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1、基于S1D13521开发EPD迅速入门手册版本：VLOEPSON(CHINA)CO.,LTD.ElectronicDeviceDepartment修改履历日期版本号版本类型修改人2009-5-15V1.0草稿Q.C.1背景知识错误!未定义书签。1.1 电子纸技术简介错误!未定义书签。1.2 电子纸口勺重要特点错误!未定义书签。1.3 电子纸显示控制器(EPDController)错误!未定义书签。1.4 AM300开发板错误!未定义书签。1.5 多方技术支持错误!未定义书签。2 .顾客开发流程错误!未定义书签。2.1 签订NDA错误!未定义书签。2.2 购置AM300开发板错误!未定义书签。2
2、.3 申请样片错误!未定义书签。2.4 硬件设计错误!未定义书签。2.5 获取.*.bin和*.wbf文献错误!未定义书签。2.6 烧写SPIflash错误!未定义书签。2.7 硬件调试错误!未定义书签。2.8 驱动调试错误!未定义书签。2.9 软件编程错误!未定义书签。3 .原理及要点错误!未定义书签。3.1 有关WaVeform错误!未定义书签。3.2 有关SDRAM的大小错误!未定义书签。3.3 Waveform模式错误!未定义书签。3.4 减少残影的技巧错误!未定义书签。3.5 UI设计错误!未定义书签。3.6 怎样运用13521H勺16个LUT?错误!未定义书签。3.7 怎样将图片进
3、行格式转换？错误!未定义书签。3.8 13521的功耗错误!未定义书签。1基础知识1.1电子纸技术简介1997年，从MlT媒体试验室走出来的E-INK企业成立并专注于研发具有良好阅读体验的电子纸。其中最著名的产品就是ViZPIeXTM电子墨水。E-INK提供电子墨水给PaneI厂家，如PVI,LGD等，Panel厂家再用对应的墨水加上TFT背板或者柔性背板生产出不一样尺寸、灰度级和辨别率的电子纸屏模组。设备（如电子纸阅读器）厂家，从Panel厂家购置模组进行产品设计和量产。三部分构成:aqspgojdEXSIdZlAIUJEAcp -XStH 1QU5MTisnepeentDCftO0dk0t
4、faU的Wa-OMrFUdARAGsurfaceARAGoaPETSofiAdhMveInorgamcCoatingsurface图1TFT背板电子纸Panel口勺构造电子纸H勺特点重要取决于其所用墨水材料的特性。E-INK的Vizplex电子墨水有如下特点: 可在日光照射下进行阅读 与液晶不一样，使用墨水的Panel可以做到厚度薄，重量轻 180。全视角，就像一般纸 高辨别率 靠电压脉冲进行刷新，因此在不需要刷新的时候实际功耗为零1.2电子纸显示控制器(EPDCOntroHer)与LCD类似,富辨别率的电子纸Panel也需要通过控制器来管理图形和文本的显示。电子纸显示控制器的重要功能是提供接
5、口分别连接HoStMCU和电子纸PaneL提供显存管理、功耗管理、刷新模式控制，并根据MCU发出的指令，产生电子纸panel口勺驱动信号等，减轻HOSlMCU的负载。爱普生S1D13521是一款专门针对E-INK电子纸的控制器，能提供高性能、低功耗的电子纸显示控制处理方案。它能进行多区域并行刷新，以支持较高口勺刷新率，也因此能支持像手写笔此类的应用。为了让客户在使用13521的时候防止复杂的寄存器配置，13521提供了一套常用的!命令(InstructionCode)o顾客只要通过主MCU向13521发送对应的命令，13521内部会解析该命令，并完毕对应的寄存器配置。这套命令以.bin文献的形
6、式提供，并存储在13521的外部的JSPIfIaSh中。同步，13521也开放寄存器访问模式。ElectrophoretlcActiveMatrixOlspbyUsingEInkVizplexw图2基于13521的系统框图基于13521电子纸阅读器的系统框图如图2所示。阐明如下:HOSTProcessorController.主MCUSDRAM：16bitor32bitSDRAM.用作13521的显存。FlashMemory：SPIFlasho用于存储InstructionCode文献和Waveform文献。Instructioncode：由EPSON提供的用于操作13521日勺一套封装命令，
7、以.bin文献形式存在。Waveform：驱动E-INK电子纸屏的波形文献，以.wbf文献形式存在。由E-INK提供应PanelP,再由Panel厂提供应客户。每一批次时屏一般会有对应的WaVefOrm文献。假如Waveform文献与屏不对应，会导致无法显示或显示效果变差的后果。Pc接口时温度传感器，用于WaVeform的温度赔偿。由于墨水在不一样温度下的显示特性不一样，这些特性存在WaVefonn中，13521会根据环境温度调用对应的IwaveformODigitalSource/GateDriverInterface:13521对应PaneI依J数字信号接口.HVPowerControlS
8、ignal:13521用于控制PaneI电源口勺信号对于怎样设计13521系统以及常见问题请参照如下有关文档。* IntegratingSIDI3521intoadesign.ppt?ChangetoNormanpart* * s1d13521_FAQ.xls1.3 AM300开发板AM300开发板是由E-INK和EPSON合作开发的一款用于演示测评电子纸屏和1352I控制器的开发板。随开发板提供了丰富的文档和代码，包括了硬件原理图，BOM表，顾客手册，驱动，初始化代码，以及多种应用程序的源码。使用该开发板可以以最快的速度熟悉E-INK口勺电子纸技术特性以及怎样使用13521控制器。开源的代码
9、可以让开发者重用通过精心设计的I模块。AM300开发板由E-INK企业统管理，详情请访问图3AM3OO开发板Test pointsTemp sensorS1D13521 SDRAM45 (mm)R314 VCOMz PotentiometerA (1 OTGalleyPCBFlash memoryPowerCircuitiyVDDJ.8.V.VDDH.VPOS.VG.GVCC.VEE.andVCOVeDRfVE图4AM300中的13521PCB板-Galley1.4 多方技术支持由于电子纸波及到多方原厂，各方提供的支持范围不一样，详细如下表。表IEPD多方支持表EPSONE-INK*Panel
10、厂家(PVI,LGD) 13521数据手册 13521使用指导 InstructionCode文献 AM300参照设计 产品设计指导 13521报价供货 Waveform的）使用 AM300参照设计 产品设计指导 Waveform文献 Panel数据手册 产品设计指导 Panel报价*注：E-Ink和EPSON需要和客户签订NDA后才能提供对应的支持。2 .顾客开发流程2.1 签订NDA客户需要与E-INK和EPSON分别签订NDA,签订NDA后E-Ink和EPSON就可提供对应的支持。与E-INK签订NDA请联络E-INK朱麟与爱普生签订NDA前，请将如下信息提供应爱普生的销售工程师。 贵企
11、业的正式名称(InEngliSh) 贵企业的详细地址(InEngliSh) 签订人姓名和职位(InEngliSh)-需要企业主管或总监以上人员。2.2 购置AM300开发板通过AM300开发板可以学习13521的多种使用措施，评估PaneI的I性能，获取多种开发文档等。2.3 申请样片向EPSON销售人员申请13521样片。向E-INK征询合适的Panel厂家，然后向Panel厂家申请或购置样片。2.4 硬件设计13521及其周围系统的硬件设计请参照AM300的参照设计。13521与HOSTMCU日勺连接可以采用IOCalbus的方式，或者用MCU的GPIO来模拟13521的访问时序。AM30
12、0中用H勺是GPIO的方式。电源部分提议采用AM300中的设计。为了减轻调试方面的工作，请在PCB投板前征询或者将13521部分口勺原理图发给爱普生的技术支持工程师检查。2.5 获取.*.bin和Zwbf文献硬件设计选型完毕后，顾客需要得到InSInICliOnCode和Waveform这两个文献。InstructionCode由EPSON提供，为*.bin格式的文献。InstructionCode是根据客户设计及I13521系统周围配置而生成的。申请InStrUCtiOnCOde请提供如下表所规定信息（示例）表213521系统配置信息ClockInputPLLOutputSDRAMpartn
13、umSDRAMbuswidthSDRAMSizePanelVendorPanelP/NPane1SizePanelResolution25M125MXXX16bit32MBPVIED060SC46800（三）*600(V)Waveform由Panel厂家提供，为*.wbf格式的文献。由于不-一样尺寸或不样辨别率或者不-一样批次的屏，其WaVefOrm是不一样的J,因此向Panel厂家索取WaVefOrmH勺时候，请提供屏的有关信息。2.6 烧写SPIflashInstructionCode和Waveform要寄存在与13521相连H勺SPIFlash中，它们在flash中B起始地址是固定的I。
14、InStrUCtionCode容许寄存在OXo0x885之间。Waveform必须寄存于0x886地址开始的地方。推荐使用256KB的SPIflash。图5FlaSh存储分派图烧写措施有两种，一种是通过flash厂家提供H勺烧写器向下烧写；另一种是在MCU端执行烧写程序，通过13521向flash里烧写。第一种措施，需要在焊接前将文献烧写进flash,后一种措施是在焊接后进行烧写。详细的烧写代码和环节请参照How_to_program_a_blank_serial_flash_using_command_interface.pdfp2.7 硬件调试硬件调试的目的是检查硬件设计，焊接以及系统配置
15、方面与否正常。首先需要测试MCU对13521的访问时序。可以通过检查与否能对的读取13521的版本号寄存器来判断时序或焊接与否正常。按16位读取OxOOOO号寄存器,正常应当返回OXOI(M)：按16位读取0x0002号寄存器，正常应当返回OXOO47。访问时序正常后，可以开始尝试将屏点亮。流程可以参照13521详细规格书的第节。也可以参照AM300提供的源代码，见sourceam300_sourceapibs60_inito重要是发送某些初始化的命令，13521收到命令后会自动对PLL,SDRAM,SPLI2C,DisplayEngine,和PowerState有关的寄存器进行初始化设置。2
16、.8 驱动调试驱动调试重要是封装并调试13521多种功能的接口函数。详细可以参照AM300中设计文档里接口部分的J源码。途径为sourceam300_sourceapio该apiH勺文档阐明请参照docBroadsheetAPI_V1O.pdf。EPSON同步也release了两个驱动，包括：LINUX下的framebuffer驱动，以及WINCE6下的驱动。重要需要移植与硬件有关的代码。假如客户需要这两个驱动，可以与爱普生的技术支持工程师联络。2.9 软件编程软件编程重要是运用驱动提供的接口进行顾客层界面的设计。可以参照AM300中设计文档里FrJ应用程序源码。途径为sourceam300_
17、sourceapplicationo由于电子纸在原理和显示特性上和LCD有较大的区别，因此在软件编程上也有许多不一样样的地方需要注意。下一章将做简介。3 .原理及要点3.1 有关WaVefOrmWaveform是由E-INK针对墨水特性给Panel厂商提供口勺波形文献。该文献包括的内容可以近似理解为LCD控制器中的JLUT表（Look-UP-Tab招）。13521在进行显示更新的时候会调用该表中KJ内容。Waveform文献与panelH勺批号，尺寸和WaVefOrm类型紧密有关。只有使用对的的waveform文献，才能得到正常的显示性能和效果。怎样获得对的的Waveform?客户需要从运用E
18、-INK技术的Panel提供商处获得与屏相对应的waveform。一般来说，同一批次同一型号欢J屏，WaVefOrm是同样的。AM300中包括了种与AM300上使用的屏对应的wavefoio途径在sourceam300_sourcewfms*.wbfo假如客户使用的屏和AM300上使用的屏不是同样大小或者不是同一批次，都需要向Panel提供商索要对应的Waveformo3.2 有关SDRAM的大小需要给13521配置多大的SDRAM是根据详细的应用来决定的。SDRAM中寄存的数据包括两部分buffer,分别是updatebuffer和imagebufferoUpdatebuffer是13521
19、进行屏幕刷新时用到的内存空间，一般物理地址是从SDRAM日勺最低地址处开始。ImageBUffer是存储图形元素的内存空间，可以寄存在SDRAM中UpdateBuffer以外的!任何地方。Updatebuffer中每2个Byte代表一种像素，这部分B尺寸是固定D,如800x600欧J屏，其UPdateBUffer大小为800x600x2byteso而ImageBUffer中一种像素需要占用1个Byte,至少需要包括一整屏的像素，也就是说假如是800x600的屏，ImagCbuffer至少要有800x600xlbyteso因此SDRAM的最小尺寸为PIXELSxLINESx3BYTESeSDRA
20、M越大，可以用来存储临时图片的ImageBuffer就越大。3.3 Waveform模式一种waveform文献中包括多种WF模式，可以分为两大类，Globalupdate和LoCalupdate. GlobleUpdate（对应13521命令中於JFullupdate）长处：刷新质量高，很少的残影（GhOSting） 缺陷：需要刷新所有的像素点，带来屏幕的闪烁 1.ocalUpdate（对应13521命令中的Partialupdate）长处：只更新有变化的像素点，屏幕闪烁少缺陷：同一地方多次使用会有残影（GhoSting）这两大类模式下又细分出了四种详细及!刷新模式，分别是： INIT（属于
21、Globleupdate）Initialize-完全清屏。重要是在启动时的初始化或者屏幕状态未知的状况下使用。 DU（属于LoCalUPdate）Directupdate-仅将需要变化FrJ任意灰度欧!像素刷新为纯黑或纯白。例如在画笔或者迅速菜单的更新上。这种模式更新快，不闪烁。 GU（属于LoCaIUPdate）Grayscaleupdate-仅将需要变化的像素刷新到指定的灰度级。这种模式重要特点是闪烁少。 GC（属于GIobaIUPdate）Grayscaleclear-在AM300中默认使用的就是这种模式。所有的像素都进行刷新或清除，显示的!质量是最佳的，不过闪烁严重。四种刷新模式的I比
22、较，见表3。表3Waveform四种刷新模式比较模式编号类型刷新后的灰度级闪烁度残影度一般用途更新时间at25C(ms)INITOGloble全白高闪N/A初始化屏-4000DU1Local8-黑或白不闪低黑白菜单，文字输入，触摸屏/手写输入260GU2Local8低闪中高质量的图片和细腻文字780GC3Global8高闪低高质量的图片和细腻文字78013521命令接口提供的刷新命令包括Fullupdate和PanUPdate两类。Fullupdate,按照指定0waveform对所有点无论需不需要刷新都进行刷新，包括：UPD_FULL:对全屏进行FullupdateUPD-FULL-AREA
23、:对屏中指定区域进行FullupdatePartUPdate,使用指定的WaVefOnrl对需要刷新时点进行刷新，包括的命令有：UPD.PART：对全屏进行PartupdateUPD_PART_AREA：对屏中指定区域进行Partupdate使用13521提供0命令接口，可以强制waveform进行LOCalUpdate,例如下图6中两种waveform都是选定为GC,不过用UPD_PART命令进行更新的话，其效果类似于使用GU这种WaveforiTioNext Pixel Image DataUpdates NormallyUpdated PixelUpdates similar to GU
24、图6FULL刷新与PART刷新比较3.4 减少残影的技巧 在不规定低闪的状况下，竟也许多的使用Global和FUIIUPdates. 在持续几次LoCalUPdaleS之后，添加一种GIObalupdate。原因是在一种区域持续使用partialupdate会导致残影H勺累加。 对于弹出式菜单，可以用LOCaIUPdate来迅速更新，这时候也许会有残影，可以紧接着用一种Globalupdate来清除。 尽量用全白替代灰度来显示某些不需要灰度的区域。由于刷新到全白带来的残影会很少。 尽量少的使用边缘锐利的图像。由于临近的墨水离子会互相影响自身的颜色。 VCOM必须利Panel上标称的值靠近。（+
25、-0.1+-0.5V是可接受於J） 使用和Panel对应的Waveformo电子纸上像素点的刷新是一种渐变的过程。以DU模式为例，整个渐变的过程完毕需要260ms,不过在4060msH勺时候，就已经完毕70%的变化，这个时候，人眼已经可以感受到变化了。如下图7所示。FastTransitionTimePerceivedCompletedWaveformCompleted图7DU模式的渐变过程3.5 Ul设计对于UI软件工程师而言，在电子纸上做界面和在LCD上做界面相比，最大H勺区别就是UI软件工程师需要以元素为单位管理电子纸上需要显示的界面。电子纸UI工程师会把将要在屏幕上显示的内容以元素的形
26、式寄存在SDRAM的imagebuffer中，显示刷新於J时候会像搭积木同样把这些元素从imagebuffer中放到updatebuffer中。常常使用的图标和画片最佳事前Pre-Ioad到imagebuffer中。图8图9分别描述了UI元素在SDRAM中怎样寄存,以及UI工程师对应的操作。DisplayHVSuppliesandDriversHostEngine图8UI元素的管理示例图9UI工程师在HostMCU里进行R勺操作（以显示imagebuffer为例）3.6 怎样运用13521的16个LUT?合理的使用PiPeIine,可以有效H勺提高显示效果和刷新率。13521内部有16个LUT
27、,假如将整个屏幕分为16个区域，那么给每个区域分派一种对应的LUT。不一样区域对应不一样LUT重要有两个好处，一是每个LUT都可以单独设置并使用自己依JWF模式，这样Ul工程师可以根据要到达的现实效果，对不一样区域设置不一样FT、JWF模式。二是，LUT之间进行各自的刷新是可以并行的。两个不一样LUT操作开始口勺间隔只需20ms。不过同一种1.UT只有在完毕本次刷新操作后才能开始次新的操作。怎样分派这些LUT呢？13521提供了两种LUT模式，自动LUT模式和手动LUT模式。自动LUT模式中，13521的displayengine会根据刷新指令自动选择空的ILUTo例如Displayengin
28、e收到了5个UPdale指令，从下图10中可以看出Displayengine是怎样自动分派LUT并完毕刷新工作的。VlXbM3Up(hte4Updite 5100XO700Vptbtlme (ms)图IOAUIOLUT模式示例手动分派LUT模式下，顾客需要给每次UPdaIe操作指定一种LUT,需要保证指定的LUT是空闲的。AM300中尚有某些例子用来解释怎样使用LUT,如图11图12图13。在AM300中可以找到对应的源码。如图11所演示H勺MenuBar刷新，其源码放在AM300H勺如下途径sourceam300_sourceapplication800x600bookshelfbooksh
29、elf.co图IlMenuBar中怎样分派使用LUT和刷新模式图12显示数字和图片时怎样分派使用LUT和刷新模式MtolUT mode wtects IMmt stable LUT foe nex UpMe9-20CVmJ40mstMMWfl m IMiMX)OE 22Cm 240H J*m 20rmo5MtetoM*ptnaMSMuvaMAUtIgBfnMC150WLU1IX152(DU)LUT3(tXIUl4IUWIUT5DV)IU6W)lUT7g)IUr8W)LU9rtXIUTIOflDU)LUT11etramrtifgrtdebleatyaahm图13手写笔时怎样分派使用LUT和刷新模
30、式3.7怎样将图片进行格式转换？以PC上的一张1024*76824bitJPG为例，用图片编辑软件打开，将该图片resize到800*600,缩放到合适大小，然后转换到8级灰度，最终保留为PPM或PGM图片格式。怎样使用该格式图片？在AM300提供的应用程序源码中的Displayxpp有示例。3.813521的功耗表413521的功耗uA)COREVDD(18V)PLLVDD(18V)OSCVDD(18V)HIOVDD(18V)PIOVDD(33V)Sdriovdd(18V)PPIOVDD(3.3V)PW1OVDD(33V)Power(mW)ClockSource-CLKISLPSTBYRUN(IDLE)RUN(WORS109200901131801009008010.22114259700913160101008015.1958625970091316011110090122.2357062601009417838011161.290172.3ClockSource=OSCSLPSTBYRUN(IDLE)RUN(WORST)98.080093900.13010090.09010.920026053900.12010090.09015.8956526043890.12011080.090.122.835706260139041.7838011161.290173.0
