Adafruit Mini TFT - 0.96" 160x80 硬件設(shè)計(jì)開發(fā)全解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，小尺寸、高分辨率的顯示屏一直是熱門需求。Adafruit Mini TFT - 0.96" 160x80 顯示屏以其小巧的尺寸和出色的性能，成為眾多電子工程師的首選。今天，我們就來深入探討這款顯示屏的各個(gè)方面。

文件下載：3533.pdf

一、產(chǎn)品概述

Adafruit Mini TFT - 0.96" 160x80 顯示屏尺寸僅為 0.96 英寸對角線，卻擁有 160x80 的像素分辨率和 16 位色彩。它采用 4 線 SPI 通信，自帶像素可尋址幀緩沖，能與各種微控制器配合使用，即使是內(nèi)存小、引腳少的微控制器也能輕松駕馭。

該顯示屏還集成了超低 dropout 3.3V 穩(wěn)壓器和 3/5V 電平轉(zhuǎn)換器，支持 3.3V 或 5V 電源和邏輯。此外，它還配備了一個(gè) microSD 卡插槽，方便從 FAT16/FAT32 格式化的 microSD 卡加載全彩位圖。

二、規(guī)格參數(shù)

1. 顯示屏：0.96 英寸對角線 LCD TFT 顯示屏，160x80 分辨率，16 位色彩。
2. 接口：4 線 SPI 數(shù)字接口（SCK、MOSI、CS 和 DC 引腳），內(nèi)置 microSD 插槽，使用另外 2 條數(shù)字線。
3. 電源：5V 兼容，可使用 3.3V 或 5V 邏輯，板載 3.3V @ 150mA LDO 穩(wěn)壓器。
4. 背光：1 個(gè)白色 LED 背光，通過晶體管連接，可進(jìn)行 PWM 調(diào)光。
5. 其他：0.1" 間距引腳，便于面包板使用；角落有 2 個(gè)可移除安裝孔；全背光時(shí)電流消耗約 25mA。

三、顯示版本

截至 2023 年 1 月 27 日，該產(chǎn)品進(jìn)行了重大修訂，需要更新固件。不同版本的 TFT 顯示屏初始化代碼不同，microSD 卡插槽也有所變化。舊版本為推 - 推式，新版本為推 - 拉式。

區(qū)分版本很簡單，Revision A 版本的 TFT 背面芯片較大，右上角有一個(gè)帶 A 的圓圈；Revision B 版本的 TFT 背面芯片較小，頂部中心有一個(gè)帶 B 的圓圈。

四、引腳定義

五、組裝步驟

1. 準(zhǔn)備引腳排：根據(jù)需要裁剪引腳排長度，將其插入面包板，長引腳朝下，便于焊接。
2. 安裝 breakout 板：將 breakout 板放在引腳上，使短引腳穿過 breakout 板的焊盤。
3. 焊接：確保焊接所有 5 個(gè)引腳，以實(shí)現(xiàn)可靠的電氣連接。焊接完成后，檢查焊點(diǎn)。

六、接線與測試

基本圖形測試接線

使用硬件 SPI 進(jìn)行接線，步驟如下：

1. 3 - 5V Vin 連接到微控制器的 5V 引腳。
2. GND 連接到 Arduino 接地。
3. CLK 連接到 SPI 時(shí)鐘（不同 Arduino 型號引腳不同）。
4. MOSI 連接到 SPI MOSI（不同 Arduino 型號引腳不同）。
5. CS 連接到 SPI 芯片選擇引腳（默認(rèn)使用數(shù)字 10）。
6. RST 不連接。
7. D/C 連接到 SPI 數(shù)據(jù)/命令選擇引腳（默認(rèn)使用數(shù)字 8）。

安裝 Arduino 庫

通過 Arduino 庫管理器安裝三個(gè)庫：Adafruit_GFX、Adafruit_BusIO 和 Adafruit_ST7735。安裝完成后，重啟 Arduino 軟件，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)新的示例文件夾 Adafruit_ST7735，其中包含 graphicstest 示例。

根據(jù)顯示屏版本修改 graphicstest 源代碼中的初始化代碼：

• Revision B 版本：注釋掉第一行，取消注釋第五行。
• Revision A 版本：注釋掉第一行，取消注釋第四行。

上傳代碼到 Arduino，按下復(fù)位按鈕，應(yīng)該能在 TFT 上看到圖形測試。

更改引腳

如果使用硬件 SPI，時(shí)鐘和 MOSI 引腳固定；若要更改引腳，可使用軟件 SPI，但速度會(huì)稍慢。同時(shí)，由于 0.96" TFT 有自動(dòng)復(fù)位電路，可將 RST 引腳設(shè)置為 -1 不使用。

七、Adafruit GFX 庫

Adafruit_GFX 庫為 Arduino 提供了通用的語法和圖形函數(shù)，適用于所有 TFT、LCD 和 OLED 顯示屏。它允許 Arduino 草圖在不同類型的顯示屏之間輕松適配，新功能、性能改進(jìn)和 bug 修復(fù)會(huì)立即應(yīng)用于所有彩色顯示屏。

八、繪制位圖

顯示屏內(nèi)置 microSD 卡插槽，可用于加載位圖圖像。需要將 microSD 卡格式化為 FAT16 或 FAT32，將位圖文件復(fù)制到卡的根目錄，插入 microSD 插槽。

連接 MISO 引腳到微控制器的 SPI MISO 線，SDCS 引腳連接到 Arduino 的數(shù)字 4 引腳。上傳 Adafruit ImageReader 庫的 BreakoutST7735 - 160x80 示例代碼，即可在顯示屏上看到位圖。

制作新位圖時(shí)，確保尺寸小于 160x80 像素，保存為 24 位 BMP 格式，文件名長度小于 8 個(gè)字符。

九、CircuitPython Displayio 快速入門

準(zhǔn)備工作

需要一塊能運(yùn)行 CircuitPython 的開發(fā)板，如 Metro M0 Express 或 Metro M4 Express，推薦使用 Metro M4 或 Feather M4 Express。在使用 TFT Breakout 前，需焊接引腳或電線。

接線

將 TFT Breakout 連接到 Feather M4 Express：

1. 3 - 5V VIN 連接到 Feather 的 3V 引腳。
2. GND 連接到 Feather 接地。
3. SCK 連接到 SPI 時(shí)鐘（Feather 上為 SCK）。
4. MISO 連接到 SPI MISO（Feather 上為 MI）。
5. MOSI 連接到 SPI MOSI（Feather 上為 MO）。
6. TFTCS 連接到 SPI 芯片選擇引腳（默認(rèn)使用數(shù)字 9）。
7. DC 連接到 SPI 數(shù)據(jù)/命令選擇引腳（默認(rèn)使用數(shù)字 10）。
8. RST 連接到復(fù)位引腳（默認(rèn)使用數(shù)字 6）。

所需庫

使用 displayio 需要安裝 Adafruit_CircuitPython_ST7735R 庫，以及代碼示例所需的 Adafruit_CircuitPython_Display_Text 庫。

代碼示例

根據(jù)顯示屏版本，使用不同的初始化代碼：

• Revision B 版本：設(shè)置 rowstart=1，colstart=26，invert=True。
• Revision A 版本：設(shè)置 colstart=24，bgr=True。

代碼示例會(huì)在顯示屏上繪制綠色背景、紫色矩形和黃色文本。

十、Python 接線與設(shè)置

接線

將顯示屏連接到 Raspberry Pi，不同類型的顯示屏接線略有不同，具體如下：

• ILI9341 和 HX - 8357 系列顯示屏：CLK、MOSI、CS、D/C、RST、Vin 和 GND 分別連接到相應(yīng)引腳。
• ST7789 和 ST7735 系列顯示屏：Vin、GND、CLK、MOSI、CS、RST 和 D/C 連接到相應(yīng)引腳，部分顯示屏還需將 LITE 連接到 3V 引腳。
• SSD1351 系列顯示屏：GND、Vin、CLK、MOSI、CS、RST 和 D/C 連接到相應(yīng)引腳。
• SSD1331 系列顯示屏：MOSI、CLK、D/C、RST、CS、Vin 和 GND 連接到相應(yīng)引腳。

設(shè)置

安裝 Adafruit_Blinka 庫，啟用平臺(tái)上的 SPI，確保運(yùn)行 Python 3。如果之前安裝過 PiTFT 內(nèi)核驅(qū)動(dòng)，需要先移除。

安裝 RGB 顯示庫

通過命令 sudo pip3 install adafruit - circuitpython - rgb - display 安裝 RGB 顯示庫。

安裝字體和庫

安裝 DejaVu TTF 字體和 Pillow 庫，確保能使用圖形和自定義字體。

十一、Python 使用示例

打開背光

對于部分顯示屏，需要添加代碼打開背光：

backlight = DigitalInOut(board.D26)
backlight.switch_to_output()
backlight.value = True

顯示圖像

下載 Blinka 圖像，保存為 blinka.jpg，與腳本放在同一目錄。代碼會(huì)自動(dòng)縮放和裁剪圖像，并將其居中顯示在顯示屏上。

繪制形狀和文本

使用 Pillow 庫繪制綠色背景、紫色矩形和黃色文本，代碼與 displayio 示例類似。

顯示系統(tǒng)信息

通過 subprocess 函數(shù)獲取系統(tǒng)信息，如 IP 地址、CPU 負(fù)載、內(nèi)存使用、磁盤使用和 CPU 溫度，并顯示在顯示屏上。

十二、下載資源

可從以下鏈接下載相關(guān)文件：

• Fritzing 對象：Adafruit Fritzing 庫
• EagleCAD 文件：GitHub
• 原始 TFT 顯示屏數(shù)據(jù)手冊

Adafruit Mini TFT - 0.96" 160x80 顯示屏功能強(qiáng)大，應(yīng)用場景廣泛。通過本文的介紹，相信你對這款顯示屏有了更深入的了解，希望能幫助你在電子設(shè)計(jì)中充分發(fā)揮其優(yōu)勢。你在使用這款顯示屏?xí)r遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享。