Работаем с LCD дисплеем Siemens C55/A55/A52

Предисловие

В одной из своих разработок мне потребовалось использовать небольшой монохромный графический LCD экран для вывода информации. После изучения доступности различных моделей я пребывал в легком недоумении: все уважаемые компании, продукция которых представлена на рынке электронных компонентов либо имеет заоблачную цену, либо абсолютно неприемлемые габариты (точнее, соотношение "размер модуля"/"размер видимой области"), либо отвратительные характеристики. Поэтому пришлось обратить внимание на дисплеи, продающиеся как запчасти для сотовых телефонов. В качестве запчасти можно купить экран почти к любому более-менее распространенному телефону, но в силу субъективных причин выбор пал на дисплей от Siemens C55. Технической информации по нему, кроме распиновки, в интернете найти не удалось, зато вариантов графической библиотеки для дисплея от Nokia 3310 обнаружилось минимум варианта три. На мое счастье эти дисплеи оказались очень похожими :-)

Поскольку многие данные были получены экспериментальным путем, вся информация выкладывается без претензий на "истину в последней инстанции". Если она кому-то окажется полезной я буду только рад.

Краткое описание LCD Siemens C55/A55/A52

Самым простым этапом в освоении оказалось приобретение дисплеев в компании "Промэлектроника". Оплатил заказ и через неделю забрал дисплеи. Далее - распиновка. Была взята из сервис-мануала по телефону-"донору". В принципе, она совпадает с распиновкой LCD Nokia 3310.

Плоскость координат дисплея	Нумерация контактов разъема	Распиновка

Методами дедукции, профессора тыка и такой-то-матери было выяснено, что в дисплее стоит контроллер PCF8812, или очень на него похожий. Максимальное разрешение для контроллера - 102 х 65 точек. Разрешение LCD Siemens C55 - 101 х 64 точки. В дисплее они используются совершенно непонятным для меня образом: вместо 102 точек отображаются только 101, а один столбец просто не использован (но при адресации памяти контроллера всё-равно существует), что при программировании вызывает некоторые ньюансы. Отстутствие одной строки не так критично и на удобстве программирования не сказывается.

При использовании дисплея следует учесть одну тонкость, оговоренную в даташите на контроллер мелким шрифтом: сигнал сброса должен быть активизирован _ДО_ подачи питания, либо не позже, чем 1 мкс после. То есть, сначала обнуляем RST, а потом подаем VDD!

Физический интерфейс у дисплея проблем не вызывает: классический SPI, работающий только на ввод. Инициализация и вывод информации (когда уже знаешь, как оно должно быть!) тоже просты до безобразия. Картинка четко видна без подсветки. По сравнению с Nokia 3310 - точки мельче, зато их число несколько больше. Цена и на тот, и на другой - 100-200 рублей (на апрель 2007г).

Железо

Для подключения была использована вот такая схема на основе ATmega168. Напряжение VCC подавалось 5 V, несмотря на то, что штатно дисплей должен питаться от 2.9 V. Пока полет нормальный. Да и если верить даташиту на PCF8812 - это вполне допустимо. Пара комментариев к схеме. Несмотря на наличие режима PowerDown в контроллере дисплея, питание на LCD было подано от порта микроконтроллера. Это сделано как раз для того, чтобы можно было сначала активировать сигнал RST, а уже после этого подавать питание. Резистор R1 ограничивает ток заряда конденсатора C2 в момент подачи питания на дисплей. Часовой кварц можно не ставить, мне он был нужен для асинхронного тактирования второго таймера ATmega168. Обвязка вокруг AVCC в-общем то тоже не является необходимой для работы индикатора. Конденсаторы C7 и C8 можно выкинуть, а резистор R4 замкнуть. Разъем XP1 предназначен для подключения программатора. В моем случае использовался AVReal с адаптером Altera Byte Blaster.

Софт

Файл тестовой программы можно скачать отсюда, а скомпилированная прошивка лежит здесь. В этой программе нет графических библиотек, а есть только инициализация и простейший тестовый вывод. В подробные комментарии вдаваться не буду, отмечу лишь основные моменты. Строки типа
#define LCD_RST_DDR DDRD_Bit4
#define LCD_RST_PORT PORTD_Bit4
#define LCD_RST_PIN PIND_Bit4
задают символические имена битам портов, к которым подключен дисплей. Соответственно в тексте программы всегда используются именно они, значения устанавливаются индивидуально для каждого бита даже там, где можно обойтись одной командой пересылки значения в порт: при отладке так удобнее.

В тексте есть также функция для инициализации LCD-дисплея Nokia 3310 с контроллером PCD8544 на борту. Если понадобится - закомментируйте вызов LInitSiemensC55 и раскомментируйте LInitNokia3310. Функция LInitPCF8812 осталась "в наследство". Назначение функций:
void LSend ( unsigned char, char ); - пересылка байта в дисплей. От второго параметра зависит, что передается, команда или данные.
void LOn(void); - подача питания на дисплей.
void LReset (void); - сброс дисплея
void LInitSiemensC55(void); - инициализация дисплея Siemens
void LInitNokia3310(void); - инициализация дисплея Nokia
void LInitPCF8812(void); - инициализация контроллера PCF8812 (аналогична C55)
void LTestOut(void); - вывод тестовой картинки
void SInit(void); - инициализация SPI микроконтроллера
void Delay(unsigned int); - задержка, при тактовой частоте 8МГц - параметр определяет время задержки в микросекундах
void Delay2(unsigned int); - то же, но в миллисекундах
Поскольку требовалась максимально гарантированная инициализация, многие задержки в реально работающем устройстве можно убрать. Кроме того SPI инициализирован на самую медленную из возможных скоростей работы. Это тоже целесообразно изменить. Особо отметить нужно строки инициализации параметров "Internal HV-gen", "Set Vop" и "Bias". От них, грубо говоря, зависит контрастность изображения и в конечном итоге видимость изображения в принципе. Если дисплей вообще ничего не будет показывать, или показывать очень слабо - нужно увеличивать значение Vop и Bias (за подробностями отсылаю к даташиту, который есть на странице по ссылке выше). Если экран становится черным - эти значения нужно уменьшать.

Самой большой неприятностью для меня явилось то, что у дисплея остутствуют какие бы то ни было статусные регистры, доступные для чтения. Поэтому признаком корректного подключения и работы по SPI может служить напряжение на выводе 7 дисплея. Это напряжение должно меняться, когда в инициализации меняется значение "Set Vop" и "Bias" и, частично, "Internal HV-gen".

Вот что должно получиться на экране

Если кто всерьёз решит использовать приведённый выше исходник, могу порекомендовать убрать лишние задержки, которые были использованы при отладке для вящей надёжности. Либо, что намного правильнее, переписать функции на режим работы с прерыванием от SPI. Не самая простая задача, но оправданная. Хотя при использовании ATmega168 (ATmega88) основная неприятность всё же в том, что видеобуфер съедает почти всю имеющуюся в микроконтроллере SRAM.

20 апреля 2007

P.S. При программировании следует учесть, что пикселы на этом дисплее либо не строго квадратные, либо размещены с разным шагом по X и по Y, соотношение X/Y ~= 19/20, что заметно при отрисовке окружностей, если смотреть под прямым углом. Если смотреть с "естественного" для сотовика направления - получается как раз окружность :)

Добавлено 3 мая 2007

Существенное дополнение!

По ссылке автор утверждает следующее: "...но там маленькая ошибка в исходнике,не включен PRS для контрллера LCD. Не буду спорить может другие дисплей и без него работают но у меня из двух LCD ни один не показывал пока не включил PRS." Я не проверял, но возможно он прав!

Добавлено 14 декабря 2018