Обновление библиотеки вывода для дисплеев Nokia

После того, как Валерий Гончаренко сделал приятный подарок в виде нескольких дисплеев Nokia, я немного переработал свою библиотеку вывода для дисплеев Nokia. Изменения коснулись обоих вариантов библиотеки, как графической (2.1), так и текстовой (1.1). В графический вариант внесено больше изменений, чем в текстовый, добавлены несколько новых функций.

Так как библиотеки разделены на два варианта, то имеет смысл рассказать об этом. Разделение на два варианта было сделано с целью экономии ресурсов там, где нам не нужны расширенные функции. В общем случае нумерация библиотек складывается следующим образом: номер варианта.номер версии.

Варианты и версии библиотеки

Текстовый вариант библиотеки имеет нумерацию 1.x и содержит только функции вывода на экран текстовой информации. Занимает в памяти программ минимум места и не создает никаких буферов в оперативной памяти. Содержит только функции вывода текста на экран. Рекомендуется для микроконтроллеров AVR с минимумом системных ресурсов (программной и оперативной памяти).

Второй вариант библиотеки — графический. Имеет нумерацию 2.x и содержит весь набор функций текстового варианта с добавлением функций для работы с графикой. В отличии от текстового варианта занимает намного больше памяти, как программной, так и оперативной. В оперативной памяти создается видеобуфер, содержащий копию того, что выведено на экран, так как дисплеи от Nokia позволяют только записывать данные в контроллер дисплея (хотя сам контроллер позволяет как записывать, так и читать данные). Буфер занимает в памяти 864 байта, плюс еще несколько переменных. Соответственно, применять этот вариант библиотеки можно на микроконтроллерах, которые имеют достаточное количество оперативной памяти.

Скорость работы

Основной претензией к работе библиотеки с экранами Nokia, в частности экраном Nokia 1100, было низкое быстродействие. Этот дисплей от Nokia 1100 можно было назвать супертормозным. Библиотека имеет параметр NLCD_MIN_DELAY (задается в файле nokia1100_lcd_lib.h). Это минимальная задержка при передаче байтов данных в контроллер дисплея. Так вот, в первой версии библиотеки (как 1.0, так и в 2.0) этот параметр имел значение 270 микросекунд для дисплея  Nokia 1100! Передача данных в контроллер дисплея была очень медленной. При меньшей задержке вывод на экран не работал. В отличии от 1100 в дисплеях Nokia 1202 можно было (да и сейчас это можно, и даже нужно) установить задержку в 0, после чего вывод на экран происходит мгновенно.

Во второй версии (именно версии, не варианте) библиотеки (1.1 и 2.1) ускорена работа с дисплеем, причем на порядок. Теперь минимальная задержка при передаче данных в контроллер 1100 — 34 микросекунды! Сравните: 270 было, 34 стало  (1202 работает при 0 — рекордсмен по скорости). Теперь вывод на экран стал намного более приемлемым. Реализовано это дополнительным командами инициализации.

Ошибка в видеобуфере

Так как изначально библиотека писалась под единственный имеемый в наличии дисплей Nokia 1100, то в расчетах при написании были допущены ошибки, которые устранены во второй версии библиотеки. Теперь размер буфера вычисляется автоматически по заданным параметрам. Сейчас можно задать параметр разрешения дисплея (файл nokia1100_lcd_lib.h) и использовать библиотеку с дисплеями с разным разрешением экрана, но со сходной системой команд.

Кодировка символов

Раньше вывод символов кириллицы был реализован частично в кодировке CP866. Теперь вывод символов реализован с кодировкой CP1251 (win1251), как более распространенной. Выводятся только символы кириллицы, псевдографика не выводится.Т.е. теперь не нужно подготавливать специальным образом строки для вывода кириллицы. Просто пишем nlcd_Print («Велик и могуч русский язык!»); и все работает корректно.

Про модификацию библиотеки под эту кодировку писал Maxim Grigorov в своем блоге. С точки зрения программиста изменения у него реализованы более грамотно, через функцию lcd_symbol_decode(c), но я сделал без функции, напрямую. Вызов функции занимает некоторое время (минимальное, но все же), а у меня пересчет идет прямо в процедуре вывода символа. Без всяких проверок на корректность данных, незачем тратить время на ерунду, мы не для настольных компьютеров быдлокодим программируем, нам каждый байт дорог :).

Вывод символов двойной ширины

В обоих вариантах библиотеки добавлена функция вывода символов двойной ширины. Функция может пригодится для вывода, например, каких-нибудь заголовков, названий и т.д. Сейчас думаю, нужна ли функция вывода символов двойной высоты. Место в памяти эта функция будет занимать, а необходимость ее использования сомнительна.

Прототип функции:

void nlcd_PrintWide(unsigned char * message);

Используется точно также как и nlcd_Print.

Тест широкого шрифта на экране Nokia 1100

Тест широкого шрифта на экране Nokia 1202

Разрешение экрана

потихоньку унивирсализируемся, ввел пару дефайнов, которые определяют разрешение экрана.

// Разрешение дисплея в пикселях
#define NLCD_X_RES    96        // разрешение по горизонтали
#define NLCD_Y_RES    68        // разрешение по вертикали

Работать с разрешением в функциях стало проще, теперь не надо править всю библиотеку под свой экран, если разрешение отличается от принятого в 1100 (96×65). Выше в примере заданы размеры экрана 1110i и 1202.

Вывод прямоугольника

Исправил ошибку в функции рисования прямоугольника. Проявлялась при рисовании с параметром наложения PIXEL_INV.

Вывод изображений

Ну и как же без вывода картинок. Написал первую версию этой процедуры. Куча ограничений. Практически никаких проверок на корректность данных. Зато работает очень быстро.

Долго сидел и думал, как ее написать. Можно написать при помощи функции nlcd_Pixel, т.е. выводить изображение попиксельно. Можно реализовать практически все проверки на корректность и т.д. Но работать будет очень долго. Это не наш путь.

Альтернатива — запись побайтно непосредственно в память. Работать будет на пределе скорости. Но тут вылезают ограничения на передаваемые данные. Их, конечно, можно обойти, но размер функции вырастет значительно, да и скорость вывода упадет. Поэтому оставил в таком виде: быстрая, но с ограничениями.

Ограничения заключаются в том, что размер картинки по вертикали должен быть кратен 8. По горизонтали — без ограничений (в разумных пределах). Затем, координаты вывода левого верхнего угла картинки по вертикали опять же должны быть кратны 8. По горизонтали — без ограничений. Если функцию вызвать, например, с такими параметрами: nlcd_Pict (10,10,picture);, то картинка picture будет выведена по координатам: по горизонтали 10, во вертикали 8 (левый верхний угол картинки). Т.е. вертикальная координата приводится к значению, кратному 8.

Еще одно из ограничений в том, что картинка должна хранится в программной памяти, так как используется pgm_read_byte (). Думаю, что это логично, так как картинки занимают довольно много памяти, и хранить их в оперативке — не наш метод.

Картинки имеют следующий формат:

• байт 0 — размер по горизонтали в пикселях (без ограничений, но в разумных пределах);
• байт 1 — размер по горизонтали в пикселях (кратный 8);
• далее массив данных побайтно (столбец из 8 бит) и построчно. Единица в значении бита говорит о том, что пиксел зажжен (светится).

Для подготовки данных, по подсказке Валерия Гончаренко (thanx), использую программу от Alex_EXE. После получения массива с данными картинки, добавьте в начало массива два байта с размером картинки по горизонтали и по вертикали (ну и размер массива нужно изменить на 2 байта).

Генератор картинок

В итоге должно получится что-то типа этого:

PROGMEM static const char nlcd_image[] =
{ 24,24,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x40, 0x60, 0xE0, 0xE0, 0x60, 0x60, 0x60, 0x60,
0x60, 0x60, 0x60, 0x60, 0x60, 0x60, 0x60, 0x60, 0x60, 0x60, 0x60, 0x00,
0x00, 0xE0, 0x78, 0x1F, 0xFF, 0x00, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0x01, 0xFF,
0x01, 0xFF, 0xFE, 0xFF, 0xDB, 0xDB, 0xDB, 0x00, 0xFF, 0xC0, 0xC0, 0x00,
0x07, 0x07, 0x07, 0x06, 0x07, 0x06, 0x07, 0x07, 0x07, 0x07, 0x06, 0x07,
0x06, 0x07, 0x07, 0x07, 0x07, 0x07, 0x07, 0x06, 0x07, 0x07, 0x02, 0x00};

Еще раз обращаю внимание, что картинки должны хранится в программной памяти. Не забываем!

Ну и вывод этой картинки выглядит так:

nlcd_Pict(40,8,nlcd_image);

Несколько примеров того, как выглядят изображения на экранах:

Nokia 1100 — картинка 1

Nokia 1100 — картинка 2 — инверсная

Nokia 1202 — картинка 1

Nokia 1202 — картинка 2 — инверсная

Ну и напоследок сравнение, как выглядит картинка на разных дисплеях.

Сравнение отображения экранов Nokia 1100 и 1202

На экране 1202 картинка чуть более контрастная, чем на 1100. Но сам экран чуть меньше, чем 1100. На фотке видно, что вертикальное разрешение у 1202 чуть больше, чем у 1100 (68 против 65).

Скачать вторую версию библиотеки можно на странице с описанием функций, но там надо откорректировать само описание. Сделаю это чуть позже. Наверно, если будет время.