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PSoC6評(píng)測(cè)之三:享受閱讀——EInk模塊驅(qū)動(dòng)原理與評(píng)測(cè)

PSoC6   BLE   先鋒套件   Cypress   低功耗   EInk   電子紙   墨水屏   
  • 作者：
  • 來(lái)源：21ic
  • [導(dǎo)讀]
  • 此次PSoC6先鋒套件的評(píng)測(cè)，其實(shí)還了作者自己的一個(gè)心愿,那就是對(duì)EInk屏幕的原理與驅(qū)動(dòng)代碼進(jìn)行一個(gè)深入的分析.作為9年前就開(kāi)始使用電紙書(shū)進(jìn)行閱讀的本文作者,一直沒(méi)有抽出時(shí)間與精力來(lái)對(duì)它的原理進(jìn)行了解確實(shí)有點(diǎn)小小遺憾.希望本文能給有需要的朋友能帶來(lái)一點(diǎn)知識(shí)和閱讀的興趣.Happy Reading and Happy Coding!

概覽

先來(lái)兩張效果圖:

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圖 使用PSoC 6來(lái)驅(qū)動(dòng)EInk

image2.jpg

圖 使用另外一款開(kāi)發(fā)板驅(qū)動(dòng)EInk

近幾年來(lái),有感于中國(guó)人讀書(shū)的數(shù)量較其他國(guó)家少(比如日本,德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家),不管是國(guó)家還是地方政府相繼推出了不少倡導(dǎo)讀書(shū)的活動(dòng).如"讀書(shū)年","讀書(shū)月","全民閱讀",等等.不過(guò)起到的效果如何還是要看個(gè)人的自身覺(jué)悟情況.歸根結(jié)底閱讀還是屬于個(gè)人行為.就作者本人的體會(huì)來(lái)講,從小是很喜歡讀書(shū).甚至到了干擾正常學(xué)習(xí)工作的程度.但是自從有了個(gè)人電腦,智能手機(jī),讀書(shū)時(shí)間便直線下降.因?yàn)殡娮影姹镜馁Y源比起紙質(zhì)版本的更加及時(shí)也更加豐富,導(dǎo)致本人有很長(zhǎng)一段時(shí)間就沒(méi)有摸過(guò)書(shū).相信這也是我們這一代人共同的體驗(yàn).真正讓本人重拾書(shū)本認(rèn)真閱讀的就是電紙書(shū)這個(gè)技術(shù).2011年本人買(mǎi)了第一個(gè)電紙書(shū),從此收不住了.到目前為止,作者擁有6,7個(gè)電紙書(shū),不同的電紙書(shū)存放不同的書(shū)籍種類(lèi),如有的放小說(shuō),有的放政治歷史,有的放外文,有的放時(shí)事等等.電紙書(shū)閱讀給本人的體驗(yàn)就是看起來(lái)很舒服,如果配上了均勻的背光,看起來(lái)比真正的紙質(zhì)書(shū)還要賞心悅目.當(dāng)然這是本人的一家之言,也有人認(rèn)為還是紙質(zhì)的書(shū)好.不論如何,把電紙書(shū)技術(shù)列作本時(shí)代最偉大的發(fā)明之一不為過(guò).

本文的主題就是評(píng)測(cè)Cypress PSoC 6 Pionner Kit配套的EInk模塊.該模塊是Cypress組裝的,核心器件由龍亭新技生產(chǎn),分辨率是264x176,顯示密度是117 dpi.由于PSoC 6雙核，高性能，低功耗的特點(diǎn),使得其非常適合驅(qū)動(dòng)這種顯示器件.當(dāng)然在探究了其原理之后,后面將嘗試移植驅(qū)動(dòng)代碼到其他器件上以驗(yàn)證這個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程.需要指出的是EInk模塊不僅僅可以用作電紙書(shū)的面板,事實(shí)上目前業(yè)內(nèi)應(yīng)用的不少器件都可以使用EIink來(lái)替代以降低功耗.比如很多監(jiān)控儀器的參數(shù)顯示面板,如果使用LCD/OLED這種技術(shù),電源不能停,但是其顯示更新的頻率其實(shí)很低,如每天更新只有幾次甚至幾天一次.如果換成僅僅更新需要電源,維持內(nèi)容不需要電源的EInk,不僅功耗可大大降低,穩(wěn)定性也會(huì)大大增強(qiáng).

EInk硬件

先將CY8CKIT-028-EPD原理圖的幾個(gè)部分分別貼出來(lái).

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圖 外部接口

按照Arduino接口來(lái)分布的,除了I2C是其他外設(shè),其余引腳是EInk模塊控制信號(hào).除了SPI的4根線之外,還有電源控制,邊界控制,放電控制,復(fù)位信號(hào),狀態(tài)信號(hào).

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圖 電平轉(zhuǎn)換

EINK模塊可以被不同的主控板控制，VCC/VDD電壓范圍2.3v~3.6v，通過(guò)電平轉(zhuǎn)換來(lái)進(jìn)行電壓匹配.

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圖 電源控制

因?yàn)榫S持顯示內(nèi)容不需要電源,所以不更新內(nèi)容時(shí), 可以把COG 驅(qū)動(dòng)power off當(dāng)需要更新顯示內(nèi)容時(shí)，再把COG驅(qū)動(dòng)power on.這對(duì)于其他技術(shù)的顯示器來(lái)說(shuō)是巨大的功耗節(jié)省.

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圖 Border控制

邊界控制：當(dāng)進(jìn)行電子墨水顆粒處理的時(shí)候用來(lái)保持邊框清晰度的一種控制信號(hào)，利用時(shí)序控制引腳來(lái)控制此信號(hào).

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圖 Discharge控制

放電控制就是在更新完畢后,將EInk驅(qū)動(dòng)的電容上的電荷放掉以進(jìn)一步減少功耗.

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圖 核心模塊

上圖是EINK模塊的顯示原理圖,也就是最終的顯示面板.除了Border信號(hào)之外,其余信號(hào)跟一般的顯示器也差不多.這是因?yàn)檫@個(gè)驅(qū)動(dòng)器本身也有COG控制IC以簡(jiǎn)化外圍驅(qū)動(dòng)軟硬件設(shè)計(jì).

Cypress的這個(gè)模塊除了EInk之外還有其他幾個(gè)器件:Motion傳感器,熱敏電阻與PDM接口的麥克風(fēng).這些器件與PSoC 6的配合也是值得一寫(xiě)的,權(quán)且放在后面的文章中介紹,此文對(duì)它們暫且不題.

驅(qū)動(dòng)方式

如何控制這個(gè)顯示器,也就是如何控制其內(nèi)置COG (Chip On Glass) 驅(qū)動(dòng)控制IC,新亭原廠提供了驅(qū)動(dòng)例程.大致順序是先將內(nèi)容放到COG控制IC的內(nèi)存(這個(gè)內(nèi)存(memory)可以是圖像buffer,SRAM或者Flash)中, 接著給COG驅(qū)動(dòng)上電并且初始化COG驅(qū)動(dòng)，然后按照特定的顯示數(shù)據(jù)格式將存儲(chǔ)在IC內(nèi)存中的內(nèi)容發(fā)送到EPD(E-Paper Dispaly)顯示.

更新EPD顯示內(nèi)容的三種方式：

· 4步;

· 2 步;

· 部分更新;

其中4步更新是最耗時(shí)的,但是顯示效果也最好(殘影少).2步更新是省去了其中兩步,部分更新就是省去了大多數(shù)操作.如果原來(lái)顯示的內(nèi)容與新內(nèi)容相差過(guò)大,則需要用4步更新,否則酌情減少步驟.當(dāng)然所需要的更新時(shí)間與顯示效果是一個(gè)Trade-Off關(guān)系,需要程序員折中處理.一般的電紙書(shū)應(yīng)用這樣做的:第一次顯示某本書(shū)使用4步更新,之后每頁(yè)紙進(jìn)行部分更新,若干頁(yè)后進(jìn)行2步更新,過(guò)了更長(zhǎng)的階段后再進(jìn)行一次4步更新.對(duì)于4步更新,過(guò)程是這樣的:

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