Дисплей Nokia 5110 на PCD8544: подключение и команды

Основные характеристики

Уровни входов — КМОП: единица от 0,7 V_DD, ноль до 0,3 V_DD, а напряжение на входах не должно выходить за V_DD + 0,5 В. С микроконтроллером на 5 В сигналы согласуют — схемы на странице «Согласование уровней 3,3 и 5 В».

Интерфейс

Это обычная однонаправленная шина SPI в режиме 0 или 3: SCE — chip select, SDIN — MOSI, чтения нет. На платах модулей сигналы подписывают по-разному, поэтому сверяйтесь с маркировкой конкретного модуля.

Сброс. После включения питания содержимое регистров и памяти не определено, и Philips предупреждает: без правильного сброса микросхема может быть повреждена. Импульс RES низкого уровня — не короче 100 нс и не позже 30 мс после подачи питания; держать RES в нуле можно и до появления питания.

Память и адресация

Память — 504 байта: 6 банков по 84 байта. Каждый байт — вертикальная полоска из 8 точек в одном столбце, младший бит сверху. Адрес X (0–83) — номер столбца, адрес Y (0–5) — номер банка, то есть полосы высотой 8 строк.

После записи каждого байта адрес увеличивается сам:

• горизонтальная адресация (V = 0) — растёт X, после X = 83 он возвращается в 0, а Y переходит к следующему банку;
• вертикальная адресация (V = 1) — растёт Y, после Y = 5 он возвращается в 0, а X переходит к следующему столбцу.

После X = 83, Y = 5 оба адреса возвращаются в 0, поэтому весь кадр передают одной посылкой из 504 байт без повторной установки адреса. На 4 МГц это 504 · 8 / 4 000 000 ≈ 1 мс.

Команды

Команды делятся на основной (H = 0) и расширенный (H = 1) наборы, бит H меняет команда Function set.

Данные (D/C = 1) записываются в память по текущему адресу в любом наборе команд.

Контраст: V_OP, смещение и температура

Напряжение на панели задаёт регистр V_OP:

Диапазон программирования по даташиту — от 3,00 до 10,68 В при комнатной температуре, но рабочий диапазон V_LCD со встроенным генератором — 6,0–8,5 В, то есть V_OP от 49 до 90, команды от 0xB1 до 0xDA. Оптимальное значение зависит от жидкого кристалла конкретной панели: даташит даёт для 1:48 V_LCD = 6,06 · V_th, где V_th — порог кристалла. Поэтому V_OP подбирают по изображению, начиная с середины диапазона. При V_OP = 0 генератор выключен.

С понижением температуры кристаллу нужно большее напряжение, и PCD8544 повышает V_LCD сам с одним из четырёх коэффициентов: 1, 9, 17 или 24 мВ/К (TC = 0–3). Philips предупреждает: из-за этого нельзя задавать V_OP, при котором V_LCD превысит 8,5 В при −25 °C.

Уровни смещения делятся в отношении R − R − nR − R − R, что даёт смещение 1/(n + 4). После сброса BS = 0, то есть n = 7 — значение для мультиплексирования 1:100. Для панели 1:48 даташит рекомендует n = 4 — смещение 1/8, команда 0x13. Без неё смещение остаётся рассчитанным на мультиплексирование 1:100, а не на 1:48.

Инициализация

Пример из таблицы 6 даташита и рекомендованное смещение:

В примере Philips вместо шагов 3 и 4 стоит только 0x90 — V_OP = 16; это демонстрация последовательности команд, а рабочее значение V_OP для модуля подбирают отдельно.

Power-down. Перед переходом в Power-down память нужно заполнить нулями — иначе ток не опустится до указанных 1,5 мкА. Перед остановкой внешней тактовой частоты контроллер тоже переводят в Power-down, чтобы на панели не осталось постоянного напряжения.

На уровне микросхемы

Если PCD8544 ставят не модулем, а на собственную плату со стеклом, к выводам V_DD и V_LCD нужны внешние конденсаторы не меньше 1,0 мкФ, а для меньших пульсаций — больше. Неиспользуемые выходы оставляют свободными, а тестовые выводы T1, T3 и T4 соединяют с V_SS, T2 оставляют свободным.

Другие монохромные дисплеи — OLED на SSD1306 и графические ЖК в разделе «Дисплеи». Чем технология этой панели отличается от других, рассказано в статье «Технологии ЖК».