Sistemas Embebidos I Semestre de Verão de 2012/2013 Sexta atividade prática

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1 1. Protocolo SPI Sistemas Embebidos I Semestre de Verão de 2012/2013 Sexta atividade prática Considere a implementação do protocolo SPI, pelo processo bit-bang, estudada em aula. Utilize o programa seguinte para teste e estudo do protocolo. #include <string.h> #include "spi.h" #include "lpc2106.h" #define CS_PIN 9 static void cs_init() { uint32_t iodir = GPIO->IODIR; GPIO->IODIR = 1 << CS_PIN; static void cs_set(int value) { if (value) GPIO->IOCLR = 1 << CS_PIN; else GPIO->IOSET = 1 << CS_PIN; Spi_device device = { 10, /* frequência de SCLK */ 0, /* CPHA */ 0, /* CPOL */ 9, /* numero de bits por palavra */ 0, /* LSBF */ cs_set ; int main() { lpc2106_clock_init(); cs_init(); spi_init(); while (1) { uint8_t output_buffer[2] = {0x1E, 0x1; uint8_t input_buffer[sizeof(output_buffer)]; spi_transaction_begin(&device); spi_transaction_transfer(&device, 1, output_buffer, input_buffer); spi_transaction_end(&device); Com um osciloscópio, observe os sinais MOSI e SCLK e confira com o programa. Se ligar o sinal MOSI ao sinal MISO irá receber em input_buffer aquilo que tiver enviado em output_buffer. 2. Display gráfico Nokia 6610 A documentação da placa MOD-LCD6610 está disponível no site da Olimex SE2 - primeira actividade prática - SPI e Ethernet 1

2 A informação aí disponível e necessária para esta atividade prática encontra-se também no Thoth. Esquema Controlador EPSON S1D15G00 MI1D/resources/914. Desenhe um esquema de ligações da placa MOD-LCD6610 ao LPC2106. Além da alimentação e dos sinais de comunicação SPI, ligue também o sinal de reset (LCD_RST) e o de controlo do backlight (LCD_BL). Proceda às ligações e comece por experimentar o controlo de backlight. static void lcd_io_init() { /* direcionar os pinos de CS, RESET E BACKLIGHT para o GPIO */ uint32_t pinsel = PINSEL0; PINSEL0 = pinsel & ~(3 << CS_PIN * 2) & ~(3 << BACKLIGHT_PIN * 2) & ~(3 << RESET_PIN * 2); /* desactivar os sinais; são todos active low */ GPIO->IOSET = 1 << CS_PIN 1 << BACKLIGHT_PIN 1 << RESET_PIN; /* e programá-los como saídas */ uint32_t iodir = GPIO->IODIR; GPIO->IODIR = iodir 1 << CS_PIN 1 << BACKLIGHT_PIN 1 << RESET_PIN; void lcd_backlight(int on) { if (on) GPIO->IOSET = 1 << BACKLIGHT_PIN; else GPIO->IOCLR = 1 << BACKLIGHT_PIN; A comunicação com o controlador S1D15G00 faz-se por uma interface série compatível com SPI, em modo 0, com palavras de 9 bits. No controlador SPI, integrado no microcontrolador LPC2106, na versão 00, o número de bits de dados é fixo em 8. A solução viável para comunicar com o controlador é usar a implementação SPI desenvolvida no ponto anterior. Spi_device spi_device = { 10, /* Frequência do sinal SCLK */ 0, /* CPHA */ 0, /* CPOL */ 9, /* numero de bits por palavra */ 0, /* LSBF */ cs_set ; As comunicações com o controlador são organizadas em sequências formadas por uma palavra de comando seguida de zero ou mais palavras de dados. O bits de maior peso define o tipo de palavra: a um indica palavra de dados e a zero indica palavra de comando. Os restantes 8 bits identificam o comando ou transportam os parâmetros do comando. static inline void write_command(uint8_t command) { uint16_t out_buffer[] = {~0x100 & command; uint16_t in_buffer[sizeof(out_buffer)]; SE2 - primeira actividade prática - SPI e Ethernet 2

3 spi_transaction_transfer(spi, sizeof_array(out_buffer), (uint8_t*)out_buffer, (uint8_t*)in_buffer); static inline void write_data(uint8_t data) { uint16_t out_buffer[] = {0x100 data; uint16_t in_buffer[sizeof(out_buffer)]; spi_transaction_transfer(spi, sizeof_array(out_buffer), (uint8_t*)out_buffer, (uint8_t*)in_buffer); Para iniciar o controlador do LCD aplica-se a sequência de comandos recomendada no ponto , página 54 do manual. write_command(disctl); /* Display control */ write_data(0x00); /* P1=0x00-2 divisions, switching period=8 (default)*/ write_data(32); /* P2=nlines/4-1 = 132/4-1 = 32) */ write_data(00); /* P3=0x00 - no inversely highlighted lines */ write_command(comscn); /* COM scan */ write_data(1); /* P1=0x01 - Scan 1->80, 160<-81 */ write_command(oscon); /* Internal oscilator ON */ write_command(slpout); /* sleep out */ write_command(volctr); /* Voltage control (contrast setting) */ write_data(contrast); /* P1 = 32 */ write_data(3); /* P2 = 3 resistance ratio (only value that works) */ write_command(pwrctr); /* Power control */ write_data(0x0f); /* reference voltage regulator on, circuit voltage follower on, BOOST ON */ write_command(datctl); /* Data control */ write_data(0x00); /* P1=0x00 - page address normal, column address normal, address scan in column direction */ write_data(0x00); /* P2=0x00 - RGB sequence (default value) */ write_data(0x02); /* P3=0x02-Grayscale->16 (select 12-bit color, type A)*/ write_command(dison); /* Display on */ Os comandos CASET e PASET do controlador permitem o endereçamento à memória de vídeo através das coordenadas gráficas. Com estes comandos é possível definir uma área de intervenção retangular em qualquer posição e com qualquer dimensão. Depois de definida a zona de memória a intervir descarregam-se, sequencialmente, os dados necessários. O controlador ajusta automaticamente os endereços da memória de vídeo, à medida que os dados vão sendo transferidos. Todas as funções básicas de desenho como, o desenho de pixel, o desenho de linhas horizontais e verticais e o preenchimento de áreas retangulares são baseadas nos comandos CASET e PASET. Na memória de vídeo cada componente de cor ocupa 4 bits, o que corresponde 1,5 byte por pixel. A transferência de dados para a memória é feita bytes-a-byte em que cada byte transporta duas componentes de cor. As transferências devem ser feitas em grupos de três bytes. O primeiro byte transporta as componentes R e G do primeiro pixel, o segundo byte a componentes B do primeiro pixel e a componente R do segundo pixel e o terceiro byte as componentes G e B do segundo pixel. Mesmo nas situações em que o número de pixeis é ímpar é necessário escrever um número de bytes múltiplo de três SE2 - primeira actividade prática - SPI e Ethernet 3

4 Byte 0 Byte 1 Byte 2 Byte 3 Byte 4 R R R R G G G G B B B B R R R R G G G G B B B B R R R R G G G G B B B B Primeiro pixel Segundo pixel Terceiro pixel void lcd_draw_point(int x, int y, int color) { /* Column address set (command 0x2A) */ /* Page address set (command 0x2B) */ /* write memory */ write_data((color << 4) & 0xf0); write_data(0); void lcd_draw_hor_line(int x, int y, int dx, int color) { write_data(x + dx - 1); for (i = (dx + 1) / 2; i > 0; --i) { write_data(((color << 4) & 0xf0) ((color >> 8) & 0xf)); write_data(color); void lcd_draw_ver_line(int x, int y, int dy, int color) { write_data(y + dy - 1); for (i = (dy + 1) / 2; i > 0; --i) { write_data(((color << 4) & 0xf0) ((color >> 8) & 0xf)); write_data(color); void lcd_fill_rectangle(int x, int y, int dx, int dy, int color) { SE2 - primeira actividade prática - SPI e Ethernet 4

5 write_data(x + dx - 1); write_data(y + dy - 1); for (i = (dx * dy + 1) / 2 + 1; i > 0; --i) { write_data(((color << 4) & 0xf0) ((color >> 8) & 0xf)); write_data(color); void lcd_copy_rectangle(int x, int y, int dx, int dy, uint8_t * bitmap) { write_data(x + dx - 1); write_data(y + dy - 1); for (i = (dx * dy + 1) / 2 + 1; i > 0; --i) { write_data(*bitmap++); Para teste sugere-se a utilização do seguinte programa: #include <string.h> #include "lpc2106.h" #include "spi.h" #include "lcd.h" #include "button.h" enum Color { WHITE = 0xFFF, BLACK = 0x000, RED = 0xF00, GREEN = 0x0F0, BLUE = 0x00F, CYAN = 0x0FF, MAGENTA = 0xF0F, YELLOW = 0xFF0, BROWN = 0xB22, ORANGE = 0xFA0, PINK = 0xF6A ; int main() { lpc2106_clock_init(); counter_init(); spi_init(); lcd_init(); lcd_backlight(1); // lcd_blank(); lcd_fill_rectangle(0, 0, 132, 132, WHITE); lcd_draw_hor_line(0, 1, 132, BLACK); lcd_draw_hor_line(0, 3, 132, BLACK); lcd_draw_hor_line(0, 5, 132, BLACK); lcd_draw_hor_line(0, 7, 132, BLACK); lcd_draw_ver_line(1, 0, 132, BLACK); lcd_draw_ver_line(3, 0, 132, BLACK); lcd_draw_ver_line(5, 0, 132, BLACK); lcd_draw_ver_line(7, 0, 132, BLACK); lcd_draw_hor_line(0, 124, 132, BLACK); lcd_draw_hor_line(0, 126, 132, BLACK); lcd_draw_hor_line(0, 128, 132, BLACK); lcd_draw_hor_line(0, 130, 132, BLACK); lcd_draw_ver_line(124, 0, 132, BLACK); lcd_draw_ver_line(126, 0, 132, BLACK); SE2 - primeira actividade prática - SPI e Ethernet 5

6 lcd_draw_ver_line(128, 0, 132, BLACK); lcd_draw_ver_line(130, 0, 132, BLACK); lcd_fill_rectangle(10, 10, 112, 112, RED); button_init(); while (1) { if (button_pressed()) { char button = button_read(); if (button == 'U') lcd_inc_contrast(); else if (button == 'D') lcd_dec_contrast(); return 0; SE2 - primeira actividade prática - SPI e Ethernet 6