OLED 0.96インチで遊ぶ (6) - PICから表示

前回の (5) に続いて今回もPICから表示を行ってみます。
表示する画像データは予め外部のEEPROMに格納しておき、I2Cバスを通してリードを行いOLEDへ送信するようにしました。

EEPROMは24LC256を使用しました。
秋月電子で100円でした。
1枚の画像データのサイズは128x64=8,192bit(1,024Byte)なので、32KByteの24LC256には最大32枚セットしておくことができます。

今回、画像データはフリー素材の馬が走っているアニメーションgifから作りました。
アニメーションgifをこちらのサイトで1枚づつに分解しておきます。

ysklog.net

分解した画像を (3) で使用したgimpで128x64にリサイズしてpbmファイルに変換します。

そして、EEPROMへ書き込むにはHEXフォーマットにしておく必要があるので、スクリプトを通してpbmファイルをHEXファイルに変換します。

▶pbm→HEX変換スクリプト

#!/usr/bin/perl -w

open(RFP, "<" . $ARGV[0]) || die("Fatal : Can't open file ... $ARGV[0]\n");
$base = hex($ARGV[1]);

@pbm     = ();
@dat     = ();
@dat_len = ();

$w = 0;
$h = 0;
$i = 0;
while(<RFP>){
  $l = $_;
  chomp($l);

  $l =~ s/#.*$//;

  if($l eq ''){ next; }

  $i++;
  if($i==1){
    if($l ne 'P1'){ die("Error : It isn't P1 format ...\n"); }
  }elsif($i==2){
    ($width, $height) = split(/\s+/, $l);
  }else{
    $l =~ s/\s+//g;
    foreach $d (split(//, $l)){
      $pbm[$h][$w] = $d;
      $w++;
      if($w==$width){
        $h++;
        $w = 0;
      }
    }
  }
}
close(RFP);

$i = 0;
for($h=0; $h<$height; $h+=8){
  for($w=0; $w<$width; $w++){
    $d = unpack("C", pack("B8", $pbm[$h+7][$w] .
                                $pbm[$h+6][$w] .
                                $pbm[$h+5][$w] .
                                $pbm[$h+4][$w] .
                                $pbm[$h+3][$w] .
                                $pbm[$h+2][$w] .
                                $pbm[$h+1][$w] .
                                $pbm[$h+0][$w]));
    $dat[$i] = $d;
    $dat_len[($i / 16)] = ($i % 16) + 1;
    $i++;
  }
}

$i = 0;
foreach $len (@dat_len){
  $adr_h = ($base + $i * 0x10) >> 8 & 0xff;
  $adr_l = ($base + $i * 0x10)      & 0xff;
  $rec   = 0x00;
  $sum  = $len;
  $sum += $adr_h;
  $sum += $adr_l;

  $s = sprintf(":%02x%02x%02x%02x", $len, $adr_h, $adr_l, $rec);
  
  for($j=0; $j<$len; $j++){
    $d = $dat[$i * 16 + $j];
    $s .= sprintf("%02x", $d);
    $sum += $d;
  }
  $sum &= 0xff;
  if($sum != 0x00){
    $sum = 0x100 - $sum;
  }
  $s .= sprintf("%02x", $sum);
  print $s . "\n";

  $i++;
}

引数にpbmファイルとEEPROMへ格納するアドレスを16進数で指定します。
1枚当たり1,024Byteなので、0x400番地単位でピッタリ収まります。
使用したアニメーションgifは8枚で構成されていました。

$ ./pbm2hex.pl horse0.pbm 0000 >  eeprom.hex
$ ./pbm2hex.pl horse1.pbm 0400 >> eeprom.hex
$ ./pbm2hex.pl horse2.pbm 0800 >> eeprom.hex
$ ./pbm2hex.pl horse3.pbm 0c00 >> eeprom.hex
$ ./pbm2hex.pl horse4.pbm 1000 >> eeprom.hex
$ ./pbm2hex.pl horse5.pbm 1400 >> eeprom.hex
$ ./pbm2hex.pl horse6.pbm 1800 >> eeprom.hex
$ ./pbm2hex.pl horse7.pbm 1c00 >> eeprom.hex

HEXファイルをFTPでWindowsに移してAKI-PICプログラマー Ver.4を使って24LC256へ書き込みました。

本当はPICKit3を使ってMPLAB IPEからオンボードで書き込みたかったのですが、どうやらIPEは24LC256に対応していないようでした。
設定画面で24LC256を選択できるのに転送できない。
赤丸は非対応と言う意味を理解するのに2時間ほどかかりました(笑)

そこで、旧版のPICKit3プログラマーを使おうとしたらPICKit3のファームウェアを書き換えないと使えないようでした。
しかしそのファームウェアはPIC16F18326には非対応なので、IPEを使うにはまたファームウェアを書き換えてと･･。
あまりにも面倒なので諦めてAKI-PICプログラマーを使うことにしたのです(笑)

回路とプログラムはこのようにしました。

▶PICプログラム

#include <pic.h>
#include <htc.h>
#include <pic16f18326.h>

// クロックサイクル
#define _XTAL_FREQ   8000000

// I2Cデバイスアドレス
#define DEV_OLED_W      0x78    // 0111_1000
#define DEV_EEPROM_W    0xa0    // 1010_0000
#define DEV_EEPROM_R    0xa1    // 1010_0001

#define PAGE_MAX     8
#define PAGE_OFFSET  0x400

// ========================================
//  Config 1 ～ 4
// ========================================
#pragma config  FCMEN    = OFF     // クロックモニタ
#pragma config  CSWEN    = ON      // クロック切り替え(NOSC & NDIV有効)
#pragma config  CLKOUTEN = OFF     // クロック出力
#pragma config  RSTOSC   = HFINT1  // クロック選択(HFINTOSC(1MHz))
#pragma config  FEXTOSC  = OFF     // 外部発振
#pragma config  DEBUG    = OFF     // デバッグモード
#pragma config  STVREN   = OFF     // スタック異常リセット
#pragma config  PPS1WAY  = OFF     // PPSロック
#pragma config  BORV     = HIGH    // Brown-out Reset電圧設定
#pragma config  BOREN    = OFF     // Brown-out Resetイネーブル
#pragma config  LPBOREN  = OFF     // Low-Power Brown-out Resetイネーブル
#pragma config  WDTE     = OFF     // ウオッチドッグタイマ イネーブル
#pragma config  PWRTE    = ON      // Power-up Timer イネーブル(電源ONから64ms後にプログラムを開始)
#pragma config  MCLRE    = OFF     // Master Clear イネーブル
#pragma config  LVP      = OFF     // 低電圧プログラム
#pragma config  WRT      = OFF     // プログラムメモリ プロテクト
#pragma config  CPD      = OFF     // EEPROM プロテクト
#pragma config  CP       = OFF     // コード プロテクト


// ========================================
//  関数プロトタイプ
// ========================================
void i2c_idle(void);
void i2c_start(void);
void i2c_stop(void);
void i2c_send(unsigned char);
unsigned char i2c_recv(void);
void i2c_sack(void);
void i2c_snack(void);

void oled_init(void);
void oled_display(unsigned char);


// ========================================
//  プログラム メイン
// ========================================
void main(void){
  unsigned char page;

  page = 0;

  OSCCON1 = 0b01100000;  // NOSC=HFINTOSC(1MHz),NDIV=1
  OSCFRQ  = 0b00000100;  // HFFRQ=8MHz

  TRISA   = 0b00000000;
  TRISC   = 0b00000011;  // RC 0(SCL1),1(SDA1)
  PORTA   = 0b00000000;
  PORTC   = 0b00000000;
  LATA    = 0b00000000;
  LATC    = 0b00000011;
  ANSELA  = 0b00000000;
  ANSELC  = 0b00000000;

  SSP1CLKPPS = 0x10;  // RC0 - 入力先 = SCL1
  SSP1DATPPS = 0x11;  // RC1 - 入力先 = SDA1
  RC0PPS     = 0x18;  // RC0 - 出力源 = SCL1
  RC1PPS     = 0x19;  // RC1 - 出力源 = SDA1

  // I2C設定
  SSP1ADD  = 0b00000100;
  SSP1CON1 = 0b00101000;  // [7] WCOL   = 0    : ライト衝突無し
                          // [6] SSPOV  = 0    : 受信オーバーフロー無し
                          // [5] SSPEN  = 1    : SDA, SCL有効
                          // [4] CKP    = 0    : クロック極性(未使用)
                          // [3:0] SSPM = 1000 : I2Cマスターモード クロック=FOSC/(4*(SSP1ADD+1))
                          //                                                8MHz / (4*(4+1)) = 400KHz

  SSP1STAT = 0x00;
  INTCON   = 0x00;  // 割り込み無効

  __delay_ms(100);

  oled_init();

  while(1){
    oled_display(page);
    page++;
    if(page==PAGE_MAX){
      page = 0;
    }
  }
}


// ========================================
//  I2C IDLE
// ========================================
void i2c_idle(void){
  while(SSP1CON2bits.SEN   |
        SSP1CON2bits.PEN   |
        SSP1CON2bits.RCEN  |
        SSP1CON2bits.ACKEN |
        SSP1STATbits.R_nW){}
}

// ========================================
//  I2C スタート送信
// ========================================
void i2c_start(void){
  i2c_idle();
  SSP1CON2bits.SEN = 1;      // スタート出力
  while(SSP1CON2bits.SEN){}  // スタート終了待ち
}

// ========================================
//  I2C ストップ送信
// ========================================
void i2c_stop(void){
  SSP1CON2bits.PEN = 1;      // ストップ出力
  while(SSP1CON2bits.PEN){}  // ストップ終了待ち
  i2c_idle();
}

// ========================================
//  I2C データ送信
// ========================================
void i2c_send(unsigned char data){
  SSP1BUF = data;                // データセット送信開始
  while(SSP1STATbits.BF){}       // 送信終了待ち
  while(SSP1CON2bits.ACKSTAT){}  // ACK返信待ち
  i2c_idle();                    // アイドル待ち
}

// ========================================
//  I2C データ受信
// ========================================
unsigned char i2c_recv(void){
  SSP1CON2bits.RCEN = 1;
  while(SSP1CON2bits.RCEN){}
  return(SSP1BUF);
}

// ========================================
//  I2C Ack送信
// ========================================
void i2c_sack(void){
  SSP1CON2bits.ACKDT = 0;
  SSP1CON2bits.ACKEN = 1;
  while(SSP1CON2bits.ACKEN){}
}

// ========================================
//  I2C NAck送信
// ========================================
void i2c_snack(void){
  SSP1CON2bits.ACKDT = 1;
  SSP1CON2bits.ACKEN = 1;
  while(SSP1CON2bits.ACKEN){}
}

// ========================================
//  OLED初期化
// ========================================
void oled_init(void){
  // 表示モード,アドレスモード指定
  i2c_start();
  i2c_send(DEV_OLED_W);
  i2c_send(0x00);  // コマンドライト
  i2c_send(0xa0);  // 表示モード設定 左右 - 通常:0xa0 / 逆転:0xa1
  i2c_send(0xc0);  // 表示モード設定 上下 - 通常:0xc0 / 逆転:0xc8
  i2c_send(0x20);  // アドレッシングモード指定
  i2c_send(0x00);  //   → Horizontalモード
  i2c_send(0x21);  // カラム指定
  i2c_send(0x00);  //   → 開始位置(0)
  i2c_send(0x7f);  //   → 終了位置(127)
  i2c_send(0x22);  // ページ指定
  i2c_send(0x00);  //   → 開始ページ(0)
  i2c_send(0x07);  //   → 終了ページ(7)
  i2c_send(0x8d);  // チャージポンプ設定
  i2c_send(0x14);  //   → On
  i2c_send(0xaf);  // 画面表示 On
  i2c_stop();
}

// ========================================
//  OLED表示
// ========================================
void oled_display(unsigned char page){
  unsigned char data00[64], data01[64], data02[64], data03[64],  // [128]では何故かエラー(xc8)
                data04[64], data05[64], data06[64], data07[64],
                data08[64], data09[64], data10[64], data11[64],
                data12[64], data13[64], data14[64], data15[64];
  unsigned char  addr_high;
  unsigned char  addr_low;
  unsigned short addr;

  addr = page * PAGE_OFFSET;
  addr_high = addr >> 8;
  addr_low  = addr & 0xff;

  // EEPROMリード
  i2c_start();
  i2c_send(DEV_EEPROM_W);  // Write
  i2c_send(addr_high);     // High Addr
  i2c_send(addr_low);      // Low  Addr
  i2c_start();
  i2c_send(DEV_EEPROM_R);  // Read

  for(int i=0; i<64; i++){ data00[i] = i2c_recv(); i2c_sack(); }
  for(int i=0; i<64; i++){ data01[i] = i2c_recv(); i2c_sack(); }
  for(int i=0; i<64; i++){ data02[i] = i2c_recv(); i2c_sack(); }
  for(int i=0; i<64; i++){ data03[i] = i2c_recv(); i2c_sack(); }
  for(int i=0; i<64; i++){ data04[i] = i2c_recv(); i2c_sack(); }
  for(int i=0; i<64; i++){ data05[i] = i2c_recv(); i2c_sack(); }
  for(int i=0; i<64; i++){ data06[i] = i2c_recv(); i2c_sack(); }
  for(int i=0; i<64; i++){ data07[i] = i2c_recv(); i2c_sack(); }
  for(int i=0; i<64; i++){ data08[i] = i2c_recv(); i2c_sack(); }
  for(int i=0; i<64; i++){ data09[i] = i2c_recv(); i2c_sack(); }
  for(int i=0; i<64; i++){ data10[i] = i2c_recv(); i2c_sack(); }
  for(int i=0; i<64; i++){ data11[i] = i2c_recv(); i2c_sack(); }
  for(int i=0; i<64; i++){ data12[i] = i2c_recv(); i2c_sack(); }
  for(int i=0; i<64; i++){ data13[i] = i2c_recv(); i2c_sack(); }
  for(int i=0; i<64; i++){ data14[i] = i2c_recv(); i2c_sack(); }
  for(int i=0; i<63; i++){ data15[i] = i2c_recv(); i2c_sack(); }
  data15[63] = i2c_recv();
  i2c_snack();
  i2c_stop();

  // OLED表示
  i2c_start();
  i2c_send(DEV_OLED_W);
  i2c_send(0x40);  // データライト
  for(int i=0; i<64; i++){ i2c_send(data00[i]); }
  for(int i=0; i<64; i++){ i2c_send(data01[i]); }
  for(int i=0; i<64; i++){ i2c_send(data02[i]); }
  for(int i=0; i<64; i++){ i2c_send(data03[i]); }
  for(int i=0; i<64; i++){ i2c_send(data04[i]); }
  for(int i=0; i<64; i++){ i2c_send(data05[i]); }
  for(int i=0; i<64; i++){ i2c_send(data06[i]); }
  for(int i=0; i<64; i++){ i2c_send(data07[i]); }
  for(int i=0; i<64; i++){ i2c_send(data08[i]); }
  for(int i=0; i<64; i++){ i2c_send(data09[i]); }
  for(int i=0; i<64; i++){ i2c_send(data10[i]); }
  for(int i=0; i<64; i++){ i2c_send(data11[i]); }
  for(int i=0; i<64; i++){ i2c_send(data12[i]); }
  for(int i=0; i<64; i++){ i2c_send(data13[i]); }
  for(int i=0; i<64; i++){ i2c_send(data14[i]); }
  for(int i=0; i<64; i++){ i2c_send(data15[i]); }
  i2c_stop();
}

1画面分の画像データをEEPROMからリードして内部変数に保持しておきOLEDへ送信します。
送信後は次の画面へと繰り返します。
I2Cバスのスピードは400KHzで毎フレーム全画素を書き換えていますが、モタつくことも無くスムーズに表示されました。

動画はこちらです。

[参考記事]

• OLED 0.96インチで遊ぶ (1) - SSD1306
• OLED 0.96インチで遊ぶ (3) - PBMファイル表示
• OLED 0.96インチで遊ぶ (5) - PICから表示