ربط شاشة الهاتف Nokia 6100 مع متحكم PIC

*************
الكاتب : أبو النور

من المعلوم لدى العاملين في تصميم الدارات الالكترونية مدى الارتفاع الكبير في تكاليف شاشات الكريستال السائل المستخدمة مع المتحكمات الصغرية ، وخصوصا تلك الشاشات الرسومية Graphic LCD ، التي يبدأ سعرها من 20 دولار تقريبا ، لذلك قد يصعب على الهواة و الطلاب اقتناء أمثال هذه الشاشات دون ضرب الأخماس بالأسداس لتوفير ثمنها من المصاريف اليومية ( إن كان مهتما بالموضوع حقا ) ، لذلك سأبين في هذه المقالة طريقة ربط الشاشة الملونة المستخدمة في هاتف Nokia 6100 ( التي لا يتجاوز سعره 5 دولارات ) مع المتحكم PIC18F452 أو أي متحكم آخر يملك الذاكرة الكافية ، فلنبدأ ....

مواصفات الشاشة التي سنستخدمها :
أبعاد الصورة : 132 × 132 بيكسل - Pixel
الدقة : ترميز الألوان وفق نمطين للعمل : 8 بتات ( 256 لون ) أو 12 بت ( 4048 لون )
التغذية الكهربائية : 3.3 فولت
الربط : بروتوكول SPI التسلسلي بنمط 9 بت .

أهم نقطة في استخدام هذه الشاشة هي معرفة نوع المتحكم المبيت ضمنها ، فقد يكون المتحكم PCF8833 من شركة Philips أو المتحكم S1D15G00 من شركة Epson ، و يمكنك التفرقة بين النوعين بمقارنة لون الدارة المطبوعة الموجودة أسفل الشاشة ، وكلاهما قابلان للاستخدام طبعا مع مراعاة تعديل البرنامج الخاص بالمتحكم . طبعا يمكنك الحصول على النشرة الفنية للمتحكمين المذكورين من :

هنا

او

هنا

ربط شاشة الهاتف Nokia 6100 مع متحكم PIC Nokia610

ربط شاشة الهاتف Nokia 6100 مع متحكم PIC Nokia610

هذه المقالة ستعنى بشكل أساسي بالمتحكم S1D15G00 ، أي الشاشة ذات الدارة الخضراء كما هو مبين في الصورة :
توجيه الشاشة :

تمتلك الشاشة كما ذكرنا 132 × 132 بكسل ، و لكن البكسلات الموجودة على الأطراف غير مرئية تماما ، لذا فالحجم الفعال هو 130×130 بكسل ، و التوجيه الافتراضي موضح بالشكل :

ربط شاشة الهاتف Nokia 6100 مع متحكم PIC Normal10

ربط شاشة الهاتف Nokia 6100 مع متحكم PIC Normal10

يمكن توجيه الشاشة بالنمط الذي نريد حسب توضعها على الدارة المطبوعة وذلك باستخدام الأوامر MIRRORX و MIRRORY ، فتتم الاستدارة بمقدار 180 درجة كما هوم مبين في الأسفل

ربط شاشة الهاتف Nokia 6100 مع متحكم PIC Mirror10

ربط شاشة الهاتف Nokia 6100 مع متحكم PIC Mirror10

التخاطب مع الشاشة :

كما ذكرت أعلاه ، يتم الاتصال مع الشاشة عبر مسرى SPI ، ولكن عبر خطين فقط لعدم الحاجة للقراءة من الشاشة ( تمتلك الشاشة خط قراءة يستخدم لقراءة بعض الإعدادات و الأعلام و درجة الحرارة ، لكني لن أستخدمه ) ، طبعا سيلعب المتحكم PIC18F452 دور السيد ، وستكون الشاشة هي التابع ..

مع إرسال أي بايت للشاشة يجب أن نحدد نوعه ( Command أو Data ) لذلك نستخدم بتا إضافيا يتم إرساله أولا ، و هو يعني بايت معطيات إن كان فعالا ( High ) أو بايت تحكم إن كان غير فعال ( Low )، وذلك مبين في المخطط الزمني التالي :

ربط شاشة الهاتف Nokia 6100 مع متحكم PIC Protoc10

ربط شاشة الهاتف Nokia 6100 مع متحكم PIC Protoc10

-المشكلة التي تبدو للوهلة الأولى هي كون وحدة MSSP في متحكمات PIC16 - PIC18 بعرض 8 بت ، فكيف سنرسل 9 بتات في كل أمر ؟ يوجد حلان من وجهة نظري :
كتابة برنامج SPI بعرض 9 بت بدون استخدام وحدة MSSP في المتحكم ، و هذه الطريقة توفر منفذ SPI لأغراض أخرى أكثر أهمية ، و يمكن استخدامها مع أي بوابة تمتلك ثلاثة أرجل شاغرة ( إذا أردنا استخدام رجل التصفير للشاشة )، لكنها محدودة السرعة ، وتشغل المعالج لفترة طويلة نسبيا .
استخدام وحدة MSSP و ذلك بإرسال بت التحكم بشكل برمجي ، ثم نقوم بتفعيل وحدة MSSP بنمط SPI و نرسل البقية بالطريقة الاعتيادية ، هذه الطريقة هي الأعلى سرعة ، لكنها توجب مشاركة مسرى SPI مع دارات أخرى إن كان مستخدما ، وذلك يتطلب رجلا أخرى لاختيار الشاشة من بين الدارات الأخرى هي #CS .

بقيت نقطة مهمة في التخاطب مع الشاشة ، وهي سرعة المسرى ، وكما هو مبين في النشرة الفنية للمتحكم PCF8833 فينصح بعدم تجاوز القيمة 150ns كمدة زمنية لنبضات الساعة ،أي ما يزيد قليلا عن 6.6Mhz و قد قمت بتجربتها بسرعات مختلفة وصلت إلى 10Mhz و بقيت تعمل بشكل جيد ، لكن لا أنصح بتجاوز 6Mhz لضمان الالتزام بالمواصفات الفنية .

اخترت الطريقة الأولى للتخاطب مع الشاشة ، و قد كتبت التابع الذي ينجز هذه العملية بلغة التجميع للاستفادة القصوى من إمكانيات المعالج و ضمان عدم الإسراف في التعليمات ، والنتائج التي وصلت إليها مرضية جدا .. أما توصيل الشاشة مع المتحكم فقد تم بالطريقة التالية :
RESTE ( تصفير الشاشة ) : مع القطب RB3 و هو فعال عند الصفر
CS ( اختيار الشاشة ) : مع القطب RB2 وهو فعال أيضا عند الصفر
SDA ( البيانات ) : مع القطب RB1
CLK ( نبضات الساعة ) : مع القطب RB0

عرفنا من قبل أن الشاشة تحتاج إلى 3.3 فولت كتغذية كهربائية ، كما أن دارة الإضاءة الخلفية تحتاج إلى أكثر من 6 فولت للإضاءة الجيدة ( يمكن أن تصل إلى 8 فولت ) ، لذلك قمت بتصميم دارة تغذية متقطعة لرفع الجهد ، و دارة تغذية بـ 3.3 فولت ، و مع وضع مقاومات لتقسيم الجهد على المداخل الرقمية ، يمكن استخدام هذه الدارة لربط الشاشة مع المتحكمات التي تعمل على 5 فولت :

ربط شاشة الهاتف Nokia 6100 مع متحكم PIC Circui10

ربط شاشة الهاتف Nokia 6100 مع متحكم PIC Circui10

عنونة ذاكرة الإظهار :

يمتلك متحكم الشاشة ذاكرة بحجم 17424 كلمة ، كل منها بعرض 12 بت ( 4 بتات لكل لون : الأحمر و الأخضر و الأزرق ) يمكن تحديد عنوان البكسل الهدف باستخدام الأمرين PASET ( تعيين الصفحة أو السطر ) و CASET ( تعيين العمود ) .
يوجد معاملان لكل من الأمرين السابقين ، لذلك فهما يحددان بكسل البداية و بكسل النهاية ، فتتم عنونة مربع من البكسلات ، هذا يبدو معقدا للوهلة الأولى ، لكن مع خاصية الالتفاف ، و زيادة قيمة العنوان عند كل إرسال ، تسهل هذه الميزة كثيرا من رسم المحارف أو المربعات .

ربط شاشة الهاتف Nokia 6100 مع متحكم PIC Addres10

ربط شاشة الهاتف Nokia 6100 مع متحكم PIC Addres10

ذاكرة البكسلات مؤلفة من 132 سطر و 132 عمود

لعنونة بكسل وحيد نستخدم نفس العنوان للبداية و النهاية على كل محور ، و المثال التالي يبين كيفية عنونة البكسل (2,7) :

الكود:: WriteSpiCommand(PASET); // Row address set (command 0x2B)
WriteSpiData(2); // startingx address
WriteSpiData(2); // ending x address (same as start)
WriteSpiCommand(CASET); // Column address set (command 0x2A)
WriteSpiData(7); // starting y address
WriteSpiData(7); // ending y address (same as start)

لعنونة مساحة مربعة من البكسلات ، نحدد موقع البداية و موقع النهاية على كل محور ، و المثال التالي يبين كيفية عنونة المربع الممتد من (4,3) إلى (11,9) :

الكود:: WriteSpiCommand(PASET); // Row address set (command 0x2B)
WriteSpiData(4); // startingx address
WriteSpiData(11); // endingx address
WriteSpiCommand(CASET); // Column address set (command 0x2A)
WriteSpiData(3); // starting y address
WriteSpiData(9); // ending y address

بمجرد تعيين حدود الرسم المطلوب سواء كان مربعا أو بكسلا وحيدا ، فإن أي عملية كتابة إلى ذاكرة الشاشة ستتحول إلى هذه الحدود ، فإن حاولت كتابة عدد أكبر من البكسلات في هذه الحدود ، سيقوم متحكم الشاشة بتجاهلها .
ترميز الألوان :

يمكن ترميز الألوان ضمن برنامج المتحكم وفق عدة طرق يتم ترجمتها جميعا ضمن متحكم الشاشة إلى 12 بت ، وهي مبينة كالتالي :

الطريقة الأولى : 12 بت لكل بكسل :

هذا هو نمط العمل الطبيعي للشاشة ، و يحتاج إلى أربع بتات لكل لون من الألوان الأساسية ، فيحتاج بالتالي إلى بايت و نصف لكل بكسل ، ويمكن استخدام ثلاث بايتات متتالية لرسم بكسلين ، و يتم تكرار العملية حتى الانتهاء من رسم المنطقة المحددة بأكملها ، وهذه العملية مبينة في الشكل التالي :

ربط شاشة الهاتف Nokia 6100 مع متحكم PIC 3bytes10

ربط شاشة الهاتف Nokia 6100 مع متحكم PIC 3bytes10

إرسال بكسلين إلى الشاشة عبر ثلاثة بايتات
أمر تفعيل الكتابة إلى الذاكرة
البايت الأول ( الأحمر و الأخضر للبكسل الأول )
البايت الثاني ( الأزرق للبكسل الأول و الأحمر للبكسل الثاني )
البايت الثالث ( الأخضر و الأزرق للبكسل الثاني )

قد يخطر في بال أحدكم السؤال التالي : ماذا إذا قمت باستخدام الطريقة السابقة لترميز بكسل واحد فقط ، أي بايتين ، مع تجاهل خانة اللون الأحمر للبكسل الثاني بتصفيرها ، هل سيؤثر ذلك على البكسل المجاور ؟ و الجواب لا ، لأن المتحكم الداخلي للشاشة لا يقبل الكتابة في ذاكرة الإظهار إلا عند اكتمال البكسل ، و أية قيم ناقصة يتم تجاهلها ، لذلك فالقسم الأحمر من البايت الثاني سينتظر وصول بقية الألوان ليكمل الترميز ، والتي لن تصل أبدا . و اعتمادا على الخاصية التي تقول أن أي أمر موجه للشاشة يقوم بإلغاء جميع القيم غير المكتملة في ذاكرة المتحكم ، سنستخدم أمر NOP بعد عملية الإرسال ، وذلك مبين في الشكل التالي :

ربط شاشة الهاتف Nokia 6100 مع متحكم PIC 1_5byt10

ربط شاشة الهاتف Nokia 6100 مع متحكم PIC 1_5byt10

إرسال بكسل إلى الشاشة عبر بايتين مع تجاهل خانة الأحمر في البايت الثاني و ذلك بإرسال تعليمة NOP

الطريقة الثانية : 8 بت لكل بكسل :
في هذه الطريقة يكفي استخدام بايت واحد لكل بكسل ، بحيث يتم تقاسم البتات كالتالي : 3 للأحمر ، 3 للأخضر ، 2 للأزرق ، و لكن يجب التنبه إلى أمر مهم وهو الانتباه إلى أن هذه البتات الثمانية يتم تحويلها إلى 12 بت ضمن متحكم الشاشة لأن البكسل ممثل في ذاكرة الإظهار بـ 12 بت .

ربط شاشة الهاتف Nokia 6100 مع متحكم PIC 1byte10

ربط شاشة الهاتف Nokia 6100 مع متحكم PIC 1byte10

يتم هذا التحويل وفق جدول يتم تلقيمه لمتحكم الشاشة أثناء عملية التهيئة ، و يقوم هذا الجدول بتحويل اللون الأحمر من 3 إلى 4 بت ، والأخضر من 3 إلى 4 بت ، و الأزرق من 2 إلى 4 بت و تتم هذه العملية بإرسال تعليمة RGBSET ثم إتباعها بعشرين قيمة تحدد طريقة فك ترميز بايت اللون :

الكود:: WriteSpiCommand(RGBSET); // Define Color Table (command 0x2D)
WriteSpiData(0); // red000 value
WriteSpiData(2); // red001 value
WriteSpiData(5); // red010 value
WriteSpiData(7); // red011 value
WriteSpiData(9); // red100 value
WriteSpiData(11); // red101 value
WriteSpiData(14); // red110 value
WriteSpiData(16); // red111 value
WriteSpiData(0); // green000 value
WriteSpiData(2); // green001 value
WriteSpiData(5); // green010 value
WriteSpiData(7); // green011 value
WriteSpiData(9); // green100 value
WriteSpiData(11); // green101 value
WriteSpiData(14); // green110 value
WriteSpiData(16); // green111 value
WriteSpiData(0); // blue000 value
WriteSpiData(6); // blue001 value
WriteSpiData(11); // blue010 value
WriteSpiData(15); // blue011 value

يجب التنبه إلى نقطة مهمة ، و هي أن هذه الطريقة تستهلك عددا أقل من عمليات النقل بمقدار الثلث مقارنة مع الطريقة السابقة ، لذلك ستجد ربحا ملحوظا في سرعة ملء الشاشة ، لكن الترميز بثمانية بتات يعني أن مجال الألوان هو 256 لون ، لذلك فلا أنصح باستخدامها لعرض الصور إلا إن كان التوفير في ذاكرة المتحكم له أولوية كبيرة ، وعموما أنصح بإضافة ذاكرة خارجية و استخدام نمط 12 بت لعرض الصور فهو أفضل و أكثر وضوحا .

الطريقة الثالثة : 16 بت لكل بكسل :

هذه الطريقة يمكن استخدامها فقط مع المتحكم PCF8833 ، و هي تتيح ترميز كل بكسل ببايتين ، أي 65 ألف لون لكل بكسل ، لكن كما نعلم أن ذاكرة الإظهار بعرض 12 بت ، لذلك يعاد ترميز الألوان بما يتناسب مع ذاكرة الإظهار ، أي 12 بت ، وهذا يعني عدم وجود كسب في دقة الصورة ، لذلك فلن أتطرق إلى التفاصيل و أتركها لمن أراد التوسع في هذا الموضوع بقراءة النشرة الفنية للمتحكم PCF8833 .
خاصية الالتفاف التلقائي :

تعد هذه الخاصية واحدة من أكثر الأمور أهمية لأنها توفر الكثير من العمل أثناء كتابة البرنامج ، و خاصة لرسم المربعات و طباعة المحارف باستخدام حلقات أبسط مما تتوقع ، و كما ذكرت سابقا أثناء شرح عملية العنونة و رسم المربعات ، يمكن بنفس الطريقة رسم المحارف ، فإن كانت لديك مجموعة محارف بقياس 8×8 بكسل ، يمكنك رسم المحرف على الشاشة بتحديد مربع بقياس 8×8 بكسل ، و البدء بتلقيم البكسلات باستخدام حلقة من 64 خطوة دون الاكتراث لعملية العنونة لكل بكسل ( كما اعتدنا في الشاشات العادية ) و ذلك لأن الشاشة ستنتقل من البكسل إلى جاره دون تدخل برمجي ، وبمجرد امتلاء السطر الأول يتم الاتنقال إلى السطر التالي ، وهكذا حتى يتم ملء المربع فيتم المحرف المراد رسمه !

ربط شاشة الهاتف Nokia 6100 مع متحكم PIC Wrap10

ربط شاشة الهاتف Nokia 6100 مع متحكم PIC Wrap10

ربط شاشة الهاتف Nokia 6100 مع متحكم PIC Workbe10

-منقوووووول

الله يسلم إيداك يا غالي

» ريسفر نوعTOKYOSAT-6100
» عطل شاشة LCD
» عطل في شاشة البلازما