suu pen / ST7735_TFT

This library is for Arduino TFT LCD Screen module.(for new LCD driver IC)

Dependents:   ArduinoTFTLCDScreenSample_SPI18TFT

Fork of ST7735_TFT by Jonne Valola

いきさつ

Arduino TFT LCD ScreenというLCD moduleをmbedで使用しました。(module詳細 switch science web)

このLCD moduleのLCD driver ICはST7735 ですが、複数のバージョンがあり、libraryとICのバージョンが合わないと正常に表示しません。

mbedにはこのICに対応したlibrary(ST7735_TFT)がありますが、私が入手したLCD moduleではICの種類が違うためか正常に動作しませんでした。幸い、switch scienceのwebにarduino用の対応libraryがあったので、これを元にmbedのlibrary(ST7735_TFT)に移植しました。

libraryの移植

移植元のArduino library

移植元はswitch science webにある置き換え用TFTライブラリ(Arduino IDE1.0.5用)を使用します。このファイルを解凍してできる、"Adfruit_ST7735.cpp"の２３０行目以降のGcmd[]配列が該当するdriver ICの設定データになります。

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  Gcmd[] = {                  // Initialization commands for 7735B screens
    19,                       // 18 commands in list:
    ST7735_SWRESET,   DELAY,  //  1: Software reset, no args, w/delay
      50,                     //     50 ms delay
    ST7735_SLPOUT ,   DELAY,  //  2: Out of sleep mode, no args, w/delay
      100,                    //     255 = 500 ms delay
    0x26 , 1,  			// 3: Set default gamma
      0x04,                     //     16-bit color
    0xb1, 2,              	// 4: Frame Rate
      0x0b,
      0x14,
    0xc0, 2,                    // 5: VRH1[4:0] & VC[2:0]
      0x08,
      0x00,
    0xc1, 1,                    // 6: BT[2:0]
      0x05,
    0xc5, 2,                    // 7: VMH[6:0] & VML[6:0]
      0x41,
      0x30,
    0xc7, 1,                    // 8: LCD Driving control
      0xc1,
    0xEC, 1,                    // 9: Set pumping color freq
      0x1b,
    0x3a , 1 + DELAY,  	        // 10: Set color format
      0x55,                     //     16-bit color
      100,
    0x2a, 4,                    // 11: Set Column Address
      0x00,
      0x00,
      0x00,
      0x7f,
    0x2b, 4,                    // 12: Set Page Address
      0x00,
      0x00,
      0x00,
      0x9f,
    0x36, 1,                    // 12+1: Set Scanning Direction
      0xc8,
    0xb7, 1,			// 14: Set Source Output Direciton
      0x00,
    0xf2, 1,			// 15: Enable Gamma bit
      0x00,
    0xe0, 15 + DELAY,		// 16: magic
      0x28, 0x24, 0x22, 0x31,
      0x2b, 0x0e, 0x53, 0xa5,
      0x42, 0x16, 0x18, 0x12,
      0x1a, 0x14, 0x03,
      50,
    0xe1, 15 + DELAY,		// 17: more magic
      0x17, 0x1b, 0x1d, 0x0e,
      0x14, 0x11, 0x2c, 0xa5,
      0x3d, 0x09, 0x27, 0x2d,
      0x25, 0x2b, 0x3c, 
      50, 
    ST7735_NORON  ,   DELAY,  // 17: Normal display on, no args, w/delay
      10,                     //     10 ms delay
    ST7735_DISPON ,   DELAY,  // 18: Main screen turn on, no args, w/delay
      255 };                  //     255 = 500 ms delay
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移植先のmbed library

移植先となるmbed　libraryはST7735_TFT libraryとなります。この中のST7735_TFT.cppのtft_reset() にIC設定データを追加します。追加したコードを区別するため"ST7735B"というdefine定義で条件コンパイルするようにしました。

追加したコードの最後にある"switch(orientation)"の節はarduinoのlibraryにはなく、mbedのlibraryから修正したものです。

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void ST7735_TFT::tft_reset() {
    static unsigned short driverCode;
    
    // init SPI
    _spi.format(8,3);                 // 8 bit spi mode 3
    _spi.frequency(16000000);         // 16Mhz SPI clock ... 15Mhz is maximum for display, but it seems to work
    
    // reset exactly like in Arduino version
    _cs = 0;
    _reset = 1;                       // reset
    wait_ms(500);
    _reset = 0;                       // reset
    wait_ms(500);
    _reset = 1;                       // reset
    wait_ms(500);
 
 #ifdef ST7735B //@ss   
    /* Start Initial Sequence ----------------------------------------------------*/
    wr_cmd(ST7735_SWRESET);                         /* SW Reset                       */
    wait_ms(150);
    wr_cmd(ST7735_SLPOUT);                         /* Out of sleepmode               */
    wait_ms(500);
    
    wr_cmd(0x26);   // 3: Set default gamma
    wr_dat(0x04);   //      16-bit color
    
    wr_cmd(ST7735_FRMCTR1);                         /*4 Frame rate in normal mode            */
    wr_dat(0x0b);                              
    wr_dat(0x14);

    


    wr_cmd(0xc0);   // 5 POWER CONTROL 1   
    wr_dat(0x08); 
    wr_dat(0x00);
    
    wr_cmd(0xc1);   // 6 POWER CONTROL 2   
    wr_dat(0x05);

    wr_cmd(0xC5);   // POWER CONTROL 6   
    wr_dat(0x41);            // 
    wr_dat(0x30);

    wr_cmd(0xc7);   // 8:LCD Driving control
    wr_dat(0xc1);
    
    wr_cmd(0xec);   // 9:Set color format
    wr_dat(0x1b);   //      16-bit color
     
    wr_cmd(0x3A);   // COLOR MODE   
    wr_dat(0x55);            //      
    wait_ms(100);
    
    wr_cmd(0x2a);   // 11 COLUMN ADDR SET   
    wr_dat(0x00);   //
    wr_dat(0x00);   // xstart = 0
    wr_dat(0x00);   //
    wr_dat(0x7F);   // xend = 127
    
    wr_cmd(0x2b);   // ROW ADDR SET   
    wr_dat(0x00);   //
    wr_dat(0x00);   // ystart = 0
    wr_dat(0x00);   //
    wr_dat(0x9F);   // yend = 159            
    
    wr_cmd(0x36);   // 13 Set Scanning Direction
    wr_dat(0xc8);
    
    wr_cmd(0xb7);   // 14 Set Source Output Direction
    wr_dat(0x00);
    /* Gamma settings  -----------------------------------------------------------*/

  wr_cmd(0xE0); // GMCTRP1
  wr_dat(0x28);
  wr_dat(0x24);
  wr_dat(0x22);
  wr_dat(0x31);
  
  wr_dat(0x2b);
  wr_dat(0x0e);
  wr_dat(0x53);
  wr_dat(0xa5);
  
  wr_dat(0x42);
  wr_dat(0x16);
  wr_dat(0x18);
  wr_dat(0x12);
  
  wr_dat(0x1a);
  wr_dat(0x14);
  wr_dat(0x03);

    wait_ms(50);

  wr_cmd(0xE1); // GMCTRN1
  wr_dat(0x17); 
  wr_dat(0x1b); 
  wr_dat(0x1d); 
  wr_dat(0x0e);
   
  wr_dat(0x14); 
  wr_dat(0x11); 
  wr_dat(0x2c); 
  wr_dat(0xa5); 
  
  wr_dat(0x3d); 
  wr_dat(0x09); 
  wr_dat(0x27); 
  wr_dat(0x2d); 
  
  wr_dat(0x25); 
  wr_dat(0x2b); 
  wr_dat(0x3c); 

    wait_ms(50);
  
  wr_cmd(0x13); // 18 Normal display on no args.
  wait_ms(10);

  wr_cmd(0x29);  // 19 Main screen turn on, no args.normal display on
  wait_ms(500);
  
  switch (orientation) {
        case 0:
            wr_reg(0x36, 0x0008);   //originalでの0xc8は間違いで、ST7735_MADCTL(0x36)ではないか
            break;
        case 1:
            wr_reg(0x36, 0x0068);
            break;
        case 2:
            wr_reg(0x36, 0x00C8);
            break;
        case 3:
            wr_reg(0x36, 0x00A8);
            break;
    }

#else //@ss ~ST7735B (original)
   /* Start Initial Sequence ----------------------------------------------------*/
    wr_cmd(ST7735_SWRESET);                         /* SW Reset                       */
    wait_ms(150);
    wr_cmd(ST7735_SLPOUT);                         /* Out of sleepmode               */
    wait_ms(500);
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mbed library自体の修正

上記のdriver IC設定値の修正だけでは、LCDの表示領域がずれるなどの不具合がありました。この修正も行います。この不具合の原因が、driver ICの種類の違いよるものなのか、コードそのものの不具合なのかはわかりません。
修正コードは"@ss"のコメントをつけた行になります。

１．driver ICへの画像データバッファアドレス指示の修正
pixel()関数で使用しているwindow()関数の引数が間違っています。元のコードは、終点のx,yが絶対座標形式のようになっていますが、視点からの相対座標を設定しないといけません。

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void ST7735_TFT::pixel(int x, int y, int color) {
  if ((x >= width()) || (y >= height())) return;

    window(x,y,1,1);    //@ss
//@ss  window(x,y,x+1,y+1);
  
  // setup for data
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２．window()関数の座標原点のずれ
driver ICの仕様かもしれませんが、driver ICの画像データバッファの原点が、x=2, y=1となっています。このlibraryで使用される原点はx=0, y=0なので、offsetを追加します。

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void ST7735_TFT::window (unsigned int x, unsigned int y, unsigned int w, unsigned int h) {
    //@ss なぜか CASET(X軸)で2, RASET(Y軸)で1 が最小値になっており、これがLCDDisplayのx,y原点になっていない(LCDの原点を設定するためには(-2,-1)を指示する必要がある
    //@ss プログラム上はLCD原点を0,0にするために、この関数でoffsetをかける。
    x-=2;   //@ss
    y-=1;   //@ss
  wr_cmd(ST7735_CASET);  // column addr set
  wr_dat(0x00);
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３．端子定義処理での"orientation"変数の初期値設定タイミングの変更

"ST7735_TFT()"関数内の"orientation"変数の初期値設定がtft_reset()の後になっていますが、tft_reset()内でこの変数を使用しているので、tft_reset()実行前に、変数値を設定する必要があります。

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ST7735_TFT::ST7735_TFT(PinName mosi, PinName miso, PinName sclk, PinName cs, PinName rs, PinName reset, const char *name)
        : _spi(mosi, miso, sclk), _cs(cs), _rs(rs), _reset(reset),GraphicsDisplay(name) {
    orientation = 1;    //@ss
    tft_reset();
//@ss    orientation = 2;
    char_x = 0;
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補足：LCD 表示原点の設定

今回使用したmoduleのLCDは160*128ピクセルのものです。画像データの送信によって、x,y軸を入れ替える（横長、縦長）ことができます。これを設定するのが、上記"3"のorientation変数になります。この変数は"set_orientation()"関数の引数として与えることで変更することができます。引数は0,1,2,3となります。

＜縦横選択＞
0,2 : 縦長(x=0-127, y=0-159)
1,3 : 横長(x=0-159, y=0-127)

＜縦(y軸)座標値増加方向＞
0,1を基準にした場合、2,3は上下が逆転する

＜表示例＞
orientation = 0

orientation = 1

orientation =2

orientation=3

以上