| 180円で買ったグラフィック液晶を動かす 大阪・日本橋のデジットの店頭に1個180円で液晶モジュールが 山積みされていました。動くのか、動かせるのか、わかりませんでしたが 2個買ってみました。 |
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こんな風に売られていました | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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実は、JN3XBYさんが買われていましたので私もつきあい（？）で 買ったのです。さっそくBLOGに書かれています。 （http://jn3xby.sblo.jp/） うまくいきそうな気配がしたので、私は20MHzクロックのATmega168に 繋ぎ追試しました。 回路図です↓ LCDとAVRの結線はJN3XBYさんと同じにしました。 |
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| マイナス電源（約-12V）が必要なのでAVRで矩形波を出力し、コッククロフトウォルトン回路で 作っています。（コンデンサは0.1μFの積セラです） JN3XBYさんがBASICコンパイラで書かれた千鳥のブロックパターン表示を アセンブラで書き直しました。うまくいきました。↓ |
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タイミングは↓でうまくいくようです。データはCPの立ち下がりエッジで取り込まれます。 （書きにくかったので省略しました） |
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一応のメドがついたので、実用的なソフトを考えてみました。 このLCDモジュールは横128ドット・縦64ラインのグラフィックタイプ です。表示部分はおおよそ、60mm×30mmです。秋月電子で売って いるキャラクタタイプの16文字2行のモジュール（SC1602B）の表示部分は 65mm×16mmですから、横幅は少し小さく、高さは2倍ほどということに なります。 表示バッファ（VRAM）は内蔵されておらず、横１ライン（128ビット）分の シフトレジスタに書き込むことで、１ラインだけ表示されます。64ライン全てに 表示するには、常に１ラインずつ書き込みを続ける必要があります。 ちょうどアナログテレビのスキャンと同じような感じです。 書き続ける速度が遅いと、画面がチラつきます。だいたい、１秒間に 30回以上、１画面分書くといいようです。 次に、VRAMです。VRAMはAVR側で持たなければなりません。 128ドット×64ラインですから（128÷8）×64＝1024バイトあれば いいわけです。ところがATmega168の内蔵メモリはちょうど1024 バイトしかないのです。これでは、プログラムを動かすための ワークエリア（スタックとか変数の領域）が全く確保できません。 内蔵RAMが1024バイトよりも多いAVRはあることはありますが 64ピンの大きなパッケージのAVRになってしまいます。LCDの 制御線は4ビット、マイナス電源生成用に1ビット、外部との通信用に2ビット あればいいので、64ピンのAVRを使うのはもったいねー！ということ になります。 ということで、しょうがないので、LCDの64ラインのうち、最下行の １ラインは表示しないことにしました。VRAMは、 （128÷8）×63＝1008バイト でいいことになります。ワークエリア として16バイト確保できました。ちょっとワークエリアが少ないのですが 何とかこれでやってみます。 |
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| psetルーチン（任意の場所に点を打つ）ができたので試運転。 リサージュ図形がうまく表示されました。（データはPCから送っています） （ちょっとLCDの表面にキズが付いています---180円のジャンクですから．．．） |
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| もっと悪ノリして猫を表示。（まあ、何とかわかる程度ですね） |
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LCDに送っているドットクロック（CP）を観測しています。 1.25MHzぐらいです。 8ビット毎にやや遅延があります。VRAMから１バイトずつLOAD してくるからです。テレビではないので書き込み速度にバラつきが あっても大きな問題はありません。 |
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時間軸を延ばしてみました。 ラインとラインの間にずいぶん時間があります。 これは、LCDのスキャンは割込でやっていますので、 少し間を取って、通常処理ができるようにしてあるの です。 ラインとラインの間隔は400μ秒、 実際の１ラインのスキャン時間は100μ秒程度ですから AVRの処理能力の1/4をスキャンに費やしていることになります。 １ライン約400μ秒、63ラインで、約25m秒です。 １秒間に約40回、画面を更新していることになります。 これでLCDのチラつきはほとんど感じません。 |
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表示例です。 |
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横8dot×縦13dot "JR3KBU"の文字間を0、1、2dotと変えてみました。 "K"を1dot下にズラしながら表示しました。 "egg" "pen" など、小文字の"g"や"p"が流麗です。 せっかくのグラフィックLCDなので5×7フォントは使わないように しました。このフォントで14文字4行が表示できます。 |
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横8dot×縦13dot 横10dot×縦16dot 横12dot×縦18dot （中抜き文字） |
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横10dot×縦23dot （中抜き文字） 横16dot×縦20dot （中抜き文字） を表示した後で、 横16dot×縦29dot （中抜き文字） を重ねて表示してみました。 |
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横16dot×縦39dot （中抜き文字） 横29dot×縦39dot （中抜き文字） |
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これらのフォントは「UHF」フォントといいます。 足立 裕司さんのおつくりになったフォントです。 英字の小文字が流麗だと思います。 フォントをAVRマイコンに組み込むことを快く了承して いただきました。 |
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ソフトウェア \180の液晶モジュールにAVR（ATmega168）を接続して文字や 画像を表示できるようにしたものです。既述のように、AVRのRAMを かなり無理して使っていますので、スタックメモリの余裕がほと んどありません。なるべくメモリを消費しないように変数として レジスタを駆使していますので、アプリケーションプログラムを さらに作るのは苦しいです。（メモリがあと数十バイトでもあれば かなり楽なのですが...） ということでアプリケーションプログラムは他のマイコンなど にやってもらって、本装置は、表示装置に徹することにしました。 外部からは非同期通信で表示コマンドを受け取ります。 PCと繋ぐ場合は上のようにインバータが必要ですが、マイコンと 繋ぐ場合は不要で直結できます。現状はHC04タイプのインバータ を使うというインチキインターフェースで115.2kbsで順調に動作して います。 |
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本装置はコマンドを受信後、ACK（バイナリで3）を送信します。 ホスト側では、ACKを受信してから次のコマンドを送って下さい。 本装置は受信バッファが4バイトしかないのでホストからどんどん コマンドを送られると処理が追いつかなくなって変になります。 xは0〜127、yは0〜62 の範囲の整数です。値のチェックはしていないので 気を付けて下さい。VRAMのすぐ後ろはスタックエリアなので変な値にすると 暴走します。 dは、各フォントの最初の文字をゼロとして、順番に1,2,3、、、と数えます。 これも値のチェックをしていないので、変な値にすると、めちゃくちゃな文字が 表示されます。Ｏコマンドで１文字出力した後、次に表示する位置は自動的に １文字分進み（右に移動し）ます。 また特別に、d=$FFにすると、文字は表示せず、文字の位置だけ１文字分進みま す。スペース文字に似ていますが、VRAMをスペースで埋めるわけではなく、 単に位置が右に進むだけです。透明なスペース文字と考えて下さい。 dのどんな値がどんな文字に該当するかは、フォントの種類によります。ほんとは ASCIIコードの文字にすればいいのですが、ROM領域に限りがあり、大きなフォント ほど、定義している文字は少なくなっています。それを以下に示します。 |
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フォント種類＝０、１、２はASCIIコードで表示可能な文字全部を網羅しています。 単純にASCIIコードから$21を引いた値をOコマンドで送ってやればOKです。 !"# $%&'()*+,-./ 0123456789:;<=>? @ABCDEFGHIJKLMNO PQRSTUVWXYZ[/]^_ `abcdefghijklmno pqrstuvwxyz{|}〜 フォント種類＝３は、上記から｀a以降を抜いたものです。 英小文字＋αが無くなったものです。 フォント種類＝４、５、６、７は数字だけです。 これで、ATmega168の16kバイトのROMがほぼいっぱいになっています。 （コード部は1kバイト、フォントが15kバイト） フォントはどのようなサイズでもOKです。もちろん表示エリア（128×63）以内で。 フォントを定義するインデックス部があり、そこにフォントデータの先頭アドレス、 フォントの横、縦の大きさなどを書いておけばよいのです。最大で16種類まで。 またひとつのフォントで定義できる文字は254文字までです。（$FFは透明スペースなので） BMPファイルを読んで、AVRのアセンブラソース（.DB文の塊）を出力する ユーティリティも作りました。 制御の概略 VRAMの構成を説明します。VRAMと言ってもソフトウェア的な定義ですので どのようにしてもいいのです。ただ、スキャンをしなければならないのでスキャン がし易いような構成にします。 |
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| 上の図はVRAMをバイト単位に見たところです。横に16バイト連なったものです。 数字はVRAMのアドレスです。（実際はオフセットがあります） ラインがひとつ下はアドレスが+16されることになります。（当たり前か） |
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| １バイト毎に注目すると、上のようになっています。左端がLSBになっています。 １バイトで８個の点を示します。横に16バイト連なっていますから 8×16=128個の 点を示すことになります。 |
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| 上はフォントデータの例です。簡単のため、横を８ドットとしました。 フォントデータはROMにあります。ROMにあるフォントデータをVRAMに転送すれば そのフォントが表示できます。（これも当たり前か） |
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| 上の図は最も簡単な転送です。VRAMにぴったり収まる（バイトとバイトの境にならない）場合です。 フォントデータの０番目のデータ（１バイト＝８ドット） → VRAMの１７番地 フォントデータの１番目のデータ（１バイト＝８ドット） → VRAMの３３番地 フォントデータの２番目のデータ（１バイト＝８ドット） → VRAMの４９番地 ・ ・ ・ というように、フォントデータのアドレスを＋１しながら、VRAMのアドレスは＋１６ していきます。 |
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| 上の図は、VRAMのバイトの境にまたがる場合です。かなり複雑になります。 フォントデータの０番目のデータ（１バイト＝８ドット）の左２ビット → VRAMの１７番地の右２ビット フォントデータの０番目のデータ（１バイト＝８ドット）の右６ビット → VRAMの１８番地の左６ビット フォントデータの１番目のデータ（１バイト＝８ドット）の左２ビット → VRAMの３３番地の右２ビット フォントデータの１番目のデータ（１バイト＝８ドット）の右６ビット → VRAMの３４番地の左６ビット フォントデータの２番目のデータ（１バイト＝８ドット）の左２ビット → VRAMの４９番地の右２ビット フォントデータの２番目のデータ（１バイト＝８ドット）の右６ビット → VRAMの５０番地の左６ビット ・ ・ ・ という感じです。 |
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まだ途中です。また続きを書きます．．． ソフトももうちょっと整理してからダウンロードできるようにします．．． |
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