探索S5U13781R01C100 Shield圖形庫：從安裝到應(yīng)用

在電子設(shè)計領(lǐng)域，圖形顯示功能的實現(xiàn)一直是一個重要的環(huán)節(jié)。今天，我們將深入探討Seiko Epson的S5U13781R01C100 Shield圖形庫，它能極大地簡化圖形和文本顯示到連接在S5U13781R01C100 Shield上的面板的過程。

文件下載：S5U13781R01C100.pdf

一、引言

S5U13781R01C100 Shield圖形庫是專門為Arduino Due微控制器板設(shè)計的軟件庫。Arduino Due是一款廣受歡迎的開發(fā)板，而這個圖形庫為其增添了強大的圖形顯示能力。該庫可以讓我們輕松地在連接的LCD面板上顯示圖形和文本。同時，S5U13781R01C100 Shield TFT板還可用于評估低成本的S1D13L01 LCD控制器，它與S1D13781有相似的功能集，但也存在一些差異。

S1D13781與S1D13L01的對比

二、系統(tǒng)要求

在安裝S5U13781R01C100 Shield圖形庫之前，我們需要準備好以下硬件和軟件：

1. 硬件：S5U13781R01C100 Shield TFT板、Arduino Due控制器板、LCD面板（默認配置為480x272 @ 24bpp）、Micro USB電纜（為Arduino Due供電并可用于串口調(diào)試）。
2. 軟件：Arduino Sketch IDE軟件v1.6.2或更高版本、S5U13781R01C100圖形庫包。

需要注意的是，Arduino Sketch IDE軟件需要在Windows、Mac OS X或Linux平臺上運行。

三、安裝步驟

硬件安裝

1. 連接S5U13781R01C100 Shield到Arduino Due
   • 將S5U13781R01C100 Shield的J1 Header連接到Arduino Due的“Power” Socket。
   • 將S5U13781R01C100 Shield的J2 Header連接到Arduino Due的SPI Socket。
   • 將S5U13781R01C100 Shield的J3 Header連接到Arduino Due的“Digital” (PWML) Socket。
   • 正確對齊兩塊板，然后輕輕按壓，直到引腳完全插入對應(yīng)的插座。
2. 連接LCD面板
   • 打開S5U13781R01C100 Shield板上的FPC連接器CN1，方法是輕輕拉動深色標簽向板邊緣。
   • 將平板電纜滑入連接器CN1。
   • 推動深色標簽回到原位關(guān)閉連接器。
3. 連接Arduino Due到開發(fā)平臺
   • 使用Micro USB電纜將開發(fā)平臺與Arduino Due的編程端口連接，這樣既可以為Arduino Due供電，也可以使用串口監(jiān)視器進行調(diào)試。

軟件安裝

1. 安裝Arduino Sketch IDE
   • 訪問Arduino網(wǎng)站，下載與操作系統(tǒng)兼容的Sketch版本。安裝完成后，就可以進行下一步。
2. 安裝Arduino SAM板（包括Due）
   • 在Sketch菜單中點擊“Tools->Board->Boards Manager...”，確認“Arduino SAM Boards (32 - bits ARM Cortex - M3)”板包是否安裝。如果未安裝，安裝與Sketch IDE版本匹配的包。
3. 安裝S5U13781R01C100圖形庫和示例草圖
   • 將S5U13781R01C100 Shield圖形庫的.zip存檔解壓到開發(fā)平臺的臨時位置。
   • 在Sketch菜單中點擊“Sketch->Include Library->Add .ZIP Library...”，選擇解壓后的“S1d13781.zip”文件進行安裝。
   • 確認庫是否安裝成功，可以點擊“Sketch->Include Library”，查看列表底部是否有“S1d13781”條目。
4. 使用Sketch IDE編譯示例草圖并上傳到Arduino Due
   • 設(shè)置Sketch IDE的Board和Port設(shè)置。點擊“Tools->Board->Arduino Due (Programming Port)”設(shè)置Board，點擊“Tools->Port->Arduino Due (Programming Port)”設(shè)置Port。
   • 打開“781_gltest”示例草圖，點擊“File->Open…”，選擇解壓后的示例草圖文件夾中的“781_gltest.ino”文件。
   • 點擊“Verify”按鈕檢查代碼錯誤，點擊“Upload”按鈕將應(yīng)用程序上傳到Arduino Due。

四、使用圖形庫

修改現(xiàn)有草圖

圖形庫提供了多個示例草圖，例如“781_gltest.ino”展示了圖形庫的一些圖形功能，“781_RegisterAccessExample”展示了如何直接讀寫S1D13781寄存器，“781_MemoryAccessExample”展示了如何直接讀寫S1D13781內(nèi)存。要修改草圖，只需在Sketch的loop()函數(shù)中添加調(diào)用圖形庫函數(shù)的新行。例如，要在LCD面板上顯示一條從位置(20,20)到位置(100,100)的綠色線，可以添加以下代碼：

result = lcdc.drawLine( S1d13781_gfx::window_Main,20,20,100,100,0x0000FF00 );
sleep(2000);

創(chuàng)建新草圖

創(chuàng)建新草圖時，需要在基本模板中添加以下元素：

#include 
#include 
#include 
//create an instance of S1d13781 for us to work with
S1d13781_gfx lcdc;
void setup() {
    //start serial for serial monitor
    Serial.begin(9600);
    //start the S1d13781 library
    lcdc.begin();
    // put your setup code here, to run once:
}
void loop() {
    // put your main code here, to run repeatedly:
}

使用串口監(jiān)視器

當Arduino Due通過編程端口連接時，可以使用串口監(jiān)視器?？梢酝ㄟ^Sketch工具欄上的“Serial Monitor”按鈕或Sketch菜單中的“Tools->Serial Monitor”啟動。串口監(jiān)視器可以顯示Arduino Due上運行的應(yīng)用程序的信息和消息，對于調(diào)試修改后的應(yīng)用程序代碼或創(chuàng)建新應(yīng)用程序非常有幫助。

使用字體

S5U13781R01C100 Shield圖形庫支持使用可編程字體進行文本繪制。字體依賴于兩個組件：一個以.pbm圖形文件（二進制）存儲的1 bpp圖像文件和一個以.pfi文件（二進制）存儲的便攜式字體索引。圖形庫包提供了一些示例字體，包括.pbm圖像文件和.pfi索引文件。要在草圖應(yīng)用程序中使用字體，可以將二進制.pbm和二進制.pfi文件轉(zhuǎn)換為簡單的字節(jié)數(shù)組，然后在需要時將其傳遞給S1d13781_gfx::createFont()方法。例如：

extern byte ascii9x13IndexData[]; //test font index data
extern byte ascii9x13ImageData[]; //test font image data
testfont = lcdc.createFont(ascii9x13ImageData, 1453, ascii9x13IndexData, 498);

五、理解圖形庫

庫結(jié)構(gòu)

圖形庫由以下文件組成：

1. S1d13781.h：S1d13781類的頭文件，包含圖形庫硬件相關(guān)功能的概述和配置SPI接口的常量。
2. S1d13781.cpp：S1d13781類的源文件，包含訪問S1D13781 LCD控制器硬件級功能的方法。
3. S1d13781_gfx.h：S1d13781_gfx類的頭文件，提供圖形和文本方法的概述。
4. S1d13781_gfx.cpp：S1d13781_gfx類的源文件，包含圖形和文本顯示方法。
5. S1d13781_init.h：包含用于初始化S1D13781硬件寄存器的值的結(jié)構(gòu)。
6. S1d13781_registers.h：包含S1D13781硬件寄存器的#define定義，建議在訪問寄存器時使用這些定義以避免意外訪問未定義的寄存器。
7. keywords.txt：Arduino Sketch IDE庫支持所需的文件，新的類和方法應(yīng)添加到該文件中。

修改圖形庫

圖形庫提供了完整的源代碼，允許用戶進行定制和修改。建議使用外部代碼編輯工具進行修改。安裝在Sketch IDE中的圖形庫可以在“Arduino/libraries/S1d13781”文件夾中直接修改，也可以在“off - tree”修改后重新作為.zip庫安裝。重新安裝時，需要先從“Arduino/libraries”文件夾中移除現(xiàn)有的S1d13781庫。

自定義S1D13781初始化值

如果需要自定義S1D13781 LCD控制器的寄存器初始化值，可以更新S1d13781_init.h文件中的結(jié)構(gòu)?？梢允褂肊pson Electronics America網(wǎng)站上的S1d13781windows實用程序“781cfg.exe”生成新的值，然后將生成的S1D13781.h文件中的值更新到S1d13781_init.h文件中，可能需要進行一些小的修改。

六、庫參考

圖形庫分為兩個類：S1d13781和S1d13781_gfx。

S1d13781類

該類提供了硬件級支持，包括以下公共方法：

• S1d13781()：類的構(gòu)造函數(shù)。
• S1d13781::begin()：設(shè)置SPI接口并配置寄存器。
• S1d13781::regWrite()：向S1D13781寄存器寫入一個字（16位無符號整數(shù)）。
• S1d13781::regRead()：從S1D13781寄存器讀取一個字（16位無符號整數(shù)）。
• S1d13781::regModify()：使用位掩碼修改S1D13781寄存器的內(nèi)容。
• S1d13781::regSetBits()：使用位掩碼設(shè)置S1D13781寄存器中的特定位。
• S1d13781::regClearBits()：使用位掩碼清除S1D13781寄存器中的特定位。
• S1d13781::memWriteByte()：向S1D13781視頻內(nèi)存的指定地址偏移寫入一個字節(jié)（8位）值。
• S1d13781::memReadByte()：從S1D13781視頻內(nèi)存的指定地址偏移讀取一個字節(jié)（8位）值。
• S1d13781::memWriteWord()：向S1D13781視頻內(nèi)存的指定地址偏移寫入一個字（16位）值。
• S1d13781::memReadWord()：從S1D13781視頻內(nèi)存的指定地址偏移讀取一個字（16位）值。
• S1d13781::memBurstWriteBytes()：向S1D13781視頻內(nèi)存的指定地址偏移突發(fā)寫入指定數(shù)量的字節(jié)（8位）值。
• S1d13781::memBurstReadBytes()：從S1D13781視頻內(nèi)存的指定地址偏移突發(fā)讀取指定數(shù)量的字節(jié)（8位）值。
• S1d13781::memBurstWriteWords()：向S1D13781視頻內(nèi)存的指定地址偏移突發(fā)寫入指定數(shù)量的字（16位）值。
• S1d13781::memBurstReadWords()：從S1D13781視頻內(nèi)存的指定地址偏移突發(fā)讀取指定數(shù)量的字（16位）值。
• S1d13781::lcdSetRotation()：設(shè)置主層的旋轉(zhuǎn)角度。
• S1d13781::lcdGetRotation()：返回主層的當前旋轉(zhuǎn)角度。
• S1d13781::lcdSetColorDepth()：設(shè)置主層的顏色深度。
• S1d13781::lcdGetColorDepth()：返回主層的當前顏色深度。
• S1d13781::lcdGetBytesPerPixel()：返回基于主層顏色深度的每個像素使用的字節(jié)數(shù)。
• S1d13781::lcdSetStartAddress()：設(shè)置主層的內(nèi)存起始地址。
• S1d13781::lcdGetStartAddress()：返回主層的內(nèi)存起始地址。
• S1d13781::lcdSetWidth()：設(shè)置物理LCD的寬度。
• S1d13781::lcdGetWidth()：返回主層的寬度。
• S1d13781::lcdSetHeight()：設(shè)置物理LCD的高度。
• S1d13781::lcdGetHeight()：返回主層的高度。
• S1d13781::lcdGetStride()：返回主層的步幅（每行的字節(jié)數(shù)）。
• S1d13781::pipSetDisplayMode()：設(shè)置PIP窗口的效果（閃爍/淡入淡出）。
• S1d13781::pipGetDisplayMode()：返回PIP窗口的當前效果。
• S1d13781::pipSetRotation()：設(shè)置PIP層的旋轉(zhuǎn)角度。
• S1d13781::pipGetRotation()：返回PIP層的當前旋轉(zhuǎn)角度。
• S1d13781::pipIsOrthogonal()：確定主層和PIP層是否具有相同的旋轉(zhuǎn)角度。
• S1d13781::pipSetColorDepth()：設(shè)置PIP層的顏色深度。
• S1d13781::pipGetColorDepth()：返回PIP層的當前顏色深度。
• S1d13781::pipGetBytesPerPixel()：返回基于PIP層顏色深度的每個像素使用的字節(jié)數(shù)。
• S1d13781::pipSetStartAddress()：設(shè)置PIP層的內(nèi)存起始地址。
• S1d13781::pipGetStartAddress()：返回PIP層的內(nèi)存起始地址。
• S1d13781::pipSetWidth()：設(shè)置PIP窗口的寬度。
• S1d13781::pipGetWidth()：返回PIP窗口的寬度。
• S1d13781::pipSetHeight()：設(shè)置PIP窗口的高度。
• S1d13781::pipGetHeight()：返回PIP窗口的高度。
• S1d13781::pipGetStride()：返回PIP窗口的步幅（每行的字節(jié)數(shù)）。
• S1d13781::pipSetPosition()：設(shè)置PIP窗口相對于LCD面板左上角的位置。
• S1d13781::pipGetPosition()：獲取PIP窗口相對于LCD面板左上角的位置。
• S1d13781::pipSetFadeRate()：設(shè)置PIP窗口的閃爍/淡入淡出周期。
• S1d13781::pipGetFadeRate()：返回PIP窗口的當前閃爍/淡入淡出周期。
• S1d13781::pipWaitForFade()：等待當前PIP閃爍/淡入淡出操作完成。
• S1d13781::pipSetAlphaBlendStep()：設(shè)置PIP窗口的Alpha混合步長。
• S1d13781::pipGetAlphaBlendStep()：返回PIP窗口的Alpha混合步長。
• S1d13781::pipSetAphaBlendRatio()：設(shè)置PIP窗口的Alpha混合比例。
• **S1d1