4.2寸墨水屏模块-含程序说明

墨水屏驱动模块，现用于大连佳显4.2寸墨水屏，写有墨水屏程序的注解以及使用的说明，请看下文

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模块介绍：

• 模块体积：30mm*36mm
• 供电电压：5 V
• 适用于SPI通信的墨水屏，通过此模块连接控制芯片和裸屏，主控板使用的是VET6基础板

模块整体较为简单，但仍有几个需要注意的地方,需要仔细查看：

1. 在电源上
   • 本次使用的 4.2 寸屏需要使用 5V 供电。
   • 对于2.9寸以上的电子墨水屏，比如3.5寸、4.3寸、6寸、8寸电子纸，如果使用3.7V锂电池供电，需要升压IC，将3V升到5V。而对于2.04寸或2.9寸及更小尺寸的电子纸就不需要升压IC了，直接用3V驱动就可以了。
2. 主控板的选型
   • 由于存储图像点阵数据需要较大的空间，这里一张图片会占据15KB左右的空间，所以应该注意单片机的 ROM/RAM 的大小，在这里使用的是VET6基础板，可供参考。
3. 元件的选择
   • 电容耐压值需要大于等于15V，MOS管的选型，官方推荐的型号是Si1304BDL或Si1308EDL，当然也可以根据参数选择相似的MOS，电感的电流值不要太小，要保证500mA以上，太小可能会导致发热情况。
   • fpc座儿，是一个很重要的元件，这里使用的是抽拉式 上接fpc连接器，一定注意fpc座儿的引脚顺序，原理图一定不要首末引脚倒置，注意比对。
4. 焊接
   • 由于fpc排座为0.5mm间距，焊接难度稍大，建议先焊接上排座儿后在焊接其他元件。
5. 刷新方式
   • 只有单色墨水屏支持局部刷新，彩色墨水屏只支持全刷。
   • 全刷：电子纸刷新需要画面闪烁多次后，最终显示所需要的画面，其中闪烁的目的是清除显示残影，以达到最佳的显示效果。
   • 局刷：电子纸刷新无画面闪烁，局刷需要用户在使用的时候，刷新几次后，进行一次全刷操作，以清除显示残影。
6. 通信方式
   • 使用模拟 SPI 通信方式，SPI 工作频率不要超过 2MHz
   • IO 口配置 输入：BUSY  输出：CS、RES、D/C、SCLK、SDIN。

程序移植步骤

1. 下载测试程序，可以直接从附件下载或者登录官网下载。
2. 修改引脚即可开始跑例程
3. 原版程序是用keil 4 编写的，如果使用的是keil 4 ,可以直接打开，如果使用的是keil 5,就需要改变一下属性，否则可能出现无法下载的情况
4. 实际过程
   • 修改 keil 4 工程文件的后缀，改成 keil 5 工程文件
   • 具体是将工程文件后缀添加字母 x ，属性会自动改变。

原先是

后来是

5. 根据自己的引脚定义，更改程序，如果只是测试，那么更改引脚顺序接口，官方的例程中自带了显示效果
   • 我们先打开 EPD 文件下的 Display_EPD_W21_spi.c 文件，需要修改 void EPD_GPIO_Init(void) 函数中的引脚初始化函数，下图是更改后的内容

* 打开 Display_EPD_W21_spi.h 文件，修改引脚宏定义即可

实际效果如下

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墨水屏程序使用说明

接下来会简要说明三色墨水屏的显示步骤，对需要用到的函数做相应的详细解释，针对不同的显示内容，会给出相应的函数调用模板，直接调用即可， 看了这篇文章，就可以像控制常见的OLED那样，方便地控制墨水屏了

• 墨水屏的显示内容同样是由一个一个的像素点构成的，本次使用的是4.2寸的墨水屏，它的像素尺寸为400x300，即X轴坐范围为0~400，Y轴坐标范围是0 ~ 300
• 三色墨水屏不能局部刷新，适合显示内容不需要频繁改变的情况，局部刷新可以使用使用黑白的两色墨水屏
• 墨水屏可显示的内容有：整幅图片，指定的字符和文字，指定的 点 线 圆 矩形等图形
• 三色墨水屏如何显示三种颜色？其实是两张图片的叠加，首先将黑白图片置于底层，之后叠加一张红白的图片在上层
• 移植墨水屏程序，只需要修改IO的定义即可，其中BUSY需要设置为输入模式，其他引脚需要设置为输出模式
• 整幅图片的显示和指定的字符图形等内容的显示方法不同

一些基本函数的说明：

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函数名称	参数	函数作用	注释
EPD_GPIO_Init();	空	GPIO 初始化
EPD_init();	空	墨水屏初始化
EPD_sleep();	空	进入睡眠模式	必要的函数，不可删除
delay_s(a);	秒数	延时函数	延时 a 秒
PIC_display_Clear();	空	清屏函数	清除屏幕内容
EPD_init_GUI();	空	GUI初始化	加载图形用户界面
Paint_SelectImage();	数组指针	设置虚拟画布数据存储位置
Paint_Clear();	颜色(WHITE BLACK RED)	清除图片颜色	不单独使用
EPD_Display();	数组指针	显示函数	将指定的内容进行显示
Paint_DrawNum();	X,Y,数字,大小,背景块颜色,数字颜色	指定数字内容	不单独使用
Paint_DrawPoint();	X,Y,颜色，粗细，填充样式	在指定坐标绘制点	不单独使用
Paint_DrawLine();	X0,Y0,X1,Y1,颜色,实/虚线,粗细	绘制任意斜率的直线	不单独使用
Paint_DrawRectangle();	X0,Y0,X1,Y1,颜色,是否填充,粗细	绘制矩形	不单独使用
Paint_DrawCircle();	圆心X,圆心Y,半径R,颜色,是否填充,粗细	指定位置绘制指定大小的圆	不单独使用
Paint_DrawString_EN();	X,Y,字符串,大小，背景块颜色，字体颜色	显示字符串	不单独使用
Paint_DrawString_CN();	X,Y,汉字或字符串,大小,背景块颜色,文字颜色	指定位置显示指定的汉字	不单独使用

程序的具体实现：

1. 程序的初始化

• 程序初始化包括墨水屏的初始化，引脚的初始化，中断的初始化，GUI的初始化

2. 必要的过程函数

• 设置函数：包括设置画布空间，设置屏幕尺寸和显示方向等
• 清除函数：应用在显示字符等内容上，过渡过程需要的函数
• 休眠函数：电子屏刷新后，必须进入睡眠模式，再重新初始化

3. 整幅图像和指定字符的显示过程是不一样的，下面会分别解释

整幅图片的显示

• 显示整幅图像的步骤为先取模再调用如下四个函数，直接调用即可，任一函数都不可省略

    EPD_init();						    //初始化
    PIC_display(gImage_BW,gImage_R);    //显示函数
    EPD_sleep();						//睡眠模式，不可删除
    delay_s(2); 						//延时2s

• 具体说明：
  1. 调用上面四行语句，就可以在屏幕上显示存储的图像，黑白图像在底层，红白图像在顶层，叠加实现三色效果，图像的点阵数据存储在Ap_29demo.h文件中，使用两个数组分别存储，gImage_BW[15000]存储黑白图像数据，gImage_R[15000]存储红白图像数据，两个数组名称不要修改，我们只需要修改点阵数据即可。
  2. 图像的取模可以通过 image2lcd软件实现，软件已经放在了附件中。
  3. 注意图像需要的格式为：尺寸：400 * 300 文件格式为 .bmp 文件，尽量是两种颜色且区别较大的图像
  4. 软件需要先注册来消除水印，注册码可以使用 0000-0000-0000-0000-6A3B ，软件按下图设置参数即可，之后点击打开导入图像，想要正常显示，颜色反转前打勾，调整一下亮度和对比度以达到最佳的显示效果，之后保存为.c文件，复制其中的十六进制文件替换到两个数组的文件即可
  5. 在while(1)中调用上面四句函数，如果不需要循环显示的话，在四句话后加上一句 while(1);即可
     

指定字符、图形等内容的显示

• 步骤：初始化 → 设置黑白空间 → 指定黑白内容 → 清除颜色 → 设置红白空间 → 指定红白内容 → 清除颜色 → 显示 → 睡眠
• 下面会给出一个模板：

	Paint_NewImage(BW_Image,EPD_WIDTH,EPD_HEIGHT,0,WHITE);  //设置黑白屏幕尺寸和方向
	Paint_NewImage(R_Image,EPD_WIDTH,EPD_HEIGHT,0,WHITE);   //设置红白屏幕尺寸和方向

    EPD_init_GUI();				    //初始化GUI
    Paint_SelectImage(BW_Image);	    //设置黑白画布空间
	Paint_Clear(WHITE); 			//清除图片颜色
	/* 指定黑白内容开始 */	

	/* 指定黑白内容结束 */
	Paint_SelectImage(R_Image);		 //设置红白画布空间
	Paint_Clear(WHITE);             //清除图片颜色
	/* 指红白内容开始 */

	/* 指定红白内容结束 */
	EPD_Display(BW_Image,R_Image);	//显示图像
	EPD_sleep();			        //进入必要的休眠模式，不可删除
	delay_s(2); 			        //延时2s

• 具体说明
  • 显示指定内容，复制上面的语句，然后在两行注释位置间写入指定内容即可，下面会对不同的内容做相应的介绍
  • 上述程序执行流程为：先设置屏幕的参数，再初始化GUI，也就是图形用户界面，之后设置好底层的黑白显示空间，就可以写入黑白内容了，指定内容后，再设置红白空间，写入红白内容，到这里，就已经指定显示的所有内容了，但是只是到这儿是不能显示的，需要调用显示函数，将上述内容显示出来，最后进入休眠模式。
  • 显示数字、英文字符、绘制 点、线、 圆形、矩形 直接调用函数即可，显示中文需要先取一下字模，取字模软件同样放置在附件中，取字模过程会在下面介绍
  • 上述的程序尽量不要随意修改，例如：如果不设置数据空间，删去Paint_SelectImage(BW_Image);则底层为全黑色，不设置Paint_SelectImage(R_Image);则顶层为全红色
  • 下面会介绍数字、字符、点、线条、矩形、圆、汉字的显示方法，只需要将它们放在上述程序的注释处的内容即可

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1. 显示数字和字符串，因为两者的使用相似，所以放在一起
   • 显示数字函数举例：Paint_DrawNum(0, 0, 123456789, &Font24, WHITE, BLACK);
   • 显示字符串函数举例：Paint_DrawString_EN\(0, 70, "Hallo World", &Font24, BLACK, WHITE);
   • 其中参数从左开始为：起始的X坐标、Y坐标、显示的数字/字符串、数字/字符串尺寸，背景尺寸，数字/字符串尺寸
   • X的坐标范围： 0 ~ 400 Y的坐标范围 : 0 ~ 300
   • 两个函数使用较为简单，前三项好理解，说下后面三项参数：
     1. &Font24：字符的尺寸，共5种，分别为&Font8、&Font12、&Font16、&Font20、&Font24，直接使用即可
     2. 背景颜色：墨水屏字符的显示区域为一个矩形，背景块和字符的显示颜色相反即可显示指定内容，此参数即背景块颜色
     3. 字符颜色：即文字的颜色，背景和文字颜色不同可实现反转的效果
     4. 
        

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2. 指定位置显示 点
   • 调用函数：Paint_DrawPoint(X, Y, BLACK, DOT_PIXEL_8X8, DOT_STYLE_DFT);
   • 参数：为X坐标 Y坐标 点 的颜色 点的大小 是否填充
   • 其中点的大小范围是 1X1 ~ 8X8 ，默认点是填充的

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3. 绘制任意斜率的线段
   • 调用函数：Paint_DrawLine(X0, Y0, X1, Y1, BLACK, LINE_STYLE_SOLID, DOT_PIXEL_8X8);
   • 参数：从左到右--起始位置的X坐标，Y坐标，重点位置的X坐标、Y坐标、线条颜色、实线or虚线、线条粗细
   • 经过前四个函数，即起点(X,Y) 和 终点(X,Y)，这样，就达到了任意的斜率
   • 之后是线条的类型：实线还是虚线，默认实线
   • 最后是线条的粗细，同样是 1X1 ~ 8X8
   • 

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4. 指定位置显示指定尺寸的矩形
   • 调用函数：Paint_DrawRectangle(X0, Y0, X1, Y1, BLACK, DRAW_FILL_EMPTY, DOT_PIXEL_1X1);
   • 参数：左上角坐标X、Y，右下角坐标X、Y，矩形的颜色、是否填充，边的粗细
   • 下图显示了填充和不填充的区别

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5. 显示任意的圆
   • 调用函数：Paint_DrawCircle(X, Y, R, BLACK, DRAW_FILL_EMPTY, DOT_PIXEL_1X1);
   • 参数：圆心的坐标--(X,Y)、半径R、颜色，是否填充、圆的粗细
   • 下图显示了填充和不填充的区别

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6. 显示汉字
   • 调用函数：Paint_DrawString_CN(X,Y, "菊花台", &Font24CN, WHITE,BLACK);
   • 参数：起始点坐标（X,Y）,显示的中文，中文字体大小，背景颜色，文字颜色
   • 其中，字体大小仅支持 Font12CN 以及 Font24CN
   • 使用中文，需要手动取字模，取模软件可以用PCtoLCD2002，我会放置在附件中，软件参数设置请看下图，需要：阴码 逐行式 顺向 输出十六进制 C51格式
   • Font12CN对应的字符宽和高位 16 x 21 ，设置如下，还可以更改字体
   • Font24CN对应的字符宽和高位 32 x 41，设置如下
   • 接下来输入文字，点击 生成字模 ，就会自动生成十六进制数据:
   • 
   • 需要Font12CN型号文字，则打开 FONTS文件下的 font12CN.c 文件，复制刚才取模软件生成的数据到数组中，需要注意，生成的数据格式上需要和给出的例子的格式相同，即

    {"你",
    0x00,0x00,0x00,0x10,0x00,0x10,0x02,0x20,0x06,0x20,0x06,0x7E,0x0C,0x73,0x0C,0xC7,
    0x19,0x9C,0x1B,0x10,0x38,0x10,0x68,0x92,0x09,0x93,0x09,0x93,0x0B,0x11,0x08,0x70,
    0x08,0x10,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00
    },/*"你"*/

• Font24CN 型号是一样的步骤，只要数组中有了字模，就可以在函数中随意使用了