ESPr Developer 用反射型カラー液晶を MicroPython から使う

発売早々に入手した「ESPr Developer 用反射型カラー液晶」(LPM013M126A)であるが、使い方がぜんぜん分からない...　　ネット上にも大した情報が見当たらない。数少ない情報源であるデータシートと mbed 用の C サンプル見ながら試行錯誤した結果、だいたい使い方が分かってきたのでメモしておく。

利用するモジュール

直に利用するライブラリは machine.SPI と machine.Pin。タイミング調整用に utime.sleep_us もインポートしておく。

from machine import SPI, Pin
from utime import sleep_us

結線

LPM013M126A へのデータ送信には SPI を使うことになっている。スイッチサイエンスのサイトによれば、ESPr Developer の GPIO と LPM013M126A は以下のように結線されている。

GPIO	方向	コネクタピン番号	接続先	信号の説明
IO15	O	JP1 - 5	SCS（液晶コネクタ）	液晶のチップセレクト
IO14	O	JP1 - 8	SCLK（液晶コネクタ）	液晶のクロック
IO13	O	JP1 - 6	SI（液晶コネクタ）	液晶のデータ
IO0	O	JP1 - 3	DISP（液晶コネクタ）	液晶のon/off信号.”H”で液晶表示
IO2	O	JP1 - 4	open	“SJ2” をショートするとEXTCOMIN（液晶コネクタ）に接続されます
IO5	O	JP2 - 6	LEDパッド（K）	照明用LED（オプション）の出力
IO4	I	JP2 - 3	スイッチ（SW1）	汎用のプッシュスイッチ

この情報にしたがえば、以下のように Pin を使うことになる。

disp = Pin(0, Pin.OUT)
scs = Pin(15, Pin.OUT)
spi = SPI(-1, sck=Pin(14), mosi=Pin(13), miso=Pin(12))

SPI のデータ受信は無いので miso は使わないのだが、指定しないと SPI クラスのコンストラクタに怒られるので空いてるのを適当に指定しておく。

(2017/01/30 追記)
しかし、どうやらハードウェア SPI が使えるように結線してあるようだ。なので、以下のとおり修正。

disp = Pin(0, Pin.OUT)
scs = Pin(15, Pin.OUT)
spi = SPI(1, baudrate=6000000)

液晶の ON/OFF

液晶の ON/OFF は簡単である。15ピンを H にすれば表示、L にすれば非表示である。

disp.high() # 表示
disp.low() # 非表示

液晶のクリア

電源を繋いだ直後はゴミが表示されるので、まず始めには液晶の表示をすべて消去したほうがよい。このためには ALL CLEAR MODE を使う。

scs.high()
sleep_us(6)
spi.write(b'\x20\x00') # ALL CLEAR MODE
sleep_us(6)
scs.low()

表示データの送信

さて、本来やりたいグラフィックの表示である。気の利いたコマンドなんぞは用意されておらず、愚直にピクセルのデータを送信する。

基本は、UPDATE モードで水平ラインの番号を指定して、R・G・B・dummy の４ビットの列を１ラインのピクセル分(176)送信する。要するに１ラインあたり88バイトである。dummyの無い3ビットのモードやマルチラインのモードも用意されているが、３ピットだとビット演算が面倒だし、組込みで転送用に大きなバッファ用意するのもなんなので、４ビットデータのシングルライン転送がよく使うものであろう。（ちなみに白黒であれば、もっと転送量を減らせるモードもある）

４ビットデータではピクセルの色を　R・G・B・dummy　の４ビットで表すので以下のようになる。

色	２進数値	16進数値
黒	0b0000	0x0
青	0b0010	0x2
緑	0b0100	0x4
シアン	0b0110	0x6
赤	0b1000	0x8
マゼンタ	0b1010	0xa
黄色	0b1100	0xc
白	0b1110	0xe

以下は先頭１ライン目に黄色の線をひくコード。

cmd_buf = bytearray(92)
cmd_buf[0] = 0x90 # SINGLE LINE UPDATE MODE (4BIT-DATA MODE)
cmd_buf[1] = 1 # 水平ライン指定は１オリジン
for i in range(88): # 1ラインのピクセル数分
    cmd_buf[i+2] = 0xcc # １バイトの上位４ビットと下位４ビットで２ピクセル分
cmd_buf[90] = 0
cmd_buf[91] = 0
scs.high()
sleep_us(6)
spi.write(cmd_buf)
sleep_us(6)
scs.low()

結果は以下の写真のとおり。