[아두이노] 노키아 5110 LCD (Nokia 5110 LCD) - 그래픽 라이브러리

예전 글(http://deneb21.tistory.com/508) 에서 노키아 5110 LCD를 아두이노로 컨트롤 하는 방법에 대해서 알아보았다. 이번에는 그래픽 라이브러리를 사용해서 간단한 그래픽을 나타내 보려고 한다. 라이브러리는 Adafruit 의 GFX 라이브러리와 PCD8544(5110 LCD 정식 품명) 라이브러리를 이용했으며 다운 받은 라이브러리에 포함된 예제를 핀배열과 백라이트 부분을 살짝 수정해서 그래픽을 표시해 보았다. 5110 LCD에 대한 기본적인 사항은 이 글의 첫 줄에 있는 예전 글을 참고하면 된다.

연결은 예전과 동일하다. 만약 라이브러리 파일의 예제 그대로 연결하고 싶다면 아래의 연결을 따르지 않아도 된다. 물론 아래의 소스도 수정이 되어야 할 것이다.

■ Nokia 5110 LCD 와 아두이노 우노의 연결

Arduino UNO	Nokia 5110 LCD
7	CE
6	RST
5	DC
4	DIN
3	CLK
2	LIGHT
3.3V	VCC
GND	GND

■ 라이브러리 다운로드

Adafruit GFX 라이브러리 : https://github.com/adafruit/Adafruit-GFX-Library

Adafruit PCD8544 Nokia 5110 LCD library : https://github.com/adafruit/Adafruit-PCD8544-Nokia-5110-LCD-library

위의 두 가지 라이브러리를 다운로드 받아서 압축을 풀고 아두이노 설치폴더 하위의 Libraries 폴더에 복사해 넣으면 된다. 참고로 GFX 라이브러리는 예전 OLED LCD 사용에 대한 글에서도 사용한 라이브러리이다.

Adafruit-GFX-Library-master.zip

Adafruit-PCD8544-Nokia-5110-LCD-library-master.zip

■ 소스

아래 소스는 라이브러리 설치 시 Example 로 제공되는 소스(pcdtest.ino)이며 핀 연결 부분을 나의 연결에 맞게 수정했으며 백라이트 제어 부분을 추가한 소스이다.

/*********************************************************************
This is an example sketch for our Monochrome Nokia 5110 LCD Displays

  Pick one up today in the adafruit shop!
  ------> http://www.adafruit.com/products/338

These displays use SPI to communicate, 4 or 5 pins are required to
interface

Adafruit invests time and resources providing this open source code,
please support Adafruit and open-source hardware by purchasing
products from Adafruit!

Written by Limor Fried/Ladyada  for Adafruit Industries.
BSD license, check license.txt for more information
All text above, and the splash screen must be included in any redistribution
*********************************************************************/
 
#include <SPI.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_PCD8544.h>
 
#define PIN_BL    2   //백라이트 제어를 위한 핀연결
 
// Software SPI (slower updates, more flexible pin options):
// pin 7 - Serial clock out (SCLK)
// pin 6 - Serial data out (DIN)
// pin 5 - Data/Command select (D/C)
// pin 4 - LCD chip select (CS)
// pin 3 - LCD reset (RST)
//Adafruit_PCD8544 display = Adafruit_PCD8544(7, 6, 5, 4, 3); //원래 핀연결
Adafruit_PCD8544 display = Adafruit_PCD8544(3, 4, 5, 7, 6);   //나의 연결에 맞게 수정한 핀연결
 
// Hardware SPI (faster, but must use certain hardware pins):
// SCK is LCD serial clock (SCLK) - this is pin 13 on Arduino Uno
// MOSI is LCD DIN - this is pin 11 on an Arduino Uno
// pin 5 - Data/Command select (D/C)
// pin 4 - LCD chip select (CS)
// pin 3 - LCD reset (RST)
// Adafruit_PCD8544 display = Adafruit_PCD8544(5, 4, 3);
// Note with hardware SPI MISO and SS pins aren't used but will still be read
// and written to during SPI transfer.  Be careful sharing these pins!
 
#define NUMFLAKES 10
#define XPOS 0
#define YPOS 1
#define DELTAY 2
 
 
#define LOGO16_GLCD_HEIGHT 16
#define LOGO16_GLCD_WIDTH  16
 
static const unsigned char PROGMEM logo16_glcd_bmp[] =
{ B00000000, B11000000,
  B00000001, B11000000,
  B00000001, B11000000,
  B00000011, B11100000,
  B11110011, B11100000,
  B11111110, B11111000,
  B01111110, B11111111,
  B00110011, B10011111,
  B00011111, B11111100,
  B00001101, B01110000,
  B00011011, B10100000,
  B00111111, B11100000,
  B00111111, B11110000,
  B01111100, B11110000,
  B01110000, B01110000,
  B00000000, B00110000 };
 
void setup()   {
  //백라이트를 ON 함
  pinMode(PIN_BL,OUTPUT); 
  digitalWrite(PIN_BL,LOW); //HIGH = Turn Backlight OFF, LOW = Turn Backlight ON
 
  Serial.begin(9600);
 
  display.begin();
  // init done
 
  // you can change the contrast around to adapt the display
  // for the best viewing!
  display.setContrast(50);
 
  display.display(); // show splashscreen
  delay(2000);
  display.clearDisplay();   // clears the screen and buffer
 
  // draw a single pixel
  display.drawPixel(10, 10, BLACK);
  display.display();
  delay(2000);
  display.clearDisplay();
 
  // draw many lines
  testdrawline();
  display.display();
  delay(2000);
  display.clearDisplay();
 
  // draw rectangles
  testdrawrect();
  display.display();
  delay(2000);
  display.clearDisplay();
 
  // draw multiple rectangles
  testfillrect();
  display.display();
  delay(2000);
  display.clearDisplay();
 
  // draw mulitple circles
  testdrawcircle();
  display.display();
  delay(2000);
  display.clearDisplay();
 
  // draw a circle, 10 pixel radius
  display.fillCircle(display.width()/2, display.height()/2, 10, BLACK);
  display.display();
  delay(2000);
  display.clearDisplay();
 
  testdrawroundrect();
  delay(2000);
  display.clearDisplay();
 
  testfillroundrect();
  delay(2000);
  display.clearDisplay();
 
  testdrawtriangle();
  delay(2000);
  display.clearDisplay();
   
  testfilltriangle();
  delay(2000);
  display.clearDisplay();
 
  // draw the first ~12 characters in the font
  testdrawchar();
  display.display();
  delay(2000);
  display.clearDisplay();
 
  // text display texts
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(BLACK);
  display.setCursor(0,0);
  display.println("Hello, world!");
  display.setTextColor(WHITE, BLACK); // 'inverted' text
  display.println(3.141592);
  display.setTextSize(2);
  display.setTextColor(BLACK);
  display.print("0x"); display.println(0xDEADBEEF, HEX);
  display.display();
  delay(2000);
 
  // rotation example
  display.clearDisplay();
  display.setRotation(1);  // rotate 90 degrees counter clockwise, can also use values of 2 and 3 to go further.
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(BLACK);
  display.setCursor(0,0);
  display.println("Rotation");
  display.setTextSize(2);
  display.println("Example!");
  display.display();
  delay(2000);
 
  // revert back to no rotation
  display.setRotation(0);
 
  // miniature bitmap display
  display.clearDisplay();
  display.drawBitmap(30, 16,  logo16_glcd_bmp, 16, 16, 1);
  display.display();
 
  // invert the display
  display.invertDisplay(true);
  delay(1000); 
  display.invertDisplay(false);
  delay(1000); 
 
  // draw a bitmap icon and 'animate' movement
  testdrawbitmap(logo16_glcd_bmp, LOGO16_GLCD_WIDTH, LOGO16_GLCD_HEIGHT);
}
 
 
void loop() {
  
}
 
 
void testdrawbitmap(const uint8_t *bitmap, uint8_t w, uint8_t h) {
  uint8_t icons[NUMFLAKES][3];
  randomSeed(666);     // whatever seed
 
  // initialize
  for (uint8_t f=0; f< NUMFLAKES; f++) {
    icons[f][XPOS] = random(display.width());
    icons[f][YPOS] = 0;
    icons[f][DELTAY] = random(5) + 1;
    
    Serial.print("x: ");
    Serial.print(icons[f][XPOS], DEC);
    Serial.print(" y: ");
    Serial.print(icons[f][YPOS], DEC);
    Serial.print(" dy: ");
    Serial.println(icons[f][DELTAY], DEC);
  }
 
  while (1) {
    // draw each icon
    for (uint8_t f=0; f< NUMFLAKES; f++) {
      display.drawBitmap(icons[f][XPOS], icons[f][YPOS], logo16_glcd_bmp, w, h, BLACK);
    }
    display.display();
    delay(200);
    
    // then erase it + move it
    for (uint8_t f=0; f< NUMFLAKES; f++) {
      display.drawBitmap(icons[f][XPOS], icons[f][YPOS],  logo16_glcd_bmp, w, h, WHITE);
      // move it
      icons[f][YPOS] += icons[f][DELTAY];
      // if its gone, reinit
      if (icons[f][YPOS] > display.height()) {
  icons[f][XPOS] = random(display.width());
  icons[f][YPOS] = 0;
  icons[f][DELTAY] = random(5) + 1;
      }
    }
   }
}
 
 
void testdrawchar(void) {
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(BLACK);
  display.setCursor(0,0);
 
  for (uint8_t i=0; i < 168; i++) {
    if (i == '\n') continue;
    display.write(i);
    //if ((i > 0) && (i % 14 == 0))
      //display.println();
  }    
  display.display();
}
 
void testdrawcircle(void) {
  for (int16_t i=0; i<display.height(); i+=2) {
    display.drawCircle(display.width()/2, display.height()/2, i, BLACK);
    display.display();
  }
}
 
void testfillrect(void) {
  uint8_t color = 1;
  for (int16_t i=0; i<display.height()/2; i+=3) {
    // alternate colors
    display.fillRect(i, i, display.width()-i*2, display.height()-i*2, color%2);
    display.display();
    color++;
  }
}
 
void testdrawtriangle(void) {
  for (int16_t i=0; i<min(display.width(),display.height())/2; i+=5) {
    display.drawTriangle(display.width()/2, display.height()/2-i,
                     display.width()/2-i, display.height()/2+i,
                     display.width()/2+i, display.height()/2+i, BLACK);
    display.display();
  }
}
 
void testfilltriangle(void) {
  uint8_t color = BLACK;
  for (int16_t i=min(display.width(),display.height())/2; i>0; i-=5) {
    display.fillTriangle(display.width()/2, display.height()/2-i,
                     display.width()/2-i, display.height()/2+i,
                     display.width()/2+i, display.height()/2+i, color);
    if (color == WHITE) color = BLACK;
    else color = WHITE;
    display.display();
  }
}
 
void testdrawroundrect(void) {
  for (int16_t i=0; i<display.height()/2-2; i+=2) {
    display.drawRoundRect(i, i, display.width()-2*i, display.height()-2*i, display.height()/4, BLACK);
    display.display();
  }
}
 
void testfillroundrect(void) {
  uint8_t color = BLACK;
  for (int16_t i=0; i<display.height()/2-2; i+=2) {
    display.fillRoundRect(i, i, display.width()-2*i, display.height()-2*i, display.height()/4, color);
    if (color == WHITE) color = BLACK;
    else color = WHITE;
    display.display();
  }
}
   
void testdrawrect(void) {
  for (int16_t i=0; i<display.height()/2; i+=2) {
    display.drawRect(i, i, display.width()-2*i, display.height()-2*i, BLACK);
    display.display();
  }
}
 
void testdrawline() {  
  for (int16_t i=0; i<display.width(); i+=4) {
    display.drawLine(0, 0, i, display.height()-1, BLACK);
    display.display();
  }
  for (int16_t i=0; i<display.height(); i+=4) {
    display.drawLine(0, 0, display.width()-1, i, BLACK);
    display.display();
  }
  delay(250);
  
  display.clearDisplay();
  for (int16_t i=0; i<display.width(); i+=4) {
    display.drawLine(0, display.height()-1, i, 0, BLACK);
    display.display();
  }
  for (int8_t i=display.height()-1; i>=0; i-=4) {
    display.drawLine(0, display.height()-1, display.width()-1, i, BLACK);
    display.display();
  }
  delay(250);
  
  display.clearDisplay();
  for (int16_t i=display.width()-1; i>=0; i-=4) {
    display.drawLine(display.width()-1, display.height()-1, i, 0, BLACK);
    display.display();
  }
  for (int16_t i=display.height()-1; i>=0; i-=4) {
    display.drawLine(display.width()-1, display.height()-1, 0, i, BLACK);
    display.display();
  }
  delay(250);
 
  display.clearDisplay();
  for (int16_t i=0; i<display.height(); i+=4) {
    display.drawLine(display.width()-1, 0, 0, i, BLACK);
    display.display();
  }
  for (int16_t i=0; i<display.width(); i+=4) {
    display.drawLine(display.width()-1, 0, i, display.height()-1, BLACK); 
    display.display();
  }
  delay(250);
}

소스는 setup() 에서 여러가지 도형 및 문자를 출력하는 function을 순차적으로 실행하고 있다. 각 function 들을 자세히 보면 어떻게 도형과 문자 그리고 애니메이션을 만드는지 알 수 있을 것이다. 복잡한 부분은 라이브러리와 되어 있어서 자세히 살펴보면 별로 어려운 부분은 없다. 대부분의 기능들이 예를 들어 display.clearDisplay(); 같이 간단하게 제어가 가능하게 되어있다.

■ 추가사항 (2017.04.20) : 위의 소스에서 텍스트 표시하는 부분만 잘라서 정리해 보았다. 아무래도 이 디스플레이를 가지고 그래픽 보다는 텍스트 표시 용도로 사용할 경우가 많을 것으로 보여서 정리해 보았다. 

#include <SPI.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_PCD8544.h>
#define PIN_BL 2   //백라이트 제어를 위한 핀연결
 
//SCLK, DIN, DC, CE, RST 핀연결
Adafruit_PCD8544 display = Adafruit_PCD8544(3, 4, 5, 7, 6);
 
void setup()
{
  //백라이트를 ON 함, HIGH = Turn Backlight OFF, LOW = Turn Backlight ON
  pinMode(PIN_BL,OUTPUT); 
  digitalWrite(PIN_BL,LOW); 
 
  //디스플레이 초기화
  display.begin();
 
  //디스플레이 Contrast 조절 (값이 올라가면 진해짐)
  display.setContrast(60);
 
  //텍스트 디스플레이
  display.clearDisplay();             //디스플레이 지우기
  display.setTextSize(1);             //텍스트 사이즈 조절
  display.setTextColor(BLACK);        //텍스트 색
  display.setCursor(0,0);             //커서 좌표
  display.println("Hello, world!");   //표시 텍스트
  display.setTextColor(WHITE, BLACK); // 'inverted' text (배경 까맣게 글자 하얗게)
  display.println(3.141592);          //숫자 표시
  display.setTextSize(2);             //텍스트 사이즈 조절
  display.setTextColor(BLACK);        //텍스트 색
  display.print("0x");                //표시 텍스트
  display.println(0xDEADBEEF, HEX);   //HEX 쓰기
  display.display();                  //위의 설정내용 표시
}
 
void loop()
{
 
}

주석을 나름대로 상세하게 달아 보았다.

실행결과