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1 引言 電子紙(ePaper)是新一代的顯示裝置，其對比度超高，超低功耗，超薄，且可任意彎曲折疊，柔韌性良好。電子紙的應用出現急速擴大，應用于超市價(jià)格標簽、在手機、電子書(shū)閱讀器。電子紙已成為繼液晶與OLED之后便攜式電子裝置使用的新型顯示技術(shù)。這里提出一種采用MSP43OF413單片機的電子紙驅動(dòng)接口設計方案。MSP430F413自帶LCD顯示單元，在軟件設計中可將其顯示內存作為刷新電子紙顯示的內存，從而節約MCU的內存資源。 2 電子紙硬件設計 主控制器MSP430F413單片機是一種超低功耗混合信號16位單片機系列，采用16位精簡(jiǎn)指令系統，125 ns指令周期，大部分指令在一個(gè)指令周期內完成，16位寄存器和常數發(fā)生器，發(fā)揮最高代碼效率，而且片內含有硬件乘法器，大大節省運算時(shí)間。該器件采用低功耗設計，具有5種低功耗模式，電壓范圍為1．8"3．6 V。在工作模式下，3 V工作電壓1 MHz工作頻率時(shí)電流為240μA；在待機模式下，電流為0．7μA；掉電模式(RAM數據保持不變)電流為0．1μA�？紤]到低功耗設計。選用 MSP430F413型單片機，在線(xiàn)系統設計、開(kāi)發(fā)調試及實(shí)際應用上都表現出與其他單片機非常明顯的優(yōu)勢。 本設計采用E-INK公司段碼式電子紙，如圖1所示。電子紙是在兩層透明軟片間夾放帶靜電的有色小球，兩種顏色顆粒、分別帶正負不同靜電，膠片外面加以正負電極，由于同性排斥、異性相吸，小球位置移動(dòng)，點(diǎn)亮某段，圖2為電子墨水微膠囊剖面圖。電子紙真值表與靜態(tài)顯示液晶模塊相類(lèi)似，分為SEG段和 TopPlane段，當SEG段和TopPlane段存在一個(gè)電勢差時(shí)，電子紙中的電子墨水就會(huì )移動(dòng)，相應段就會(huì )點(diǎn)亮和熄滅。 圖3為系統硬件連接圖，電子紙需要專(zhuān)門(mén)的驅動(dòng)器方可驅動(dòng)顯示，本設計的電子紙驅動(dòng)器件采用EPSON公司生產(chǎn)的S1C05112，S1C05112內置接口電路和驅動(dòng)電子紙模塊，采用3 V供電，便于與MCU通信。電子紙驅動(dòng)模塊分別與MCU的I／O 口連接。通過(guò)I／O模擬電子紙驅動(dòng)模塊時(shí)序圖。主控制器通過(guò)軟件實(shí)現電子紙驅動(dòng)模塊的初始化啟動(dòng)、刷新顯示和關(guān)斷。 3 軟件設計 軟件部分采用模塊化的設計思想，把程序化繁為簡(jiǎn)，便于程序的設計、調試及維護。程序設計中采用了宏定義，便于程序移植。南于電子紙每次顯示都必須全部刷新，占用控制器的大部分內存資源，因此設計有效利用其LCD自帶RAM，將需要顯示的數據存放在其中，若想刷新顯示，只需更新LCD自帶RAM中數據并調用顯示函數即可。 3．1 電子紙驅動(dòng)初始化 初始化內容包括電子紙DC-DC轉換器設置，片選使能以及時(shí)鐘信號的輸入，為顯示刷新做好充分準備，圖4為通信時(shí)序圖。上電順序依次為L(cháng)O_ACT．XCS，DD_ACT。 3．2 刷新顯示電子紙 該函數讀取LCDRAM中的數據，通過(guò)查詢(xún)LCDRAM中的數據然后直接送到I／O端口，電子紙驅動(dòng)器件獲取顯示數據后刷新電子紙。其相關(guān)程序代碼如下： 3．3 低功耗設計 通過(guò)配置電子紙驅動(dòng)的電源模塊將其功耗降至最低，即拉低電子紙驅動(dòng)的配置位DD_ACT和LO_ACT，電子紙驅動(dòng)器件處于待機狀態(tài)。此時(shí)電子紙仍可顯示，包括掉電時(shí)。 4 功耗分析 表1是整個(gè)接口的功耗分析，將MCU和S1C05112分為工作和待機兩個(gè)狀態(tài)進(jìn)行分析。 由表1可以看出，整個(gè)接口的總待機電流僅為0．2μA，在運算狀態(tài)也只有240μA，在實(shí)際應用中顯示刷新的頻率不盡相同，240μA是系統工作的極限狀態(tài)，這是一般的顯示裝置所不能比擬的。 5 結束語(yǔ) 隨著(zhù)現代電子技術(shù)的發(fā)展，人們對便攜電子產(chǎn)品的要求越來(lái)越高．超長(cháng)時(shí)間待機和超薄設計是便攜產(chǎn)品最難解決的問(wèn)題，電子紙的誕生完美的解決了該難題。電子紙是新生代的顯示裝置，有著(zhù)其他顯示設備所無(wú)法比擬的特性，在介紹電子紙驅動(dòng)模塊與單片機接口的同時(shí)，給出電子紙顯示模塊相應的功能子程序，由于只采用 I／O和定時(shí)器，因此這里所討論的內容也適用于其他型號MCU。 |
