Libreria per display LCD grafico 128x64 con controller KS0108B

Finalmente, dopo tanto gingillarmi con il primo display grafico 128x64 in mio possesso (lo so, altri sono già agli OLED e oltre), mi sono deciso a farne qualcosa di serio perche avevo bisogno di un display con interfaccia seriale.

L'intenzione è (sarebbe) quella di usare il GLCD al posto del display LCD a caratteri nel progetto DDS, ma contemporanemente mi sto chiedendo se lo sforzo di modificare tutto il firmware già fatto valga il vantaggio di avere delle icone sul display.
L'occasione è comunque ghiotta per studiare questo componente e scrivere qualcosa di decente.
Da studiare ce n'è parecchio, visto che il datasheet ha ben 2 (mezze) pagine dedicate alla programmazione del display, scritte in Inglese tradotto dal Cinese... un incubo.
Più che studiare c'è da indovinare cosa volessero dire i progettisti!

L'obiettivo era utilizzare il display in modalità testo, con 8 righe da 20 caratteri (con font standard 5x7), in modalità grafica con 1024 pixel indirizzabili, e in modalità mista, testo + grafica. Dei 21 teorici caratteri per linea, ho preferito sacrificarne 1 e ridurli a 20, ovvero 120pix, in modo da mantenere una spaziatura di 4pix a sinistra e destra, per una maggiore visibilità o per cornici grafiche.
Il disegno grafico prevede 3 modalità: Positivo (pixel scuro su fondo chiaro), Negativo (pixel chiaro su fondo scuro) e Invertito (il pixel è disegnato in inverso rispetto al colore precedente - XOR). Questo consente di adattare la grafica a qualsiasi combinazione di colori del proprio display.

L'interprete dei comandi (Parser) è facilmente modificabile per sostituire le lettere di comando con altre a proprio piacere; l'aggiunta di nuove funzioni è semplice in quanto richiede solo di effettuare le chiamate alle funzioni base disponibili, predisponendo i valori nelle locazioni dei parametri condivisi.
Dopo ogni modifica il programma deve essere ricompilato con il tool gratuito di Microchip MPLAB.

Caratteristiche

La libreria, e i programmi di prova, sono interamente scritti in Assembler per i micro della famiglia PIC18 di Microchip.
Lo sviluppo è stato fatto su un PIC18F2580 (che uso come piattaforma fissa per questi progetti), e utilizza veramente pochi pin: 4 (5 contando il Reset, non utilizzato) per l'interfacciamento al display e 2 per la comunicazione seriale.
Questo PIC è valido (e ancor meglio il PIC18F2680) per la disponibilità di RAM; inoltre, come tutte le MCU di questa famiglia, offre un oscillatore interno a 32MHz (8MHz x 4 col PLL), di grande utilità perchè senza quarzi e condensatorini.
La velocità permette di implementare senza problemi un'interfaccia seriale RS232 bidirezionale a 115,200bps.
Con la versione SOIC del PIC, un paio di condensatori e un connettore si può realizzare un modulino 'piggyback' molto piatto da applicare sul retro del display.

Font 5x7 incorporato (è disponibile un programma per generazione fonts)
Download di immagini da PC (è disponibile un programma per la conversione immagine->modulo INC))
Immagine di sfondo disponibile e richiamabile (è disponibile un programma per la generazione immagine->modulo INC))
Display in positivo, negativo e invertito
Interfaccia seriale a 115Kpbs
19 funzioni base [6 di interfaccia, 6 di testo, 7 di grafica]
12 comandi riconosciuti, con varianti

Struttura della libreria

Per mia (s)comodità ho voluto separare in 2 moduli la libreria, con alcuni file ausiliari a corredo:

Modulo Funzioni Base [MFB]: realizza le funzioni di comando del display e implementa alcune primitive di testo e grafiche
Modulo Interfaccia Comandi [MIC]: riceve e interpreta i comandi dalla porta seriale e chiama le opportuni primitive.

Il modulo MFB contiene le routine 'private' di utilità, quali le funzioni di conversione binario->decimale e binario->esadecimale, oltre alla tabella del font standard 5x7.
Il modulo MIC incorpora alcune funzioni di supporto diagnostico (es. dump memoria e comandi al PC).
Il file esterno GLCD.h descrive l'assegnazione dei pin utilizzati dalla libreria.

MFB espone, in questa versione, 19 funzioni base e 11 parametri di comunicazione dati dal modulo MIC.

Struttura dei comandi

I comandi seriali dal PC sono composti da 1 o 2 lettere identificative della funzione e da 0 a 4 parametri [valore da 0 a 255] separati da virgole. Es. 'BF5,5,20,30'.
Le lettere dei comandi possono essere minuscole o maiuscole; non devono esserci spazi nella stringa.
La stringa deve essere terminata da un carattere 'CR' (decimale=13, esadecimale=0D), senza 'LF' .

Modulo MIC: comandi

Comando

Descrizione

Esempio

A	AT Posiziona il cursore di testo alle coordinate dei primi 2 parametri	A5,10
B BF	BOX disegna un rettangolo alle coordinate X0,Y0,X1,Y1 contenute nell'ordine nei 4 parametri forniti BOXFILL come sopra, con riempimento	B10,11,12,13 BF10,11,12,13
C CI	CLEAR Cancella il display col colore di sfondo CLEAR INV Cancella il display col colore di disegno	C CI
D	DOWNLOAD Scarica un'immagine di sfondo da PC (1024 bytes)	D
F	FILL Carica un'immagine di sfondo esistente in memoria ROM (1024 bytes)	F
H HC	HOME Muove il cursore all'inizio riga specificata nel primo parametro (1..8) HOME CLEAR Come sopra, ma cancella inoltre la riga usando il 2° parametro fornito	H5 H3,127
L	LINE Disegna una linea dal punto X0,Y0 al punto X1,Y2 (*)	L10,15,50,20
M	MODE Predispone il modo di disegno normale (0), Negativo (1), Inverso (2) o entrambi (3)	M3
P PG	POINT Disegna un punto alle coordinate X0,Y0 POINT GET Ritorna nel parametro comune gPixel lo stato spento acceso (0/1) del punto	P15,30 PG40,10
TM	TEST Test di funzionamento che disegna alcuni elementi sul display	T
W	WRITE MSG Scrive uno degli 8 (1..8) messaggi configurati in ROM (lunghezza max 20 car)	W4
"	FREE TEXT Scrive i caratteri inviati dalla seriale compresi tra una coppia di virgolette Gestisce i 'ritorni a capo'.	"pippo"

(*) Il sw riconosce se la linea è orizzontale o verticale, nel qual caso esegue un codice diverso e più veloce, altrimenti utilizza l'algoritmo Breshenam per linee con altre inclinazioni. NOTA: l'attuale implementazione è 'bacata' e con certi parametri va in tilt.

Modulo MFB

Funzioni Base

Funzione

Descrizione

GLinit	Inizializza la libreria e il display grafico. Obbligatoria, deve essere la prima funzione chiamata.
GLout	Inserisce il valore contenuto dell'accumulatore WREG alla RAM del display (**). Non modifica il valore di WREG
GLcmdout	Invia il comando contenuto dell'accumulatore WREG al display. Non modifica il valore di WREG
GLin	Recupera dalla RAM del display il contenuto della locazione corrente (**). Il valore letto è posto nella variabile locale lByteRead e contentenuto in WREG al ritorno
GLclear	Cancella l'intero display usando il valore contenuto nella variabile globale gPad
GLmode	Predispone il modo di rappresentazione grafica in base al valore della variabile globale gMode

Funzioni di testo

Funzione

Descrizione

GLhome	Porta il cursore di testo a inizio pagine (alto-sinistra), senza cancellare il contenuto
GLsetcursor	Predispone la posizione del cursore di testo alle locazioni globali gTextX e gTextY [1..20, 1..8]
GLlinehome	Porta il cursore di testo all'inizio della riga contenuta in WREG
GLlineclear	Cancella, usando il valore di gPad, la riga contenuta in WREG e porta il cursore a inizio riga
GLwrite	Scrive il carattere contenuto in WREG
GLstring	Scrive una stringa di testo contenuta nella ROM; l'indice dele messaggio [1..8] è contenuto nella variabile gMsg

Funzioni Grafiche

Funzione

Descrizione

GLdrawpixel	Disegna un punto alle coordinate contenute in gPixX e gPixY, secondo le modalità impostate con gMode
GLgetpixel	Recupera il valore di un pixel alle coordinate contenute in gPixX e gPixY. Il valore letto è posto in gPixel [0=spento, 1=acceso]
GLline	Disegna un linea tra i punti P0 [gPixX,gPixY] e P1 [gPixX2,gPixY2]. La procedura analizza i valori dei 4 parametri e determina se utilizzare l'algoritmo generico di disegno (Breshenam) oppure le routine specializzate Hline e Vline, precise e molto più veloci.
GLbox	Disegna un rettangolo vuoto tra i punti P0 [gPixX,gPixY] e P1 [gPixX2,gPixY2].
GLboxfill	Disegna un rettangolo pieno tra i punti P0 gPixX,gPixY] e P1 [gPixX2,gPixY2].
GLdownload	Riceve dall'interfaccia seriale un'immagine di sfondo (1024 bytes)
GLload	Carica dalla memoria ROM un'immagine compilata

(**) il controller grafico avanza automaticamente la locazione corrente dopo ogni scrittura o lettura della RAM.
Questo costringe ogni volta a ripredisporre la locazione attuale nei casi di lettura-modifica-scrittura.

Parametri di interfaccia

Funzione

Descrizione

gTextX	Coordinata orizzontale del cursore di testo [1..20]
gTextY	Coordinata verticale del cursore di testo [1..8]
gPixX	Coordinata orizzontale del cursore grafico P0 [0..127]
gPixY	Coordinata verticale del cursore grafico P0 [0..63]
gPixX2	Coordinata orizzontale del cursore grafico P1 [0..127]
gPixY2	Coordinata verticale del cursore grafico P1 [0..63]
gPixel	Ritorna il valore letto dalla memorai RAM del display alle coordinate correnti [0=spento, 1=acceso]
gPad	Valore utilizzato per il riempimento durante la cancellazione. Default =0. Se gPad=255 il display viene cancellato in negativo. Altri valori danno risultati particolari
gMode	Modalità di rappresentazione (testo e grafica): 0=normale, 1=negativo,2=invertito, 3=negativo+invertito
gMsg	Indice del messaggio di testo memeorizzato in ROM {1..8}
gSignal	8 bit di segnalazione (flags) per comunicazioni aggiuntive tra MIC e MFB (al momento usato il 1° bit per comunicare l'inizio di un Download.

Lista dei desideri

Le funzionalità che mi piacerebbe implementare, tempo e capacità permettendo:

VLine migliorata: ora la routine disegna un maniera 'stupida' ogni pixel della linea; sarebbe più efficiente se disegnasse dei byte alla volta
Micro posizionamento del testo: aggiungere un offset da 0 a 7 pixel H e V rispetto al cursore
Font alternativi: sono già pronti, ma manca la gestione della commutazione font

Download gratuito

» Scarica il codice sorgente in Assemble PIC18 per MPLAB