［電子工作］電子工作のパーツ

電子工作を行う時によく使うパーツについて、注意点をまとめてみました。

　１．ILI9341採用240x320、18bit色、液晶パネル

　　　　ILI9341を採用した液晶パネルは、各社から様々なサイズのものが出ています。

　　　　インタフェースに、パラレルとSPIの２種類がありますが、最近のマイコンに接続する

　　　　場合、絶対にSPIをお勧めします。使用する端子が少なく、高速です。

　　　　SPIであれば、基本的には、ピンアサインだけ変更すれば、ライブラリに互換性があります。

　　　　Arduino IDEのライブラリで多数提供されていますので、お好きなものをお使い下さい。

　　　　私のお勧めは次の通り。（上記の方法で、ライブラリを検索し、ダウンロードして下さい。）

　　　　　・Adafruit ILI9341　：　ILI9341の初期化、制御ライブラリ。

　　　　　・Adafruit GFX Library　：　Adafruitのグラフィックライブラリ。LCD、OLEDなど様々なパネルで

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　使えます。

　　　　注意．プログラムを実行すると妙にフリッカーしていて焼き付きを起こします。明らかにVCOMが

　　　　　　　　ずれているのですが、なんと、Adafruit ILI9341の初期化でVCOMをわざとずらしているようです。

　　　　　　　　わざとフリッカーさせて視野角を改善しているのだと思います。（この原理は液晶の特性による

　　　　　　　　もので、ここには書きません。）しかし焼き付きは問題だし、私はフリッカーが苦手なので、

　　　　　　　　修正方法を書いておきます。

　　　　　　　　「Adafruit_ILI9341.cpp」の次の行の0x86を0x80に変更します。これで、VCOMが標準に戻ります。

　　　　　　　　　　ILI9341_VMCTR2 , 1, 0x86,　　→　ILI9341_VMCTR2 , 1, 0x80,

　　　　注意．この液晶パネルを横長で見ると、左右の目で見え方が異なり、目が疲れます。これは、長手方向

　　　　　　　　の視野角が悪いのが原因です。短辺方向は視野角が良いので、極力、縦長で使いましょう。

　　　　注意．+3.3Vのレギュレータが搭載されているパネルでは、VCCに+5Vを接続する必要があります。

　　　　　　　　VCCに+3.3Vを接続すると、動作が不安定になったり、SPIを高速にすると表示できない場合があります。

　２．STMPE610タッチパネル

　　　　抵抗被膜式タッチパネルなので、爪やつまようじのようなものでも操作できます。

　　　　でも、静電方式より力が必要で、精度も悪い感じです。また、１点しか検出できないと思われます。

　　　　私のお勧めは次の通り。（上記の方法で、ライブラリを検索し、ダウンロードして下さい。）

　　　　　・Adafruit STMPE610　：　Adafruitのライブラリ。使用上の注意は、次の通り。

　　　　　　　検出される座標がずれている場合は、次の値を変更ください。

　　　　　　　　#define TS_MINX 150

　　　　　　　　#define TS_MINY 130

　　　　　　　　#define TS_MAXX 3800

　　　　　　　　#define TS_MAXY 4000

　　　　　　　タッチされた座標を１点だけ読み出したい場合は、touchedコマンドを使って、次のようにする

　　　　　　　必要があります。

　　　　　　　　void loop(){

　　　　　　　　 if (ts.touched()){ // タッチされたのを検出

　　　　　　　　 if (ts.bufferEmpty()) { //　タッチされていても座標が入っていない場合は抜ける

　　　　　　　　 delay(50);

　　　　　　　　 return;

　　　　　　　　 }

　　　　　　　　 }else{

　　　　　　　　 ts.getPoint(); //　タッチされていなくても、座標データが残っている場合があるので、読み捨てる

　　　　　　　　 delay(50);

　　　　　　　　 return;

　　　　　　　　 }

　　　　　　　　 p = ts.getPoint(); //　タッチされた座標の読み出し

　　　　　　　　 p.x = map(p.x, TS_MINX, TS_MAXX, 0, tft.height());

　　　　　　　　 p.y = map(p.y, TS_MINY, TS_MAXY, 0, tft.width());

　　　　　　　　　}

　３．ADS7843、XPT2046、HR2046等タッチパネル

　　　　STMPE610タッチパネルと同じく抵抗被膜式タッチパネルなので、爪やつまようじのようなものでも

　　　　操作できます。

　　　　ADS7843、XPE2046、HR2046共に単なるSPIインタフェースのA/Dコンバータです。でも、下記の

　　　　ライブラリを使用することで、STMPE610タッチパネルと同様に使えました。（上記の方法で、

　　　　ライブラリを検索し、ダウンロードして下さい。）

　　　　　・PaulStoffregen XPT2046_Touchscreen　：　Adafruitのライブラリと互換性のあるライブラリ

　４．SDカードの読み出し

　　　　Adafruit製2.8型TFTタッチシールドには、Micro SDカードスロットが付いているので、そのライブラリを

　　　　使うのが簡単でしょう。

　　　　ESP32でSDカードを使用する時は、こちらを参照ください。

　　　　　・Adafruit ImageReader Library　：　MicroSDカードのBMPファイルを読み出し、液晶パネルに

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表示するサンプル。（但し、ファイル名は、英数字8文字まで）

　　　　注意．自作する場合、SDカードの電源及びI/Oの電圧は+3.3Vですので、NucleやESP32なら直接接続可能

　　　　　　　ですが、Arduino UNOの場合はレベル変換が必要です。

　　　　注意．SDカードと他のデバイスでSPI端子を共有すると、途中でモードや速度を切り替える必要

　　　　　　　があり、予期せぬエラーが発生したりして苦労しました。SDモードはもちろんですが、SPIモード

　　　　　　　でも、SDカードには専用の端子を割り振ることを推奨致します。

　　　　注意．SPIモードで使用する場合、MISOはプルアップする必要があります。（CSもプルアップする方がベター）

　５．SSD1306搭載OLED

　　　　SSD1306を搭載した白色又は青色の有機EL(OLED)パネルで、I2C又はSPI接続で、色と

　　　　解像度の異なる製品が各社から発売されています。

　　　　私のお勧めは次の通り。（上記の方法で、ライブラリを検索し、ダウンロードして下さい。）

　　　　　・Adafruit SSD1306　：　SSD1306の初期化、制御ライブラリ。

　　　　　・Adafruit GFX Library　：　Adafruitのグラフィックライブラリ。

　　　　　　I2Cの場合、パネルによってアドレスが異なるので、0x3C又は0x3Dを書き換えて下さい。

　　　　　　　　display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);　：　私が買ったパネルはこちら

　　　　　　　　display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3D);　：　Adafruit社製のシールドはこちら

　　６．ILI9163採用128x160、16bit色、液晶パネル

　　　　　1.77型、128x160のカラーLCDパネルが安価に売られていたのですが、AdafruitのGFXと互換性が

　　　　　あって表示できるライブラリがありませんでしたので、自作してみました。

　　　　　・ILI9163　：　Adafruit GFX Libraryで使えるILI9163ライブラリです。ここからダウンロードして展開し、

　　　　　　　　　　　　　上記の方法で手でライブラリに追加ください。

　　　　　・Adafruit GFX Library　：　Adafruitのグラフィックライブラリ。

　　　　注意．この液晶パネルも横長で見ると、左右の目で見え方が異なり、目が疲れます。これは、長手方向

　　　　　　　　の視野角が悪いのが原因です。短辺方向は視野角が良いので、極力、縦長で使いましょう。

　　　　注意．秋月電子通商でATM0177B3Aと呼ばれるLCDパネルが売られていますが、電源及びI/Oが

　　　　　　　　+3.3Vですので、Nucleoとは直接接続可能ですが、Arduino UNOに接続する場合はレベル変換

　　　　　　　　が必要です。また、フルカラーで動画表示するためには40,960ByteのRAMが必要ですので、

　　　　　　　　80KB以上のメモリを搭載したNucleoやESP32を推奨します。（下記の写真は、Nucleo　STM32L476RGと

　　　　　　　　TrueSTUDIOで作成したゲームの場面。Arduino UNOではこのソフトは動作しません。）

　　７．ST7735R採用128x160、16bit色、液晶パネル

　　　　　基板にKMR-1.8と書かれた1.77型、128x160のカラーLCDパネルが安価に売られていました。

　　　　　私が作成したILI9163のライブラリで表示は可能ですが、VCOMが不安定なようで映像によっては

　　　　　ノイズが表示されるし、SPIのレートは12MHzが上限でしたので、お勧めしません。

　　　　　aitendoで買った更に安価なパネル（M018C7735SPI）は、ノイズは無いし、SPIのレートも40MHz

　　　　　でも問題ありませんでした。但し、私が作成したILI9163のライブラリでは、R／Bが逆になりますので、

　　　　　setRotationの設定を書き換える必要があります。

　　　　　・ILI9136　：　Adafruit GFX Libraryで使えるILI9136ライブラリです。ここからダウンロードして展開し、

　　　　　　　　　　　　　上記の方法で手でライブラリに追加ください。

　　　　　・Adafruit GFX Library　：　Adafruitのグラフィックライブラリ。

　　　　注意．この液晶パネルも横長で見ると、左右の目で見え方が異なり、目が疲れます。これは、長手方向

　　　　　　　　の視野角が悪いのが原因です。短辺方向は視野角が良いので、極力、縦長で使いましょう。

　　　　注意．高速なマイコンを使う場合、SPIの速度をディフォルト（40MHz程度）で使用すると、正常に表示

　　　　　　　　できない製品があります。その場合、初期化する時、

　　　　　　　　　　ILI9163 tft = ILI9163(TFT_CS, TFT_DC, TFT_RST);

　　　　　　　　　　tft.begin(4000000);

　　　　　　　　のように、begin(SPIレート)で、SPIのレートを、4MHz〜16MHzに落として下さい。

　　　　注意．製品によっては、R／Bのフィルタや、上下、左右が逆になる場合があります。

　　　　　　　　その場合は、ILI9163::setRotation関数のmの値を変更して下さい。具体的には、次のように

　　　　　　　　MADCTL_RGB又はMADCTL_BGRで色を合わせ、MADCTL_MXとMADCTL_MYとMADCTL_MV

　　　　　　　　の組み合わせで向きを合わせます。

　　　　　　　　　　m = (MADCTL_RGB);

　　　　　　　　　　m = (MADCTL_BGR);

　　　　　　　　　　m = (MADCTL_MX | MADCTL_BGR);

　　　　　　　　　　m = (MADCTL_MX | MADCTL_MY | MADCTL_BGR);

　　　　　　　　　　m = (MADCTL_MX | MADCTL_MY | MADCTL_MV | MADCTL_BGR);

　　　　　　　　　　などを試してみて、正しく表示できる組み合わせを見つけて下さい。

Arduinoの紹介はこちら。　

「STM32の性能を発揮するには？」はこちら。

ESP32の詳細はこちら。