🚢 👲 👁‍🗨 एक रंग एलसीडी को टच स्क्रीन के साथ माइक्रोकंट्रोलर से कनेक्ट करना 🧚🏽 ♠️ 👩🏻‍🚒

शुभ दोपहर, हब्र। आज मैं माइक्रोकंट्रोलर को रंग एलसीडी-संकेतक के कनेक्शन के बारे में कुछ अनुभव साझा करना चाहता हूं। इस विषय को पहले से ही हब ( http://habrahabr.ru/post/139384/ ) पर उठाया गया है, इसलिए इस पोस्ट को मेरे सम्मानित सहयोगियों द्वारा पहले से लिखे गए एक अतिरिक्त के रूप में माना जा सकता है।

शुरुआत में संदर्भित पोस्ट में, SPI इंटरफ़ेस के माध्यम से जुड़े एलसीडी संकेतकों पर चर्चा की गई है। यह कनेक्शन विधि सरल है, लेकिन केवल एक ही नहीं है। कई संकेतकों में "ऑन बोर्ड" केवल एक सरलीकृत नियंत्रक होता है जिसमें छवि को संग्रहीत करने के लिए मेमोरी नहीं होती है, और इसलिए छवि के निरंतर अद्यतन की आवश्यकता होती है। इस तरह के संकेतक इलेक्ट्रॉनिक गैजेट्स में हर जगह उपयोग किए जाते हैं, और उनके कामकाज के लिए एक विशेष एलसीडी नियंत्रक की आवश्यकता होती है, जिसे माइक्रोकंट्रोलर में बनाया गया है। इस तरह के एक संकेतक का एक उदाहरण मल्टी-इनो टेक्नोलॉजी द्वारा निर्मित MI0350CT-3 है। यह रंग एलसीडी का एक काफी विशिष्ट प्रतिनिधि है, जिसका रिज़ॉल्यूशन 320 * 240 और प्रतिरोधक सेंसर है।
इसलिए, हमें कुछ समस्या है। प्रत्येक पिक्सेल को 32-बिट मान (केवल 24 उपयोग किए जाते हैं, लेकिन डेटा 4-बाइट सीमाओं पर संरेखित होता है) द्वारा मेमोरी में दर्शाया जाता है। कुल मिलाकर, एक वीडियो पेज के तहत हमें 320 * 240 * 4 = 307200 बाइट्स = 300 KB रैम की आवश्यकता होती है। प्रत्येक माइक्रोकंट्रोलर में मेमोरी की इतनी मात्रा नहीं होती है। इसलिए, एक नियम के रूप में, एलसीडी को काम करने के लिए एक बाहरी मेमोरी की आवश्यकता होती है, और इसलिए एक माइक्रोकंट्रोलर चिप पर एक बाहरी मेमोरी कंट्रोलर।
निष्पक्षता में, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यदि आप 24 पिक्सेल प्रति पिक्सेल नहीं, बल्कि एक छोटे रंग की गहराई का उपयोग करते हैं, तो स्मृति आकार की आवश्यकताओं को कम किया जा सकता है, लेकिन दूसरी ओर, हम सिस्टम मेमोरी में कई वीडियो पेज रखना चाह सकते हैं ताकि उनके बीच शीघ्रता से स्विच किया जा सके। । हम इस विषय पर बाद में लौटेंगे।
एक उदाहरण के रूप में, एक एलसीडी को LPC2478 माइक्रोकंट्रोलर से कनेक्ट करने पर विचार करें। यह एनएक्सपी माइक्रोकंट्रोलर्स (एआरएम 7 कोर पर, और आधुनिक कॉर्टेक्स एम 3 पर नहीं) का थोड़ा पुराना प्रतिनिधि है, लेकिन हमारे उद्देश्यों के लिए यह आवश्यक नहीं है। इस माइक्रोकंट्रोलर में वह सब कुछ है जो आपको चाहिए: एक बाहरी मेमोरी कंट्रोलर (SRAM और SDRAM दोनों को जोड़ने की क्षमता के साथ), और एक एलसीडी कंट्रोलर बहुत लचीली सेटिंग्स की संभावना के साथ।
प्रयोगों के लिए, मैंने 512Kx8 बिट की क्षमता के साथ LPC2478 माइक्रोकंट्रोलर, एक K6R4008V1D-TI10 स्टेटिक मेमोरी चिप (CMOS SRAM) के अलावा, SK-MLPC2478 बोर्ड का उपयोग किया है। पूर्वोक्त MI0350CT-3 संकेतक बोर्ड से जुड़ा है।
एक और नुकसान है: इस सूचक को लगभग 20 वी के वोल्टेज पर 20 एमए के आउटपुट वर्तमान के साथ एक स्रोत की आवश्यकता होती है। एमए। यदि लोड जुड़ा नहीं है, तो कनवर्टर आउटपुट वोल्टेज (यू ओ = 20 वी) के स्थिरीकरण के मोड में संचालित होता है। कनवर्टर सर्किट को अंजीर में दिखाया गया है। 1. बूस्टर कनवर्टर के संचालन और गणना के सिद्धांत पर यहां विचार नहीं किया जाएगा, इस विषय में रुचि रखने वाले लोग MC34063A चिप के लिए प्रलेखन का उल्लेख कर सकते हैं।

अंजीर। 1. वोल्टेज कनवर्टर।

आइए हम इस प्रकार के एलसीडी के कनेक्शन और संचालन पर संक्षेप में विचार करें। एलसीडी रंग की जानकारी के लिए 24 संकेतों का उपयोग करता है, क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर दालों के लिए पिक्सेल तुल्यकालन, HSINK और VSINC संकेतों के लिए एक CLK संकेत। इसके अलावा, संकेतक में सहायक रजिस्टर, #RESET सिग्नल और DEN (डेटा सक्षम) सिग्नल सेट करने के लिए SPI इंटरफ़ेस है। इस मामले में एसपीआई इंटरफ़ेस डिस्प्ले कंट्रोलर के लिए एक छवि को संचारित करने के लिए नहीं है, बल्कि सहायक रजिस्टरों को कॉन्फ़िगर करने के लिए है। ये रजिस्टर आपको संकेतक के संचालन के मोड का चयन करने की अनुमति देते हैं, चमक, इसके विपरीत और अन्य मापदंडों को समायोजित करते हैं। हालाँकि, संकेतक नियंत्रण रजिस्टरों को डिफ़ॉल्ट रूप से वांछित स्थिति में सेट किया जाता है, और यदि हम उन्हें बदलने नहीं जा रहे हैं, तो एसपीआई संकेतों को केवल अनदेखा किया जा सकता है। #RESET सिग्नल को केवल निष्क्रिय (एकल) स्थिति में सेट किया जा सकता है। भविष्य में, हमें इसकी आवश्यकता नहीं है।
इसलिए, इस प्रकार के संकेतक के काम करने के लिए आवश्यक मुख्य संकेत हैं: डेटा सिग्नल जो आरजीबी प्रारूप में वर्तमान पिक्सेल रंग, सीएलके घड़ी सिग्नल, ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज तुल्यकालन संकेतों, और एक डेटा रिज़ॉल्यूशन सिग्नल के बारे में जानकारी लेते हैं। समय चार्ट पर विचार करें।

अंजीर। 2. एलसीडी में डेटा ट्रांसमिशन का समय आरेख।

अंजीर में। 2 सबसे बड़ी "बड़े पैमाने पर" डेटा ट्रांसफर टाइमिंग आरेख दिखाता है जो एक छवि लाइन के डेटा ट्रांसमिशन का चित्रण करता है। ट्रांसमिशन सीएलके सिग्नल के किनारे पर होता है, और एक उच्च डेन डेटा रिज़ॉल्यूशन सिग्नल के साथ होता है। पारेषण RGB प्रारूप में होता है, जबकि Data0 - Data7 बिट्स नीले, Data8 - Data15 बिट्स से हरे, Data16-Data23 से लाल के अनुरूप होता है।
स्ट्रिंग डेटा ट्रांसमिट करने से पहले और डेटा ट्रांसमिट करने के बाद, "खाली", गैर-जानकारी वाले दालों CLK डाला जाता है। लाइन फीड क्षैतिज सिंक्रोनाइज़ेशन पल्स HSYNC (LCD_LP) से पहले है।
सूचक की घड़ी आवृत्ति 6.4 मेगाहर्ट्ज है (इसे कम किया जा सकता है, लेकिन फिर फ़्रेम का झिलमिलाहट ध्यान देने योग्य हो जाता है)।

अंजीर। 3. एलसीडी में फ्रेम ट्रांसमिशन का समय आरेख

एलसीडी में फुल फ्रेम ट्रांसमिशन के समय आरेख को अंजीर में दिखाया गया है। 3. फ्रेम का संचरण 13 "खाली" लाइनों के साथ शुरू होता है, फिर छवि के साथ 240 लाइनें, उसके बाद फिर से "खाली" लाइनें। फ़्रेम ट्रांसमिशन एक ऊर्ध्वाधर सिंक पल्स के साथ शुरू होता है।
हम माइक्रोकंट्रोलर से एक प्रतिरोधक सेंसर भी कनेक्ट करते हैं। इस कनेक्शन का विवरण नीचे दिया जाएगा।
मैं सूचक को माइक्रोकंट्रोलर से कनेक्ट करने का पूर्ण आरेख नहीं दूंगा, इसकी स्पष्टता के कारण, मैं केवल संकेतक पिन और नियंत्रक पिन के बीच पत्राचार की एक तालिका दूंगा।

तालिका 1. एलसीडी संकेतों और नियंत्रक आउटपुट के पत्राचार

संकेत	SK-MLPC2478 (कनेक्टर X6)	एलसीडी पिन	माइक्रोकंट्रोलर पोर्ट	टिप्पणी
GND	1	५३, ५४		पृथ्वी
+ 5 वी	2	-		उपयोग नहीं किया
DATA6	3	18		डेटा
+3.3 वी	4	४१, ४२		भोजन
एलसीडी सीएलके में	5	-		उपयोग नहीं किया
डेटा 7	6	19		डेटा
डेटा 19	7	31		डेटा
डेटा 18	8	30		डेटा
डेटा 22	9	34		डेटा
डेटा २३	10	35		डेटा
डेटा 20	11	32		डेटा
डेटा 21	12	33		डेटा
डेटा 14	13	26		डेटा
डेटा 15	14	27		डेटा
डेटा 12	15	24		डेटा
डेटा 13	16	25		डेटा
डेटा 11	17	23		डेटा
डेटा 10	18	22		डेटा
दाता १	19	13		डेटा
दाता ०	20	12		डेटा
दाता ९	21	21		डेटा
डेटा 8	22	20		डेटा
डेटा 17	23	29		डेटा
डेटा 16	24	28		डेटा
एलसीडी ले	25	-		उपयोग नहीं किया
एलसीडी PWR	26	-		उपयोग नहीं किया
एलसीडी एफ.पी.	27	37		ऊर्ध्वाधर सिंक
एलसीडी सीएलके	28	38		संकेतक घड़ी
एलसीडी एल.पी.	29	36		क्षैतिज सिंक
एलसीडी ENAB	30	52		डेटा रिज़ॉल्यूशन
डेटा 5	31	17		डेटा
डेटा 4	32	16		डेटा
डेटा 3	33	15		डेटा
दाता २	34	14		डेटा
SPENA	35	43	P0.20	SPI इंटरफ़ेस, सीरियल पोर्ट डेटा सक्षम करें
-	36	-		उपयोग नहीं किया गया
#RESET	37	6	P0.19	रीसेट
-	38	-		उपयोग नहीं किया गया
SPCK	39	49	P0.17	एसपीआई इंटरफ़ेस, सीरियल पोर्ट घड़ी
SPDA	40	50	P0.18	एसपीआई इंटरफ़ेस, सीरियल डेटा
यू	कनेक्टर X7.15	8	AD0 / P0.23	प्रतिरोधक सेंसर
XR	कनेक्टर X7.13	9	AD1 / P0.24	प्रतिरोधक सेंसर
वाई.डी.	कनेक्टर X7.10	10	P0.26	प्रतिरोधक सेंसर
एक्स्ट्रा लार्ज	कनेक्टर X7.12	11	P0.25	प्रतिरोधक सेंसर

हम उपकरण लेआउट को इकट्ठा करते हैं (चित्र 4-6):

अंजीर। 4. डिवाइस लेआउट बोर्ड

अंजीर। 5. डिवाइस लेआउट (आंशिक रूप से इकट्ठे)

अंजीर। 6. डिवाइस असेंबली का लेआउट

अब जब सब कुछ जुड़ा हुआ है, तो आप कोड लिखना शुरू कर सकते हैं। बाहरी SRAM मेमोरी को कॉन्फ़िगर और टेस्ट करने के लिए पहली चीज़:

// Init SDRAM controller // Enable EMC clock PCONP_bit.PCEMC = 1; EMCSTATICWAITRD0 = 0x00000001; EMCSTATICWAITPG0 = 0x00000000; EMCSTATICWAITWR0 = 0x00000000; EMCSTATICWAITTURN0 = 0x00000000; EMCCONTROL = 1; // enable EMC

SRAM परीक्षण:

 char SRAM_Test(void) { // 32 bits access for (Int32U i = 0; i < 0x80000; i+=sizeof(Int32U)) { *(Int32U*)(((Int32U)SRAM_BASE_ADDR)+i) = i; } for (Int32U i = 0; i < 0x80000; i+=sizeof(Int32U)) { if (*(Int32U*)(((Int32U)SRAM_BASE_ADDR)+i) != i) { printf("Verification error on address : 0x%x\n",(Int32U)SRAM_BASE_ADDR+i); return(FALSE); } } return TRUE; }

यह समझा जाना चाहिए कि बाहरी मेमोरी का प्रदर्शन एक महत्वपूर्ण कारक है। वास्तव में, हमारे मामले में डेटा स्ट्रीम Fclk * N है, जहां Fclk सूचक की घड़ी आवृत्ति है, N 1 पिक्सेल के लिए आवंटित मेमोरी में बाइट्स की संख्या है। कुल हमें 6.4 * 10 ^ 6 * 4 = 25.6 एमबी / एस मिलता है। 8-बिट इंटरफ़ेस के साथ मेमोरी के लिए, इसका मतलब अधिकतम अधिकतम 39 ns का स्वीकार्य समय है। 16 या 32-बिट इंटरफ़ेस के साथ मेमोरी का उपयोग करके और उपयोग की गई रंग की गहराई को कम करके मेमोरी प्रदर्शन आवश्यकताओं को कम किया जा सकता है।
हम संकेतक डॉक्यूमेंट के अनुसार संकेत अवधि निर्धारित करते हुए, एलसीडी को कॉन्फ़िगर करते हैं:

 // Init GLCD cotroller PCONP_bit.PCLCD = 1; // enable LCD controller clock CRSR_CTRL_bit.CrsrOn = 0; // Disable cursor LCD_CTRL_bit.LcdEn = 0; // disable GLCD controller LCD_CTRL_bit.LcdBpp= 5; //2bpp // 24 bpp LCD_CTRL_bit.LcdTFT= 1; // TFT panel LCD_CTRL_bit.LcdDual=0; // single panel LCD_CTRL_bit.BGR = 0; // normal output LCD_CTRL_bit.BEBO = 0; // little endian byte order LCD_CTRL_bit.BEPO = 0; // little endian pix order LCD_CTRL_bit.LcdPwr= 0; // disable power // init pixel clock LCD_CFG_bit.CLKDIV = SYS_GetFsclk() / (Int32U)C_GLCD_PIX_CLK; LCD_POL_bit.BCD = 1; // bypass inrenal clk divider LCD_POL_bit.CLKSEL = 0; // clock source for the LCD block is HCLK LCD_POL_bit.IVS = 1; // LCDFP pin is active LOW and inactive HIGH LCD_POL_bit.IHS = 1; // LCDLP pin is active LOW and inactive HIGH // LCD_POL_bit.IPC = 1; // data is driven out into the LCD on the falling edge LCD_POL_bit.IPC = 0; // data is driven out into the LCD on the rising edge LCD_POL_bit.PCD_HI = 0; // // LCD_POL_bit.PCD_LO = 0; // LCD_POL_bit.IOE = 0; // active high LCD_POL_bit.CPL = C_GLCD_H_SIZE-1; // init Horizontal Timing LCD_TIMH_bit.HBP = C_GLCD_H_BACK_PORCH - 1; LCD_TIMH_bit.HFP = C_GLCD_H_FRONT_PORCH - 1; LCD_TIMH_bit.HSW = C_GLCD_H_PULSE - 1; LCD_TIMH_bit.PPL = (C_GLCD_H_SIZE/16) - 1; // init Vertical Timing LCD_TIMV_bit.VBP = C_GLCD_V_BACK_PORCH; LCD_TIMV_bit.VFP = C_GLCD_V_FRONT_PORCH; LCD_TIMV_bit.VSW = C_GLCD_V_PULSE; LCD_TIMV_bit.LPP = C_GLCD_V_SIZE - 1; // Frame Base Address doubleword aligned LCD_UPBASE = (Int32U)GetVramAddr() & ~7UL;

अब हम ROM में परीक्षण चित्र लिखते हैं और इसे RAM में कॉपी करते हैं:

अंजीर 7. परीक्षण चित्र

तस्वीर को एक अहस्ताक्षरित int [240] [320] सरणी के रूप में दर्ज किया गया है, और बाहरी मेमोरी (0x800x) के आधार पते पर कॉपी किया गया है।
माइक्रोकंट्रोलर में निर्मित एलसीडी सपोर्ट मैकेनिज्म का संचालन इस तथ्य में होता है कि डेटा को रैम से डीएमए कंट्रोलर द्वारा पढ़ा जाता है और एलसीडी कंट्रोलर को खिलाया जाता है, जहां कर्सर की छवि सुपरिंपल होती है और डेटा एलसीडी इनपुट को खिलाया जाता है। इसके अलावा, एलसीडी नियंत्रक प्रति पिक्सेल 1 से 8 बिट तक मोड के लिए पैलेट समर्थन प्रदान कर सकता है। पैलेट को माइक्रोकंट्रोलर में 256 16-बिट रजिस्टरों के रूप में लागू किया गया है और इस प्रकार, 16-बिट (5 बिट्स / रंग + कुल तीव्रता का 1 बिट) को 8-बिट रंग की मैपिंग प्रदान करता है।
कर्सर में दो 32-बिट रजिस्टरों का एक अलग पैलेट है, यह 24-बिट रंग स्थान में कर्सर की एक मोनोक्रोम छवि प्रदान करता है। कर्सर 64x64 पिक्सेल या आकार में 32x32 पिक्सेल हो सकता है, और इसमें कर्सर छवि और छवि उलटा मुखौटा दोनों शामिल हैं।
अब आप परीक्षण कार्यक्रम चला सकते हैं और परिणाम देख सकते हैं।

अंजीर। 8. काम का नतीजा।

प्रतिरोधक सेंसर कनेक्शन

एक प्रतिरोधक सेंसर के संचालन का सिद्धांत व्यापक रूप से जाना जाता है (जो लोग इसके बारे में परिचित नहीं हैं वे इसे देख सकते हैं, उदाहरण के लिए, यहां http://ru.wikipedia.org/wiki/Touch स्क्रीन )। इसलिए, हम सेंसर को माइक्रोकंट्रोलर से जोड़ने के विवरण के लिए तुरंत आगे बढ़ते हैं। यह डिवाइस चार-तार सेंसर का उपयोग करता है। कनेक्शन आरेख अंजीर में दिखाया गया है। 9।

अंजीर। 9. माइक्रोकंट्रोलर के लिए प्रतिरोधक सेंसर का कनेक्शन आरेख।

इस संबंध में अंतर्निहित विचार इस प्रकार है। माइक्रोकंट्रोलर का प्रत्येक पिन निम्नलिखित राज्यों में से एक में हो सकता है: एक तार्किक 0 के साथ आउटपुट, एक लॉग के साथ आउटपुट। 1, एक इनपुट (यानी, वास्तव में, एक असंबद्ध आउटपुट), और एक इनपुट को एक रोकनेवाला के माध्यम से आपूर्ति वोल्टेज तक खींच लिया गया। YU और XL पिन भी ADC इनपुट के रूप में काम कर सकते हैं।
दबाने के निर्देशांक निर्धारित करने की पूरी प्रक्रिया सशर्त रूप से तीन चरणों में विभाजित की जा सकती है। पहले चरण में, संवेदक जिस निष्कर्ष से जुड़ा हुआ है वह निम्न स्थिति में है: (छवि 10)।

अंजीर। 10. दबाने के निर्देशांक का निर्धारण। चरण 1

जब सेंसर फिल्मों को छोटा किया जाता है, तो माइक्रोकंट्रोलर के इनपुट पर एक लॉग सिग्नल प्राप्त होता है। 0, और प्रोग्राम चरण 2 में आगे बढ़ता है, दबाने के एक्स-समन्वय का निर्धारण करता है (छवि 11)। इसके बाद चरण 3 है, y- समन्वय का निर्धारण। (अंजीर। 12)।

अंजीर। 11. दबाने के एक्स-समन्वय का निर्धारण।

अंजीर। 12. दबाने के y- समन्वय का निर्धारण।

बेशक, दबाने के निर्देशांक की गणना के लिए एल्गोरिथ्म में "संपर्क" (सेंसर फिल्मों) की उछाल का दमन शामिल होना चाहिए।
एकल माप के साथ, निर्देशांक निर्धारित करने की सटीकता बहुत कम होगी, माप का शोर इस तथ्य को जन्म देगा कि कर्सर संपर्क के बिंदु के आसपास के क्षेत्र में जोरदार उतार-चढ़ाव करेगा। इसलिए, किसी प्रकार के फ़िल्टरिंग एल्गोरिथ्म का उपयोग करना बहुत ही वांछनीय है, उदाहरण के लिए एक माध्य फ़िल्टर ( http://en.wikipedia.org/wiki/Median_filter )।
ADC कोड में परिणाम प्राप्त करने के बाद, इसे सामान्य रैखिक परिवर्तनों (कुल्हाड़ी + बी) का उपयोग करके स्क्रीन निर्देशांक में बदल दिया जाता है, जहां सेंसर को कैलिब्रेट करके और गुणांक की गैर-वाष्पशील मेमोरी में संग्रहीत करके गुणांक a और b को ढूंढना होगा। अंजीर में। 13. एक उदाहरण अंशांकन स्क्रीन प्रदान की जाती है।

अंजीर। 13. अंशांकन स्क्रीन।

अंजीर। 14. एलसीडी पर अंशांकन स्क्रीन।

बाहरी नियंत्रक का उपयोग करके टच स्क्रीन को कनेक्ट करना भी संभव है, उदाहरण के लिए, XPT2046।
नमूना कार्यक्रम के लिए पूर्ण स्रोत कोड यहां से डाउनलोड किया जा सकता है: https://bitbucket.org/arktur04/lcd-demo (IAR विकास पर्यावरण)।

डाक में उल्लिखित प्रलेखन के लिंक:
1. बहु-इनो डिस्प्ले MI0350CT-3 http://www.displayfuture.com/engineering/specs/TFT/MI0350CT-3.pdf
2. पल्स वोल्टेज कनवर्टर MC34063A http://www.fairchildsemi.com/ds/MC/MC33063A.pdf
3.माइक्रो कंट्रोलर LPC2478 http://www.ru.nxp.com/products/microcontrollers/arm7/lpc2400/LPC2478.html
4. XPT2046 प्रतिरोधक सेंसर नियंत्रक http://www.dzsc.com/uploadfile/company/785710/20111014212155973.pdf

एक रंग एलसीडी को टच स्क्रीन के साथ माइक्रोकंट्रोलर से कनेक्ट करना

प्रतिरोधक सेंसर कनेक्शन

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