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quinta-feira, 16 de janeiro de 2014

LCD Nokia 5110 com Arduino #sucesso

No meu post anterior eu falei que comprei um display LCD Nokia 5110 no MercadoLivre e, inicialmente não consegui fazê-lo funcionar... Depois eu atualizei o post dizendo que ele funcionou e fiquei de dar mais detalhes depois. Bom, aqui estão os detalhes!

Display Nokia 5110 sobre datasheet Philips PCD8544

Apesar de todo mundo se referir ao display como Nokia 5110, a parte importante para conhecer é o controlador que ele tem dentro, que na verdade é feito pela Philips! O controlador/driver é um Philips PCD8544.

O datasheet dele é bem extenso (32 páginas), mas você não precisa se preocupar, está numa linguagem bem acessível e tem até um exemplo de como desenhar uma palavra na tela, mostrando o que você deve enviar, bit a bit (página 22).


Para tentar entender o funcionamento do módulo, imprimi as páginas 14 e 22 e ainda montei uma "cola" para anotar o que cada byte representava em bits.


O problema que eu estava tendo com este módulo parecia estar na definição do contraste, então criei o código abaixo para vocês testarem o módulo de vocês. O que ele faz é desenhar uma barra que vai crescendo a medida que o contraste vai aumentando.

Este gif animado dá uma ideia do resultado. O contraste ideal é aquele em que a barra fica bem escura sobre um fundo claro. Se o fundo do seu LCD escurecer, é porque você passou da conta e deve diminuir um pouquinho.


//Controlador de Display LCD Nokia 5110 (84x48 pixels)
//em 13 de janeiro de 2014
//Mais informacoes: umcarneiro.blogspot.com
//Licenca: MIT (use como quiser!)

//Pinos utilizados no arduino
#define PIN_SCE   7  //pino 2 do display
#define PIN_RESET 6  //pino 1 do display
#define PIN_DC    5  //pino 3 do display
#define PIN_SDIN  4  //pino 4 do display
#define PIN_SCLK  3  //pino 5 do display

//Tamanho do LCD em pixels:
#define LCD_X     84
#define LCD_Y     48

//Estas variaveis restringem o menor e o maior contraste a ser testado
//Se sua tela estiver muito escura desde o inicio do teste, diminua este valor
const int MIN_CONTRAST = 175; //tem que ser maior que 128
//Se sua tela estiver muito clara no fim do teste, aumente este valor
const int MAX_CONTRAST = 200; //tem que ser menor que 255


void setup(void)
{
  pinMode(PIN_SCE, OUTPUT);   // Inicializa os pinos...
  pinMode(PIN_RESET, OUTPUT);
  pinMode(PIN_DC, OUTPUT);
  pinMode(PIN_SDIN, OUTPUT);
  pinMode(PIN_SCLK, OUTPUT);
  digitalWrite(PIN_RESET, LOW); //RESET no controlador
  digitalWrite(PIN_RESET, HIGH);
  LcdWrite(LOW, 0x21 );  // Function set: PD=0 (On); V=0 (Horizontal); H=1 (Extended instruction set)
  LcdWrite(LOW, 0xBA );  // Define o LCD Vop (Contraste). //XXXXXXXXXXXXXXX
  LcdWrite(LOW, 0x04 );  // Define o coeficiente de temperatura (??)
  LcdWrite(LOW, 0x14 );  // LCD bias mode 1:48  (??)
  LcdWrite(LOW, 0x20 );  // Function set: PD=0 (On); V=0 (Horizontal); H=0 (Basic instruction set)
  LcdWrite(LOW, 0x0C );  // Display control = 10 (Normal)
  
  //Clear - apaga todas as posicoes
  for (int index = 0; index < LCD_X * LCD_Y / 8; index++)
  {
    LcdWrite(HIGH, 0x00); //bit 0 em todo mundo!
  }

}

//Cuida da burocracia: envia o comando ou dado seguindo o protocolo do chip
void LcdWrite(byte dc, byte data)
{
  digitalWrite(PIN_DC, dc); //define se vai mandar dado ou comando
  digitalWrite(PIN_SCE, LOW); //ativa o chip para receber dados
  shiftOut(PIN_SDIN, PIN_SCLK, MSBFIRST, data); //envia um bit de cada vez, comecando pela esquerda
  digitalWrite(PIN_SCE, HIGH); //desativa o envio de dados
}

//desenha uma barra repetindo o byte informado
void desenhaBarra(int largura, byte caracter)  
{
  //Coloca o cursor no local correto
  LcdWrite( 0, 0x80 | 0);  // Coluna 0
  LcdWrite( 0, 0x40 | 2);  // Linha 2

  //barra horizontal
  for (int index = 0; index < largura; index++)
  {
    LcdWrite(HIGH, caracter);
  }
}

void loop(void)
{  
  //dentro dos limites que estabelecemos, define o contraste a mostrar
  for (int contrast = MIN_CONTRAST; contrast < MAX_CONTRAST; contrast++)
  {  
    LcdWrite(LOW, 0x21 );  // Function set: PD=0 (On); V=0 (Horizontal); H=1 (Extended instruction set)
    LcdWrite(LOW, contrast );  // Define o contraste (VOP)
    
    //define a largura da barra proporcional ao contraste
    int largura = map(contrast, MIN_CONTRAST, MAX_CONTRAST, 0, LCD_X); 

    LcdWrite(LOW, 0x20 );  // Function set: PD=0 (On); V=0 (Horizontal); H=0 (Basic instruction set)
    LcdWrite(LOW, 0x0C );  // Display control = 10
  
    //desenha a barra horizontal na largura que definimos
    desenhaBarra(largura, 0x7f);
    delay(350); //dah um tempo para podermos ver o resultado
  }
  
  //desenha uma barra invisivel da largura da tela
  desenhaBarra(LCD_X, 0x00); //ou seja, apaga a barra!
}


Juro que este foi o código mais simples que eu consegui fazer! Enchi de comentários para ver se conseguia torná-lo inteligível. Defini o contraste usando números decimais de propósito, para facilitar a leitura.  Tem um ótimo conversor de números entre binário, decimal e hexa nesta página. Eu usei um bocado para tentar entender o que estava acontecendo.

O circuito ficou assim:



Pino LCDResistorArduinoCor
1-RST10kPino 6Vermelho
2-CE10kPino 7Azul
3-DC10kPino 5Amarelo
4-DIN10kPino 4Verde
5-CLK10kPino 3Azul
6-VCC-3.3vVermelho
7-LIGHT330RGNDAzul
8-GND-GNDPreto

O código que eu tinha usado da outra vez usava, obrigatoriamente os pinos 11 e 13, mas este é mais simples e não tem essa exigência.

Repare também que o backlight (pino 7 do LCD) foi para o GND. Confesso que não entendi bem a lógica disso, já que o backlight se acende quando colocamos +3V direto no pino 7 e GND no pino 8.


O desenho do módulo de LCD no Fritzing eu fiz por conta própria. Se quiser o arquivo ou aprender a fazer você mesmo, leia este outro post.

Espero que vocês consigam colocar as suas telinhas para funcionar!

Quem sabe em um próximo post a minha já terá virado um olho de brinquedo?

Aguardem!

UPDATE: Desenhei o olho para colocar no LCD. Vejam neste outro post.

Você pode ver todas as etapas deste projeto usando este link, ou clicando no marcador "olho_de_lcd", abaixo.

sexta-feira, 10 de janeiro de 2014

Como criar um componente para o Fritzing

Quando fui documentar o meu projeto de criar um olho de brinquedo usando um display LCD Nokia 5110, descobri que o Fritzing não tem um desenho deste display. E agora? Como fazer para desenhar?

A referência oficial do Fritzing que achei na internet dizia estar desatualizada e mandava ir procurar no blog deles, mas não tinha um link direto.


Na verdade, a instrução estava desatualizada por existir um novo editor de partes dentro do Fritzing desde a versão 0.7.9, mas a versão que eu tinha (0.6.3, a que você encontra na Central de Programas do Ubuntu) ainda não vinha com esse editor.

Fritzing 0.8.5
Dei uma pesquisada e o editor novo me pareceu bem melhor que o anterior, então baixei a versão atual do Fritzing, a 0.8.5. Se estiver usando o Ubuntu, recomendo você baixar a versão disponível na Central de Programas do Ubuntu primeiro e depois instalar essa, isso garante que as dependências estarão atendidas.

O post do blog do Fritzing que detalha como usar o novo editor de componentes está neste link:
http://blog.fritzing.org/2012/10/09/new-parts-editor-released/

Tudo o que escrevi aqui aprendi lendo esse post, então se tiverem dúvidas, vão ali primeiro.

O editor de componentes (parts) do Fritzing precisa começar sempre de um componente existente. Como estamos trabalhando com um display de LCD, faz todo sentido partir de outro display de LCD. O Nokia 5110 é um display gráfico, então eu inseri um display gráfico 128 x 64.

A partir daí, você pode clicar no componente com o botão direito e selecionar Editar ou ir em Componente -> Editar (Criador de Novos Componentes).

Para criar as imagens, eu exportei para SVG o desenho do display de 128x64 (verde) e o abri no Inkscape. O desenho já chegou no Inkscape com medidas corretas (para um display grande). Usando medidas em mm, consegui redesenhar o meu display. Tomei alguns cuidados para conseguir importá-lo de volta no Fritzing:
  • Não mexi na posição inicial do desenho (que começa nas coordenadas 0,0);
  • Alterei o tamanho total do desenho SVG (Propriedades do Documento) e o deixei do tamanho do meu componente (43,5x43mm);
  • Não mexi nos pinos que já existiam, só removi os que estavam sobrando.
O que eu fiz foi basicamente desagrupá-lo todo, mudar a cor, apagar vários dos pinos e aplicar as medidas que eu mesmo obtive com uma régua. Evitei tentar colocar os pinos de cima, já que não iria precisar deles.

Ao voltar para o Fritzing, carreguei minha imagem (Ctrl+O) e ele magicamente já identificou os pinos, deixando os que apaguei desmarcados (não encontrados).


Fui até a aba "Conectores" e apaguei os conectores de 1 a 12 (os mesmos que eu tinha apagado do desenho) e reajustei os demais conforme a realidade (1 a 8, RST, CE, DC, etc.)

Na aba "Metadado", preenchi as informações sobre o componente. Na aba "Ícone", fui em Arquivo -> "Reusar imagem do protoboard".


Para a aba "PCB" você tem que gerar um novo arquivo SVG. Você faz o mesmo processo da visão Protoboard: exportar o desenho existente e editar.

A única coisa diferente é que os pontos de solda têm que estar em um grupo chamado "copper0". Para isso, você agrupa os circulos que representam os pontos de solda (Ctrl+G) e edita o nome do grupo apertando Ctrl+Shift+X e alterando a propriedade "id" para "copper0". Ctrl+Enter grava a alteração do nome no campo. Salve o arquivo e o importe no Fritzing que ele vai reconhecer.


A aba Esquemático você pode fazer como quiser, basta usar as fontes corretas. Se não usar, não tem problema, o Fritzing troca para você.

Pronto! Agora você já pode usar o componente que você desenhou no seu projeto!


O componente que eu criei você pode pegar aqui e usar como quiser.

UPDATE: No dia 16/01/2014, postei um exemplo de como colocar o display para funcionar, com código e tudo. Veja aqui.

Você pode ver todas as etapas deste projeto usando este link, ou clicando no marcador "olho_de_lcd", abaixo.