제15장 OLED를 이용한 디지털 액자 (HBE-MCU-Multi AVR).ppt [호환...

OLED를이용한디지털액자만들기

Chapter. 15

Jaeheung, Lee

HBE-MCU-Multi AVR

목차

1. OLED 모듈

2. OLED를 이용하여 디지털 액자 만들기

3. UART로 디지털 액자 사진 전송하기

HBE-MCU-Multi로 배우는

마이크로컨트롤러(AVR편)

마이크로컨트롤러 기능

제 15장 OLED를 이용한 디지털액자 만들기

㈜ 한백전자 기술연구소

1. OLED 모듈

2. OLED를 이용하여 디지털 액자 만들기

3. UART로 디지털 액자 사진 전송하기

OLED를 이용한 디지털액자 만들기

OLED 모듈

¨ OLED(Organic Light-Emitting Diodes)

¤ 유기 기판에 적, 녹, 청색 등의 빛을 내는 유기화합물을 사용하여 자체 발광시키는 디스플레이

¤ 유기물을 발광층으로 사용

¤ OLED는 유기물 층과 음극과 양극으로 구성

¤ 장점

n 디스플레이의 백발광 특성으로 인해 시야각을 갖지 않으며 시인성이 우수

n 액정(Liquid Crystal)을 사용하지 않기 때문에 응답속도가 빠름

n 소비전력이 작음

n 자체발광 등의 장점을 가지고 있기 때문에 백라이트가 필요 없음

n 경량, 박형으로 제작이 가능함.

n 저온에서 제작 가능하며, 제종 공정이 간단하여 저 가격화가 가능함

OLED 모듈

¨ HBE-MCU-Multi 의 OLED 모듈

¤ BL128128A OLED 모듈을 사용

n 128 * 128 Pixel을 Display

n 16비트 Color

n Text LCD와 유사한 인터페이스

OLED 모듈 핀 설명

OLED 모듈

¨ OLED 모듈¤ OLED모듈을 제어하기

위해서는 각 제어신호의 동작 타이밍을 고려하여 펄스 타이밍을 설계하여야 한다.

¤ OLED 모듈은 하나의 Command 및 Data를전송하는 전송 싸이클이 최대 3MHz로 제한되어 있으며, 각 펄스의순서가 정해져 있다.

OLED 모듈 신호 타이밍도

실습 23 : OLED를 이용한 디지털 액자

¨ 실습 개요

¤ OLED 모듈을 외부 메모리 인터페이스에 연결하고, 이를 이용하여 디지털 액자 기능을 구현한다.

¤ 배경이 되는 사각형(내부 빨간색, 외각선 녹색)을 먼저 그리고, 미리 변환된 RGB 이미지를 OLED에 출력하도록 한다.

¨ 실습 목표

¤ OLED 작동 원리 이해

¤ ATmega128를 이용한 OLED 구동 방법 습득

¤ 디지털 액자 기능 구현 방법 습득


¨ 사용 모듈 : MCU 모듈, OLED모듈

OLED 모듈 Signal

MCU 모듈 OLED 모듈 포트 A, G

OLED 모듈에 연결


¨ 모듈 결선 방법

MCU 모듈 포트 G의 PG0를 OLED 모듈의CS에, PG1을 RST에, PG2를 DC에, PG3를WN에, 그리고 PG4는 RN에 연결

MCU 모듈 포트 A의 PA0 ~PA7을 8핀 케이블로 OLED 모듈의 D0 ~ D7까지 연결


¨ 구동 프로그램 : 사전지식

¤ OLED 라이브러리 함수(oled.c 파일에 정의)

initOLED(void) : OLED 모듈을 초기화 한다.write_cmd(unsigned char) : OLED 모듈에 명령을 1바이트 전달한다.write_data(unsigned char) : OLED 모듈에 데이터를 1바이트 전달한다.PutPixel(unsigned char x, unsigned char y, unsigned int color) :

OLED의 x,y 위치에 color라는 색깔로 점을 하나 찍는다.Draw_Line(unsigned char x1, unsigned char y1, unsigned char x2, unsigned char y2, unsigned int Color) :

x1, y1 점으로부터 x2, y2 까지의 직선을 그린다. 이때, 직선의 색깔은 Color로 한다.

Draw_Rectangle(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char width, unsigned char height , unsigned char inFill, unsigned int inColor, unsigned int outColor) :

x, y 점으로부터 width, height 크기의 4각형을 그린다. 이때, 윤곽선은 outColor로 그리고, 만약 inFill이 1이면 내부를 inColor로 칠한다.

Print_text(unsigned char x, unsigned char y, char *text, unsigned int color) : x, y 위치에 *text 문자열을 출력한다. 이때, 문자의 색깔은 color 이다.


¨ 구동 프로그램 : 사전지식

¤ oled.h : oled.c의 헤더 파일

//---------------------------------------//

// OLED Interface

//---------------------------------------//

#define CS_OLED 0 // OLED CS

#define RESETPIN_OLED 1

#define D_C 2

#define WN_OLED 3 // OLED WN : R/W#(WR#)

#define RN_OLED 4 // OLED RN : E(RD#)

#define OLED_CTRL_PORT PORTG

#define OLED_DATABUS PORTA

#define OLED_CTRL_DDR DDRG

#define OLED_DATA_DDR DDRA


¨ 구동 프로그램 : 사전지식¤ OLED 화면 좌표 와 메모리 저장

n 화소, 혹은 Pixel(Picture Element) : 화면상의 한 점

n OLED의 화면 좌표

n 한장의 사진을 OLED에 꽉차게 출력하기 위해서는 128*128*16bit의 메모리가 필요.

(0,0) X

Y

(127,127)

(127,0)

(0,127)


¨ 구동 프로그램 : 사전지식¤ 사진의 메모리 저장

n ATmega128등 대부분의 MCU는 작은 RAM size를 갖고 있기 때문에 그림이나 폰트등은 RAM에 정의할 수가 없다.

n 변수를 할당할 때 일반적으로 RAM에 할당되지만 변하지 않는 변수는 Flash ROM에 할당할 필요가 생긴다.

n Flash ROM을 변하지 않는 변수의 저장 공간으로 사용하기 위해, WINAVR에서는 pgmspace function을 제공

n pgmspace 사용법

n 변수선언 : prog_uchar lstar[5000]

n 변수 읽어오는 법 : buf= pgm_read_byte(lstar);


¨ 구동 프로그램 : 소스분석¤ lstar.h

const prog_uint16_t lstar0[]={

0x1082, 0x862, 0x841, 0x841, 0x841, 0x841,

… 중략

}

const prog_uint16_t lstar1[]={

0xcf1f, 0xcf1f, 0xcf1f, 0xcf1f, 0xcf1e, 0xcf1e,

… 중략

}


¨ 구동 프로그램 : 소스분석¤ OLED_VIEW.c

1) #include<avr/io.h>

#include<util/delay.h>

#include"oled.h" //oled 헤더

#include <avr/pgmspace.h> /* 데이터를 프로그램 롬에 저장하기 위한

read/write 함수, 변수 타입 정의 */

2) #include "lstar.h" //사용자가 변환한 BMP 배열

unsigned int *Image0 = lstar0; //사용자가 만든 파일명이 exam.c, exam.h인 경우

unsigned int *Image1 = lstar1; /* 옆의 lstar0, lstar1 대신 exam0 ,exam1로

바꾸게 되면 사용자가 만든 그림이 나오게 된다. */

#define DELAY_MS(x) {static unsigned int _i; \

for(_i=0;_i<x;_i++) \

_delay_ms(1); }

3) #define RGB565(r,g,b) ( (((r) >> 3) << 11) | (((g) >> 2) << 5) | ((b) >> 3) )

// RGB 24비트 값을 16비트로 변환해주는 매크로 함수


4) void OLED_DrawImage(unsigned int * Image0,unsigned int * Image1);

// 화면에 이미지를 그려넣는다.

int main(){

5) initOLED(); //OLED 초기화

while(1){

6) Draw_Rectanle(0,0,128,128,1,RGB565(0,255,0),RGB565(255,0,0));

//배경 사각형을 출력

DELAY_MS(1000); //1000ms단위의 딜레이 간격

7) OLED_DrawImage(Image0,Image1); /* 변환해서 저장해둔 BMP->RGB 파일을

화면에 출력 */

DELAY_MS(1000); //1000ms단위의 딜레이 간격

}

return 0;

}


8) void OLED_DrawImage(u16 * Image0,u16 * Image1){

u16* ptr; // 그림 배열 포인터 저장변수

u08 x,y,ye,xe; // x, y 값 저장

u08 width,height; // 그림 높이, 넓이

u16 buf;

width = 128;

height= 128;

x = 0;

xe = width;

y = (height/2);

ye = height;

ptr = Image1; // 그림 배열 포인터 저장

while(y<ye){

while(x<xe){

buf=pgm_read_word_near(ptr++);

PutPixel(x++,ye-1,buf);

}


8) x=0;

ye--;

}

x = 0;

xe = width;

y = 0;

ye = (height/2);

ptr = Image2; // 그림 배열 포인터 저장

while(y<ye){

while(x<xe){

buf=pgm_read_word_near(ptr++);

PutPixel(x++,ye-1,buf);

}

x=0;

ye--;

}

}


¨ 실행 결과

실습 24 : UART로 디지털액자 사진 전송

¨ 실습 개요

¤ 앞의 예제에서 만든 디지털 액자에 UART를 통한 이미지 전송과, 문자 출력 기능을 추가한다.

¤ PC등의 외부 장치에서 UART를 통해 출력할 이미지를 전송받을 수있다.

¤ 폰트 기능을 추가함으로써, OLED 화면에 글자를 써 넣을 수 있도록한다

¨ 실습 목표

¤ UART를 통한 데이터 전송 방법 습득

¤ OLED에 폰트 기능 구현 방법 습득


¨ 사용 모듈 : MCU 모듈, OLED모듈, UART 모듈

OLED 모듈 Signal

MCU 모듈 OLED 모듈 포트 A, G OLED 모듈에 연결

MCU 모듈 포트 E

UART 모듈 Signal

UART 모듈

USB-to-Serial 포트 RS 232포트


¨ 모듈 결선 방법

MCU 모듈 포트 A의 PA0 ~PA7을 8핀 케이블로 OLED 모듈의 D0 ~ D7까지 연결

MCU 모듈 포트 E의 PE0는 UART 모듈의 RXD0에, PE1은 TXD0에연결한다

MCU 모듈 포트 G의 PG0를 OLED 모듈의 CS에, PG1을 RST에, PG2를 DC에, PG3를 WN에, 그리고 PG4는 RN에 연결


¨ 구동 프로그램 : 사전지식¤ Print_text(unsigned char x, unsigned char y, char *text, unsigned i

nt color) 함수

n x, y 위치에 color 색깔의 *text 문자열을 출력 개요

n Print_text 함수를 사용하기 위해서는 폰트 데이터가 있어야 하는데, Font.c와font.h는 문자열 출력에 사용될 폰트를 담고 있다.

¤ UART를 통한 이미지 전송

n 8장에서 사용하였던 UART용 송신/수신 함수 getch()와 putch() 사용

n getch_u0()와 putch_u0()로 만들어 avr_lib.c에 포함시켜 놓았음.

n 수신 데이터의 형식은 2바이트를 하나의 화소 데이터로 간주

n 먼저 도착한 바이트가 하위 바이트가 되고, 나중에 도착한 바이트가 상위 바이트가 된다.

n PC에서는 UART통신으로 그림파일을 전송하는 프로그램이 필요.(한백전자 홈페이지에서 다운받을 수 있음)


¨ 구동 프로그램 : 소스분석¤ OLED_UART.c

1) #include<avr/io.h>

#include<util/delay.h>

#include"oled.h" //oled 헤더

#include <avr/pgmspace.h> /* 데이터를 플래쉬메모리에 대한 read/write

함수 , 변수 타입 정의 */

#define DELAY_MS(x) {static unsigned int _i; \

for(_i=0;_i<x;_i++) \

_delay_ms(1); }

#define RGB565(r,g,b) ( (((r) >> 3) << 11) | (((g) >> 2) << 5) | ((b) >> 3) )

char buf[2][10]={"Please","Wait~"};2) void OLED_DrawImage_4Uart(void); // UART로 이미지를 받아 OLED에 출력

int main(){


3) DDRE = 0xfe; //Rx(입력 0), Tx(출력 1)

UCSR0A = 0x00;

UCSR0B = 0x18; // Rx, Tx enable

UCSR0C = 0x06; // 비동기 방식, No Parity bit, 1 Stop bit

UBRR0H = 0x00;

UBRR0L = 3; //7.3728 MHz -> 115200 bps

/* UBRRnH/L레지스터는 16비트 중에서 12비트만 사용하여 USARTn모듈의 송수신 속도를 설정 */

4) initOLED(); //OLED 초기화

Draw_Rectanle(0,0,128,128,1,RGB565(100,100,100),RGB565(200,50,50));

5) Print_text(30,30,buf[0],YELLOW); //글자 출력 (빨간 바탕에 노란 글씨)

Print_text(40,60,buf[1],YELLOW);

6) while(1){

OLED_DrawImage_4Uart(); //시리얼 통신으로 데이터를 받아 OLED에 출력

DELAY_MS(10); //10ms의 딜레이 간격

}

return 0;

}


7) void OLED_DrawImage_4Uart(void) {

u08 x,y,xe,ye; // x, y 값 저장

u08 width,height; // 그림 높이, 넓이

u16 buf;

width = 128;

height= 128;

u08 uartData1=0;

u08 uartData2=0;

x = 0;

xe = width;

y = 0;

ye = height;


7) while(y<ye){

while(x<xe){

buf=0;

uartData1=0;

uartData1=getch_u0();

if(uartData1=='E' && uartData2=='E')

return;

uartData2=0;

uartData2=getch_u0();

if(uartData1=='E' && uartData2=='E')

return;

buf=((uartData2<<8) |uartData1);

PutPixel(x++,ye,buf);

}

x=0;

ye--;

}

}


¨ 실행 결과

UART통신으로 그림파일을 전송하는 프로그램


¨ 실행 결과

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