::: DEWP electronics, webdesign, programming :::

Elektronika → Grafická jednotka

Grafická jednotka
Opis grafickej jednotky Na zobrazenie informácií v elektronike a elektrotechnike sa používajú rôzne typy zobrazovacích jednotiek. Najväčšiu skupinu z nich tvoria zobrazovacie jednotky – displeje. Majú nízku spotrebu vysokú spoľahlivosť a životnosť a v dnešnej dobe už majú veľmi vysoké rozlíšenia, čo zabezpečuje zobrazenie všetkých dôležitých detailov. Počas posledných 30-tich rokov sa stali "tekuté kryštály" z akademickej kuriozity základom priemyslu s obratom vyše 7,5 miliardy dolárov - displeje využívajúce technológiu tekutých kryštálov sa používajú od náramkových hodiniek cez kalkulačky a mobilné telefóny až po notebooky a domáce počítače. A experti očakávajú , že nepotrvá dlho a LCD displeje úplne nahradia klasické monitory a televízie pracujúce na princípe katódovej trubice. V module je použitý monochromatický STN grafický displej s rozlíšením 128x64 pixelov EA dogl128 od firmy Electronic Assembly. Ovládanie displeja zabezpečuje 8-bitový mikrokontrolér ATMega128L od firmy Atmel, ktorý implementuje všetky grafické funkcie a fonty písem pre display. Disponuje 128kB Flash pamäťou, ktorá je nutná na uloženie fontov rôznych veľkostí a rôznych bitových máp. Implementované grafické funkcie: DISP_CLEAR() - Vymaže displej DISP_CLEAR_DONT_REFRESH() - Vymaže RAM displaya DRAW_PIXEL(x,y) - Vykreslí bod(súradnice) CLEAR_PIXEL(x,y) - Vymaže bod(súradnice) DRAW_LINE_V(x,y,len) - Vykreslí vertikálnu čiaru DRAW_LINE_H(x,y,len) - Vykreslí horizontálnu čiaru DRAW_LINE(x1,y1,x2,y2) - Vykreslí čiaru DRAW_RECT(x,y,width,height) - Vykreslí obdĺžnik DRAW_FILL_RECT(x,y,width,height) - Vykreslí vyplnený obdĺžnik DRAW_CIRCLE(x,y,r) - Vykreslí kružnicu DRAW_DISC(x,y,r) - Vykreslí kruh Špeciálne funkcie: DRAW_SIGN(x,y,id) - Vykreslí značku DRAW_SIGN_SPEED(x,y,speed,mode) - vykreslí značku maximálnej povolenej rýchlosti DRAW_SIGN_BANK(x,y,percent,mode) - Vykreslí značku nebezpečného stúpania alebo klesania PUT_STRING(x,y,c,c,... c,stop,font) - Vypíše text vyjadrený znakmi c ukončený znakom stop=0xff Popis mikrokontroléra V grafickej jednotke je použitý 8-bitový mikrokontrolér ATMega128L od firmy Atmel. Na programovanie som použil modul ISP pripojený cez USB port a programové vybavenie AVR Studio 4, ktorý obsahuje všetky potrebné moduly (linker, compiler...) s modulom AVR GCC. Aby bolo možné mikrokontrolér naprogramovať, bolo nutné nastaviť v module AVR GCC hodnoty: - Device: atmega128 - Frequency: 7372800 (frekvencia kryštálu použitého na jednotke) Aby zdrojový kód plnil svoju funkciu správne, bolo nutné preprogramovať dva fuse bity mikrokontroléra. - Ext. Crystal/Resonator High Freq. Start-up time 16K CK + 4ms - Atmega103 Compatibility mode Dôležité bolo vypnúť režim kompatibility so starším typom mikrokontroléra, ktorý používa iné mapovanie pinov. Popis zobrazovacej jednotky Ako zobrazovacia jednotka je použitý typ EA dogl128 od firmy Electronic Assembly. Základné vlastnosti: - vysoko-kontrastná zobrazovacia jednotka s 15µm medzi-bodovou šírkou medzery - rozlíšenie 128x64 pixelov - obsahuje kontrolér ST7565R s SPI (4-vodičovým) rozhraním - napájanie 3V – 3.3V pri zapojení s jedným napájaním - odber typicky 320µA - rôzne farebné prevedenia - voliteľné podsvietenie (7 druhov) - možnosť pripojenia dotykového panelu Zobrazovacia jednotka vie pracovať s jedným napájaním (3V-3,3V) alebo dvoma napájacími napätiami (1,8V – 3,3V + napájanie 10,5V-13,5V pre kontrast). Kontrast sa nastavuje v programe pre zobrazovaciu jednotku a je nutné ho nastaviť raz a udržiavať v rozsahu pracovných teplôt (zabezpečené pomocou vnútornej teplotnej kompenzácie). Prenos dát cez SPI rozhranie je jednosmerný, to znamená, že dáta môžu byť len zapísané bez možnosti spätného čítania (neobsahuje BUSY). Tlačidlá: Modul bol navrhnutý ako súčasť väčšieho a komplikovanejšieho systému, kde funkciu tlačidiel určoval nadradený modul. Napriek tomu je možné úpravou programu využiť tlačidlá aj v tomto module. Podsvietenie zobrazovacej jednotky Zobrazovacia jednotka potrebuje podsvietenie, aby zrozumiteľne zobrazovala prijaté dáta. Dostupných je sedem variantov: biele, žlto-zelené, zelené, modré, červené, oranžové a RBG verzia. Pre zvolený typ zobrazovacej jednotky je určené biele podsvietenie. Podsvietenie sa skladá z troch separátnych častí pre osvetlenie ľavej časti, pravej časti a strednej časti zobrazovacej jednotky. Zvolený typ podsvietenia má typický odber 45mA jednej sekcie pri napätí 3,3V, spolu teda 135mA. Nie je určené na priame pripojenie na 3,3V (doporučuje sa prúdový zdroj, aby sa nezničili LED diódy) alebo pripojenie na 5V cez obmedzujúce rezistory 39Ohmov. Program: Program je napísaný v jazyku C pre ATMega128 v programe AVR Studio 4. Program využíva základné knižnice a využíva aj matematickú knižnicu. Zoznam funkcií obsiahnutých v súbore ovládača: driver.h spi_init_master() - inicializácia ako Master spi_init_slave() - inicializácia ako Slave spi_master_send_char() - odoslanie znaku cez SPI spi_slave_receive() - prijatie znaku cez SPI dogl_send() - odoslanie príkazu/dát displeju dogl_reset() - reset displeja (150ms) disp_init() - inicializácia displeja disp_send_frame() - odoslanie dátovej RAM disp_clear() - vymazanie displeja disp_clear_dont_refresh() - vymazanie dátovej RAM disp_frame_end() - volá send_frame() disp_set_pixel() - zobrazenie/vymazanie bodu Obvody zdroja Zobrazovacia jednotka potrebuje pre svoju činnosť napájacie napätie 5V a 3,3V. Toto napätie sa získava s lineárnych stabilizátorov TS78M05 (5V) a LM2937 (3,3V) v SMD prevedeniach. LM 2937 je v puzdre TO-263 a je pre prúdovú zaťažiteľnosť maximálne 500mA. TS78M05 je v puzdre T0-252 a je pre prúdové zaťaženie 500mA. Ako chladič obom stabilizátorom slúži plocha na plošnom spoji. Napájanie celej zobrazovacej jednotky je 12V a odber je typicky 140mA. Rozhrania Zobrazovacia jednotka obsahuje tri konektory: - konektor pre pripojenie nadradeného modulu - port E mikrokontroléra pre neskoršie použitie - programovací konektor Bloková schéma Schéma zapojenia DPS - BOTTOM DPS - TOP Osadenie DPS - BOTTOM, TOP Zoznam súčiastok: