, 2011 年製：

還能用, 而且還是用單面板製做
只是可惜他們沒有一對多的產品, 要 4-port 的話只能裝 hub + 4 顆晶片, 麻煩

另外還有, ubuntu 約 17.10 左右開始似乎 UART 開始啟用 DMA
意思就是就算寫程式時是一個一個 byte 塞, 間隔太短的話還是會 DMA 發送
DMA 發送的意思就是每個 byte 會緊接在一起出去......看看上面的議題應該就知道...
對, 新唐 MCU 一樣是收不到, 所以發送每個 byte 之間還要 delay, usleep(100) 即可
唉, 就便宜貨嘛, 湊合著用XD 不知道他們家 4xx 系列有沒有改進
各家 MCU 多少都有點 bug, 只是看影響程度, 雖然對我們這應用影響蠻大的...
但板子都做了, 用唄！這板子算是過渡期產品, 因為要快速對傳資料應該用 USB
更正：DMA 發送 OK, 拿掉 parity 配置即可
但考慮到 USB 韌體很花時間, 換成 ARM 系列的 USB 學習至少要一個月
時程太長, 只好先用這個 UART 方案頂一下

接著回到電子紙, 用 WT-18 這樣接：


我沒有接 BUSY 線, WT-18 韌體目前沒有做 GPIO input 功能
雖然不難但是懶！反正 sleep 等一下就行了XD 如果是 MCU 直接控制, 這隻腳必須接上
接好線後用 wt-18-epaper.zip 裡的工具, 先編譯：

gcc epaper-b-img.c -o epaper

然後執行

./epaper /dev/ttyUSB0 img.bmp

ttyUSB 是連接的 serial port, bmp 檔則是顯示的影像
顯示影像是一張 176x264 的 24-bit BMP 檔案, 用 gimp 輸出時務必這樣選：


我的程式只是很簡單的從 BMP header 標記的圖檔起始位址去撈資料
判斷紅色的就丟紅色圖檔緩衝, 判斷黑色的就丟黑色圖檔緩衝
處理後就直接丟出去了, 因此檔案格式不能複雜, 影像尺寸和解析度也必須相符
可參考源碼的 img_read() 內容, 很簡單, 所以不容錯！
從影像尺寸應該可以發現這是一張原生直的電子紙, 雖然示範時我們都是橫著放
文字顏色判斷有做寬範圍, 但如果要顯示清晰, 建議還是在繪製文字時選不要反鋸齒
gimp 輸入文字時請選這樣：


程式初始化寫在 epd_init(), 一開始抄錯範例, 用到不是 B 版的範例程式
結果寫進去變這樣：

紅色變淡, 無法蓋過黑色, 後來程式修正後還是有殘影, 然後斷電放個兩三個小時後才恢復
看來不當操作有可能會損壞面板, 以前的 LCD 螢幕也是如此, 所以發現異常馬上斷電
不要電一直送一直盯著看, 拍照下來慢慢想就是了, 錯誤狀態一直送電可能會損壞面板

epd_init() 裡塞了很多數據, 用戶就乖乖照抄就是了
那應該是模組商找控制器供應商支援的, 我們不需要知道內容
程式完成初始化後開始發送影像, 發送後觸發控制器更新面板, 等待完成, 然後休眠
面板更新畫面時的過程請見影片： MAH02151.mp4
它需要 16 秒的時間更新畫面！有夠久！
我看過黑白的電子紙大概一秒內就能完成, 這三色要 16 秒也太久！
這看來應用範圍大概就是貨架標籤而已了, 這拿來當電子書的話用戶會靠杯的

紅色字細看：


黑色字細看：


看起來黑色顯示比較銳利, 紅色邊緣比較糊, 但顏色還算鮮艷
真的是貨架標籤適用, 特價時可標紅字
只是雖然這電子紙和舊版相對較便宜, 但報價仍然算高, 如果是用在一般賣場
標籤電子紙比貨架上的飲料還貴上 10 倍好像怪怪的喔?XD
如果說自動更新可以節省人力, 但是放貨到架上還是要人力啊, 感覺沒有賺
如果是工廠貨架應該會偏好 NFC, 貼上就能用, 靠近就能掃, 不需要光線
所以......這個做完還是就放著吧, 不知道能幹麻
有空再找個更新比較快的黑白電子紙來玩


更新完成後放著就會一直維持畫面, 不用插電, 這是電子紙的特色, 而且可以維持非常久
圖中文字是某站的廚文, 別小看一句詢問大家看法的問句, 它可以輕易的激怒某些人XD
效果就像在蘋果車禍新聞下留言 "重機不該上國道" 一樣, 會怎樣? 自己試試就知道！XD
該站是我最後一個持續快速 F5 (重新載入網頁) 的網站, 但是 2017 年初開始實行言論管制
發罵菜桶的, 罵吸獨的, 罵甲甲的言論會遭刪除, 亮 IP, 或是鎖 IP, 罵中國和 KMT 的就沒事
管理員深綠, 所以我就撤除快速 F5, 目前我沒有快速 F5 的網站, 可謂 F5-free
現在都是想到才點開網站, 看到那種言論管制我還以為兩岸已經統一了

扯遠了, 這張 WT-18 目前所有功能都驗過了, 雖然那個 UART 有點問題, 但其他的就都能用
測過 485：

不過這只是實驗用, 因為 485 就是 UART 改差動傳輸而已
這原本是要接工控設備, 但計畫 GG 了, 留著測試用
因為是 UART 轉的, 所以......那個連續傳輸的議題會完美繼承XD
既然是 UART 轉的如果有需要 485 買個轉接頭就是了, 除非遇到單工問題
485 的收發器會靠一隻腳來判斷是收還是發, 買轉接頭就是讓它自動判斷
如果用戶遭遇這隻腳判斷失誤的問題解不了, 那就需要透過 MCU 轉發
或是訊息夾上 CRC, 錯了重發就是了


CAN 也能用, 這板子電路沒問題, 韌體功能也都有做