[Test] Ecran nokia 5110

Salut à tous !

Aujourd’hui je vais vous présenter l’écran du nokia 5110 disponible sous la forme d’une breakout board chez sparkfun.
(http://www.sparkfun.com/products/10168)

Ce petit écran est un écran graphique LCD de 84×48 pixel avec un affichage « noir sur gris ».
Normalement cette écran est à l’intérieur d’un nokia 5110 mais en breakout board il s’avére pas chére et trés pratique !

Le controleur graphique est un PCD8544 (technologie CMOS) qui controle l’affichage sur le 48 lignes et les 84 colonnes.
Tout le matos nécessaire fonctionnement de l’écran est à l’intérieur de ce même CI.

Le datasheet est disponible ici :
http://www.sparkfun.com/datasheets/LCD/Monochrome/Nokia5110.pdf

Le nokia 5110 fonctionne sous 3v3 mais les I/O SPI sont 5v tolérant.
Pour ma part je ne câble pas le rétro-éclairage mais si vous le voulez il doit IMPÉRATIVEMENT être câbler au 3v3 pas au 5v !

Pour mes test voici le câblage que j’ai réaliser :

LED -> 3v3 (pas cablé dans mon cas)
SCLK -> D3
MOSI -> D4
D/C -> D5
RST -> D6
SCE -> D7
GND -> GND
VCC -> 5v

Le code d’exemple est fourni par sparkfun :

/*
 7-17-2011
 Spark Fun Electronics 2011
 Nathan Seidle
 
 This code is public domain but you buy me a beer if you use this and we meet someday (Beerware license).
 
 This code writes a series of images and text to the Nokia 5110 84x48 graphic LCD:
 http://www.sparkfun.com/products/10168
 
 Do not drive the backlight with 5V. It will smoke. However, the backlight on the LCD seems to be 
 happy with direct drive from the 3.3V regulator.

 Although the PCD8544 controller datasheet recommends 3.3V, the graphic Nokia 5110 LCD can run at 3.3V or 5V. 
 No resistors needed on the signal lines.
 
 You will need 5 signal lines to connect to the LCD, 3.3 or 5V for power, 3.3V for LED backlight, and 1 for ground.
 */

#define PIN_SCE   7 //Pin 3 on LCD
#define PIN_RESET 6 //Pin 4 on LCD
#define PIN_DC    5 //Pin 5 on LCD
#define PIN_SDIN  4 //Pin 6 on LCD
#define PIN_SCLK  3 //Pin 7 on LCD

//The DC pin tells the LCD if we are sending a command or data
#define LCD_COMMAND 0 
#define LCD_DATA  1

//You may find a different size screen, but this one is 84 by 48 pixels
#define LCD_X     84
#define LCD_Y     48

//This is awesome in bitmap form
char awesome[] = {
  0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
  0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x80, 0xC0, 0xE0, 0x70, 0x30, 0x18, 0x1C,
  0x0C, 0x0C, 0x06, 0x06, 0x07, 0x07, 0x03, 0x03, 0x03, 0x03, 0x03, 0x03, 0x03, 0x03, 0x03, 0x07,
  0x07, 0x07, 0x0E, 0x06, 0x1C, 0x1C, 0x38, 0x70, 0x70, 0xE0, 0xE0, 0xC0, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00,
  0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
  0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
  0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xE0, 0xF0, 0x3C, 0xCE, 0x67, 0x33, 0x18, 0x08,
  0x08, 0xC8, 0xF8, 0xF0, 0xE0, 0xC0, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xC0,
  0x70, 0x38, 0x18, 0x18, 0x08, 0x08, 0x08, 0xF8, 0xF0, 0xF0, 0xE0, 0xC0, 0x00, 0x00, 0x01, 0x07,
  0x0F, 0x3C, 0xF8, 0xE0, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
  0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
  0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFC, 0xFF, 0x0F, 0x00, 0x0C, 0x7F,
  0x60, 0x60, 0x60, 0x60, 0x60, 0x61, 0x61, 0x61, 0x61, 0x61, 0x7F, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
  0x00, 0x00, 0x00, 0x7F, 0x60, 0x60, 0x60, 0x60, 0x60, 0x60, 0x60, 0x61, 0x61, 0x61, 0x61, 0x63,
  0x7E, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x07, 0xFF, 0xF8, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
  0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
  0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x3F, 0xFF,
  0xF0, 0x00, 0x00, 0x00, 0x08, 0x08, 0xFC, 0x8C, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x0C,
  0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x0C, 0x0C,
  0x0C, 0x0C, 0x0C, 0xF8, 0xC0, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xE0, 0xFF, 0x1F, 0x00, 0x00,
  0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
  0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
  0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x07, 0x0F, 0x3C, 0x70, 0xE0, 0x80, 0x00, 0x07, 0x0C, 0x38, 0x60, 0xC0,
  0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xC0, 0xE0, 0xF0, 0xF0, 0xF0, 0xF8, 0xF8, 0xF8, 0xF8, 0xF0,
  0xF0, 0xE0, 0xC0, 0x80, 0xC0, 0x30, 0x18, 0x0F, 0x00, 0x00, 0x80, 0xC0, 0x70, 0x3C, 0x1F, 0x07,
  0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
  0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
  0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0x03, 0x06,
  0x0E, 0x1C, 0x18, 0x38, 0x31, 0x73, 0x62, 0x66, 0x64, 0xC7, 0xCF, 0xCF, 0xCF, 0xCF, 0xCF, 0xCF,
  0xC7, 0xC7, 0xC7, 0x67, 0x63, 0x63, 0x71, 0x30, 0x38, 0x18, 0x1C, 0x0C, 0x06, 0x03, 0x03, 0x01,
  0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
  0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,  
};

void setup(void) {
  LCDInit(); //Init the LCD
  LCDClear();
  LCDBitmap(awesome);
}

void gotoXY(int x, int y) {
  LCDWrite(0, 0x80 | x);  // Column.
  LCDWrite(0, 0x40 | y);  // Row.  ?
}

//This takes a large array of bits and sends them to the LCD
void LCDBitmap(char my_array[]){
  for (int index = 0 ; index < (LCD_X * LCD_Y / 8 ) ; index++)
    LCDWrite(LCD_DATA, my_array[index]);
}

//Clears the LCD by writing zeros to the entire screen
void LCDClear(void) {
  for (int index = 0 ; index < (LCD_X * LCD_Y / 8 ) ; index++)
    LCDWrite(LCD_DATA, 0x00);
    
  gotoXY(0, 0); //After we clear the display, return to the home position
}

//This sends the magical commands to the PCD8544
void LCDInit(void) {

  //Configure control pins
  pinMode(PIN_SCE, OUTPUT);
  pinMode(PIN_RESET, OUTPUT);
  pinMode(PIN_DC, OUTPUT);
  pinMode(PIN_SDIN, OUTPUT);
  pinMode(PIN_SCLK, OUTPUT);

  //Reset the LCD to a known state
  digitalWrite(PIN_RESET, LOW);
  digitalWrite(PIN_RESET, HIGH);

  LCDWrite(LCD_COMMAND, 0x21); //Tell LCD that extended commands follow
  LCDWrite(LCD_COMMAND, 0xBF); //Set LCD Vop (Contrast): Try 0xB1(good @ 3.3V) or 0xBF if your display is too dark
  LCDWrite(LCD_COMMAND, 0x04); //Set Temp coefficent
  LCDWrite(LCD_COMMAND, 0x14); //LCD bias mode 1:48: Try 0x13 or 0x14

  LCDWrite(LCD_COMMAND, 0x20); //We must send 0x20 before modifying the display control mode
  LCDWrite(LCD_COMMAND, 0x0C); //Set display control, normal mode. 0x0D for inverse
}

//There are two memory banks in the LCD, data/RAM and commands. This 
//function sets the DC pin high or low depending, and then sends
//the data byte
void LCDWrite(byte data_or_command, byte data) {
  digitalWrite(PIN_DC, data_or_command); //Tell the LCD that we are writing either to data or a command

  //Send the data
  digitalWrite(PIN_SCE, LOW);
  shiftOut(PIN_SDIN, PIN_SCLK, MSBFIRST, data);
  digitalWrite(PIN_SCE, HIGH);
}

Il existe une page dédié sur le playground arduino à propos de cette ecran :
http://www.arduino.cc/playground/Code/PCD8544

Et aussi un outil (windows only) pour convertir les images bitmap (.bmp) en un tableau de byte :
http://en.radzio.dxp.pl/bitmap_converter/

J’attire votre attention sur la ligne suivant :

LCDWrite(LCD_COMMAND, 0xBF); //Set LCD Vop (Contrast): Try 0xB1(good @ 3.3V) or 0xBF if your display is too dark

Selon si vous travaillez en 3v3 ou en 5v la valeur doit être modifier, 0xB1 en 3v3 ou 0xBF en 5v, si vous ne le faite pas le contraste sera trop clair et rien ne s’affichera !

Autre petite chose, le code d’exemple est relativement simple mais pour bien faire il faudrait stocker les pixel en PROGMEM histoire de soulager un peu la ram de l’arduino !

Enjoy !

En résumé, un écran low-cost, petit mais puissant qui pourra être utile dans tout sorte de projet !