Książka jest praktycznym przewodnikiem po sterownikach wyświetlaczy alfanumerycznych i graficznych, stosowanych w popularnych wyświetlaczach LCD, OLED i VFD. Na potrzeby książki autor przygotował i opisał bibliotekę graficzną libd (dostępna bezpłatnie), której zadaniem jest ułatwienie stosowania modułów wyświetlaczy w praktycznych aplikacjach. Oprogramowanie jest dostępne w wersjach dla mikrokontrolerów z rodzin: AVR, LPC2000 i STR91x.
Książka może spełniać rolę podręcznika dla inżynierów, studentów i hobbystów zajmujących się elektroniką, którzy chcą poznać współczesne technologie wyświetlania i wygodnie stosować nowoczesne wyświetlacze we własnych aplikacjach.


Spis treści
Wstęp ................................................................................................................................................... 9
1. Elementy optoelektroniczne............................................................................................. 11
1.1. Rys historyczny ............................................................................................................. 12
1.2. Technologia VFD .......................................................................................................... 20
1.2.1. Struktura i zasada działania VFD ...............................................................................20
1.2.2. Sposób zasilania VFD ................................................................................................21
1.2.3. Sposób sterowania VFD .............................................................................................23
1.2.4. Systematyka wyświetlaczy VFD................................................................................24
1.2.5. Kolorowe VFD i filtry ................................................................................................27
1.2.6. Zalety i wady VFD .....................................................................................................27
1.3. Technologie LCD .......................................................................................................... 28
1.3.1. Ciekłe kryształy ..........................................................................................................28
1.3.2. Własności fizyczne ciekłych kryształów ...................................................................30
1.3.3. Struktura i zasada działania modulatora TN ..............................................................31
1.3.4. Pasywne wyświetlacze TN-LCD ...............................................................................33
1.3.5. Zaawansowane, pasywne wyświetlacze LCD............................................................34
1.3.6. Statyczny sposób sterowania LCD.............................................................................35
1.3.7. Multipleksowany sposób sterowania LCD ................................................................37
1.3.8. Aktywne matryce LCD ..............................................................................................41
1.3.9. Podział LCD ze względu na sposób oświetlenia........................................................43
1.3.10. Elementy podświetlające dla LCD .............................................................................45
1.3.11. Parametry LCD ..........................................................................................................47
1.3.12. Zalety i wady LCD .....................................................................................................50
1.4. Technologie OLED ....................................................................................................... 50
1.4.1. Podstawy działania diod OLED .................................................................................50
1.4.2. Struktury diod OLED .................................................................................................52
1.4.3. Pasywne matryce OLED ............................................................................................53
1.4.4. Aktywne matryce OLED............................................................................................54
1.4.5. Zalety i wady OLED ..................................................................................................56
2. Sterowniki alfanumeryczne ............................................................................................. 57
2.1. HD44780......................................................................................................................... 58
2.1.1. Własności ...................................................................................................................58
2.1.2. Kompatybilność .........................................................................................................59
2.1.3. Interfejs ......................................................................................................................59
2.1.4. Protokół komunikacyjny ............................................................................................60
2.1.5. Funkcjonalność ..........................................................................................................60
2.1.6. Sekwencja inicjalizacji ...............................................................................................64
2.1.7. Możliwe konfiguracje matrycy ..................................................................................65
4 Spis treści
2.2. ST7036 ............................................................................................................................ 66
2.2.1. Własności ...................................................................................................................66
2.2.2. Kompatybilność .........................................................................................................67
2.2.3. Interfejs ......................................................................................................................67
2.2.4. Protokół komunikacyjny ............................................................................................68
2.2.5. Funkcjonalność ..........................................................................................................69
2.2.6. Sekwencja inicjalizacji ...............................................................................................74
2.2.7. Możliwe konfiguracje matrycy ..................................................................................75
2.3. M66004 ........................................................................................................................... 75
2.3.1. Własności ...................................................................................................................75
2.3.2. Interfejs ......................................................................................................................76
2.3.3. Protokół komunikacyjny ............................................................................................76
2.3.4. Funkcjonalność ..........................................................................................................76
2.3.5. Sekwencja inicjalizacji ...............................................................................................79
3. Sterowniki graficzne ........................................................................................................... 81
3.1. KS0108/7B ..................................................................................................................... 82
3.1.1. Własności ...................................................................................................................82
3.1.2. Kompatybilność .........................................................................................................82
3.1.3. Interfejs ......................................................................................................................82
3.1.4. Protokół komunikacyjny ............................................................................................83
3.1.5. Funkcjonalność ..........................................................................................................83
3.1.6. Sekwencja inicjalizacji ...............................................................................................85
3.1.7. Możliwe konfiguracje matrycy ..................................................................................86
3.2. SED1520 ......................................................................................................................... 86
3.2.1. Własności ...................................................................................................................86
3.2.2. Kompatybilność .........................................................................................................86
3.2.3. Interfejs ......................................................................................................................87
3.2.4. Protokół komunikacyjny ............................................................................................88
3.2.5. Funkcjonalność ..........................................................................................................88
3.2.6. Sekwencja inicjalizacji ...............................................................................................90
3.2.7. Możliwe konfiguracje matrycy ..................................................................................91
3.3. KS0713 ........................................................................................................................... 92
3.3.1. Własności ...................................................................................................................92
3.3.2. Kompatybilność .........................................................................................................92
3.3.3. Interfejs ......................................................................................................................93
3.3.4. Protokół komunikacyjny ............................................................................................94
3.3.5. Funkcjonalność ..........................................................................................................95
3.3.6. Sekwencja inicjalizacji ...............................................................................................98
3.3.7. Możliwe konfiguracje matrycy ..................................................................................99
5
Spis treści
3.4. T6963C ......................................................................................................................... 100
3.4.1. Własności .................................................................................................................100
3.4.2. Kompatybilność .......................................................................................................100
3.4.3. Interfejs ....................................................................................................................100
3.4.4. Protokół komunikacyjny ..........................................................................................101
3.4.5. Organizacja pamięci .................................................................................................102
3.4.6. Funkcjonalność ........................................................................................................106
3.4.7. Sekwencja inicjalizacji .............................................................................................109
3.5. PCD8544 ...................................................................................................................... 110
3.5.1. Własności .................................................................................................................110
3.5.2. Kompatybilność .......................................................................................................110
3.5.3. Interfejs ....................................................................................................................110
3.5.4. Protokół komunikacyjny ..........................................................................................111
3.5.5. Funkcjonalność ........................................................................................................111
3.5.6. Sekwencja inicjalizacji .............................................................................................114
4. Interfejsy ............................................................................................................................... 115
4.1. Interfejs równoległy typu 6800 ................................................................................. 116
4.1.1. Budowa interfejsu ....................................................................................................116
4.1.2. Przebiegi czasowe ....................................................................................................116
4.1.3. Wariant 4-bitowy ......................................................................................................117
4.2. Interfejs równoległy typu 8080 ................................................................................. 118
4.2.1. Budowa interfejsu ....................................................................................................118
4.2.2. Przebiegi czasowe ....................................................................................................118
4.3. Prosty interfejs szeregowy ......................................................................................... 119
4.3.1. Budowa interfejsu ....................................................................................................120
4.3.2. Przebiegi czasowe ....................................................................................................120
Interfejs I2C .................................................................................................................. 121
4.4.
4.4.1. Budowa interfejsu ....................................................................................................121
4.4.2. Przebiegi czasowe ....................................................................................................122
4.5. Interfejs SPI .................................................................................................................. 126
4.5.1. Budowa interfejsu ....................................................................................................126
4.5.2. Przebiegi czasowe ....................................................................................................127
5. Biblioteka libd ..................................................................................................................... 129
5.1. Język i kompatybilność .............................................................................................. 130
5.2. Budowa ......................................................................................................................... 130
5.3. Interfejs API ................................................................................................................. 131
5.3.1. Disp_init ...................................................................................................................134
5.3.2. Disp_update..............................................................................................................134
6 Spis treści
5.3.3. Disp_flush_buffer ....................................................................................................134
5.3.4. Disp_set_input_mode ...............................................................................................135
5.3.5. Disp_set_update .......................................................................................................135
5.3.6. Disp_get_update .......................................................................................................135
5.3.7. Disp_get_error..........................................................................................................135
5.3.8. Disp_get_ovf ............................................................................................................136
5.3.9. Disp_set ....................................................................................................................136
5.3.10. Disp_set_cur .............................................................................................................136
5.3.11. Disp_set_cur (2) .......................................................................................................136
5.3.12. Disp_clr_txt ..............................................................................................................136
5.3.13. Disp_clr_graph .........................................................................................................137
5.3.14. Disp_clr ....................................................................................................................137
5.3.15. Disp_set_cxy ............................................................................................................137
5.3.16. Disp_get_cxy............................................................................................................137
5.3.17. Disp_get_cx..............................................................................................................137
5.3.18. Disp_get_cy..............................................................................................................137
5.3.19. Disp_move_txt_cur ..................................................................................................138
5.3.20. Disp_move_txt_window ..........................................................................................138
5.3.21. Disp_scroll_txt_window ..........................................................................................138
5.3.22. Disp_scroll_window ................................................................................................138
5.3.23. Disp_ret_cur .............................................................................................................138
5.3.24. Disp_putc .................................................................................................................139
5.3.25. Disp_getc..................................................................................................................139
5.3.26. Disp_puts..................................................................................................................139
5.3.27. Disp_puts_const .......................................................................................................139
5.3.28. Disp_gets ..................................................................................................................139
5.3.29. Disp_set_ctempl .......................................................................................................140
5.3.30. Disp_set_ctempl_const ............................................................................................140
5.3.31. Disp_set_ctempl (2) .................................................................................................141
5.3.32. Disp_set_ctempl_const (2) .......................................................................................141
5.3.33. Disp_get_ctempl ......................................................................................................142
5.3.34. Disp_get_ctempl (2) .................................................................................................142
5.3.35. Disp_set_pxy ............................................................................................................142
5.3.36. Disp_get_pxy ...........................................................................................................143
5.3.37. Disp_get_px .............................................................................................................143
5.3.38. Disp_get_py .............................................................................................................143
5.3.39. Disp_putp .................................................................................................................143
5.3.40. Disp_getp .................................................................................................................143
5.3.41. Disp_hlineto .............................................................................................................144
7
Spis treści
5.3.42. Disp_vlineto .............................................................................................................144
5.3.43. Disp_lineto ...............................................................................................................144
5.3.44. Disp_line ..................................................................................................................144
5.3.45. Disp_box ..................................................................................................................145
5.3.46. Disp_circle ...............................................................................................................145
5.3.47. Disp_put_picture ......................................................................................................145
5.3.48. Disp_put_picture_const............................................................................................146
5.3.49. Disp_get_picture ......................................................................................................146
5.3.50. Disp_set_cg_mode ...................................................................................................146
5.3.51. Disp_set_power ........................................................................................................147
5.3.52. Disp_set_contrast .....................................................................................................147
5.3.53. Disp_set_contrast (2) ...............................................................................................147
5.3.54. Disp_set_contrast (3) ...............................................................................................147
5.4. Interfejs HAL ............................................................................................................... 148
5.4.1. disable_interrupts .....................................................................................................148
5.4.2. revert_interrupts .......................................................................................................148
5.4.3. delay_ms ..................................................................................................................148
5.4.4. delay_dus..................................................................................................................148
5.4.5. delay_us....................................................................................................................149
5.4.6. delay_500ns..............................................................................................................149
5.4.7. release .......................................................................................................................149
5.4.8. get_const ..................................................................................................................149
5.4.9. init_ports ..................................................................................................................149
5.4.10. chg_dir_db................................................................................................................150
5.4.11. write_db....................................................................................................................150
5.4.12. read_db .....................................................................................................................150
5.5. Konfiguracja................................................................................................................. 150
5.5.1. Konfiguracja platformy ............................................................................................150
5.5.2. Konfiguracja wyświetlacza ......................................................................................152
5.6. Korzystanie z bibliotek libd....................................................................................... 153
5.6.1. Struktura katalogowa projektów demonstracyjnych ................................................154
5.6.2. Kompilacja projektów demonstracyjnych................................................................154
5.6.3. Źródło bibliotek libd i warunki ich używania ..........................................................156
Dodatki .......................................................................................................................................... 157
Dodatek A. Zasilanie i interfejs fizyczny modułów wyświetlających ............... 158
Dodatek B. Producenci modułów wyświetlających .............................................. 161
Dodatek C. Platforma AVR ....................................................................................... 162
8 Spis treści
Dodatek D. Platforma LPC2000 (ARM7) .............................................................. 164
Dodatek E. Platforma STR91X (ARM9) ................................................................ 166
Dodatek F. Tworzenie i wyświetlanie obrazów (XBitMap) ................................. 168
Skorowidz ..................................................................................................................................... 171
Bibliografia .................................................................................................................................. 175