ねむいさんのぶろぐ

2.5元だったはずがいつの間にか5元に値上げしたかと思ったらさらに8元になり仕舞に日本で300円で売られているi2c液晶を動かす

約2年前、ねむいさんはtaobaoでピン配置以外詳細不明のi2c液晶を超破格値の2.5元で
購入しておりました。その後なぜか急に8元に値上げしやがっておりましたが私は破格
かつ超円高だったのを活用して30個くらいガメて以来殆ど動作させずそのままで放置。

が、

2014年の春、aitendoさんもこの液晶に漸く目をつけたようで一つ当たり300円で販売
しています。~~さすが大陸店、阿漕っスね~~
このまま腐らせるのもなんなので誰かがこれを使って面白い物を作ってもらえるように
との願いを込めて込めて私の当時の解析結果を公開したいと思います。

●これはなんだ

これは今となってはごく一般的なドットマトリクス形式のモノクロ液晶です。インター
フェースはI2Cのみとなっています。プラ製の外枠はLEDをつけるくぼみのような
意味深なものも見受けられますがあまり気にしてません。

●だからこれはなんだ

なんなんでしょうねこれ…粘着テープ等でべったりつけられてるわけではないので簡単
に取り去ることができます。中華液晶は謎が多いです。

●マイコンとどうつなげればいいのか？
データシートに提示されているのはピン配置のみ…ほんっとこれだけです。
しかしその情報だけでも十分解析が可能です。

ここで閑話休題、I2Cというインターフェースについてですが…
ひとまず、I2Cの規格はNxPのサイトにPDFにて公開されていますのでしっかり確認し
ておきましょう。後述しますが最初はGPIOのエミュレーションの方が動作の把握が
しやすいかと思います。いずれの動作においてもオープンドレインで動作させるのは
変わらないため、SDA,SDLの各信号線にはプルアップ抵抗は絶対に必要です。

プルアップ抵抗算出式は　Rp(kohm)>(Vdd-0.4)/3(mA)　なので一般的な+3.3V系では
Rp > (3.3-0.4)/3 = 0.967(kohm)となります　が、
100pFの容量で400kBps通信時の所要立ち上がり時間300nSecを考慮すると
Rp < 300(nSec)/100(pF) = 3(kohm)

計算上は0.967kohm~3kohmが適切な抵抗値なはずですが、1kohm付近ではドライブ能力が
低いF**KなI2C液晶だとACKがLowに引いてくれないことがあるので結局実測(オシロス
コープの波形)を元に安全値を求める羽目になります…めどい
BolyminのキャラクタI2C液晶を動かした際の実測は以下のようになりました。

(MAX400kbps通信時)
　　1kohm ×
　　1.5kohm ○
　　2.2kohm ○
　　2.7kohm ○
　　3.3kohm ○

というわけで400kBpsでI2Cデバイスを動作させる際はプルアップ抵抗は2.7kohmが最も
適しているかと思われます。

ですが速度的に潰しの効く100kbpsまで落とすなら4.7kohmで吊っとけば大抵は問題は
ありません。…て言うわけで今回も4.7kohmで行きます。

先ずは液晶と意識せず一つのI2Cデバイスと思い込んでI2CのACKが返ってくるアドレスを
サーチしてやりましょう。ほとんどのデバイスは8bit変数で示される範囲内なので捜索数も
少なくそんな時間がかかりません。
で、ヒットしたアドレスは0111_101xと0111_100xでした。ヒットしたアドレスを元にいろいろ
ググってみるとI2Cで64x96のドットマトリクスに適合したドライバICはUC1602Sが最も
近いのではないかと推測しました。データシートを見るとデータとコマンドのレジスタが
上記アドレスのとおり二つに分かれており推測が正しかったと分かります。

ここで改めてこのI2C液晶、"GG0906186FWNNC"を動かしせしめるための準備を行います。
ドットマトリクス液晶に必須のバイアス電圧を作り出すための電圧ドライバもUC1602S
には入っているので後はデータシートを参考にVLCD用のキャパシタを外付けしてやれば
おしまいです。具体的には上記回路図の要領でVLCDに0.33uFぶら下げればよいです。

●動かす！

使用するマイコン/基板は今流行りのSTM32-Nucleoボードを使用します。
初めて動作させる際は低速ですがデバッグがしやすいGPIOによるI2Cバスのエミュレー
ション(ソフトI2C)が良いです。上でも注意しましたが制御はすべてODです！あと裏ワ
ザになりますが、STM32の場合はGPIOを出力に設定をしていてもODで制御してREADの
際はポートをHI(=疑似トライステート)にしておけばターゲットデバイスから吐かれる
信号レベルがわかりますので入出力を切り替える手間が省けてオトクです★

…ていうかハードウエアI2C制御版のほうはF1/F4系と全く違ってて動かし方を見つけ
てる最中なので今しばらくお待ちください。

UC1602Sのイニシャライズのための呪文もねむいさんが既に調査済ですのでご安心く
ださい。ご覧の通りに無事表示が出来ました。
TFT-LCDで使用したFONTX2ドライバを使用しております。

これだけでは使いどころが分かりづらいので同じI2C接続のデジタル温度計STTS751を
つなげて簡易の温度計をｻｸっと作成してみました。

特に危なげなく温度を表示することが出来ました♥
やっけつ配線ですがこういう出来合いボードは本当に便利ですね～

今回のF0版Nucleo向けのソースコードはおきぱに置いておきます。圧縮ファイル内のlibフォルダにxMSTNというフォルダがあり、ドットマトリクス液晶の制御のためのコードが集中しています。
今回制御したUC1602SはxMSTN/driversフォルダにuc1602.cとして抽象化してありますので
別のマイコンやmbedに移植される方はご参考に。移植は容易にできるはずです。

デフォルトではSTTS751の制御はIF文で切っていますのでSTTS751をお持ちでない方も
aitendoさんから購入したi2c液晶単体でも動作確認が可能です。この液晶は動作電流が
かなり小さく、低消費電力な工作にもかなり使えるアイテムとなるでしょう。

I2Cネタは書きたいことが沢山有りすぎてまとまりがつかない状態です。特に怪しい中華製
I2Cキャラクタ液晶の電源投入時の変な動作とか回避のためのバスリカバリとかキリがない
です。ですが今回みたいなひょんなことをチャンスにして公開していきたいと思います。