2.7inch e-Paper HAT (B) Manual

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功能简介
特性 树莓派2.7英寸墨水屏
分辨率 264 × 176
显示颜色 红、黑、白
' 无特性,不解释
' 无特性,不解释
接口 RPi SPI

说明

版本说明

  • 本产品已更新为V2版本,背面有V2标签,使用V2程序。V2版本硬件结构及接口与V1版本兼容,但软件需要更新,

各项参数

尺寸 2.7英寸
驱动板尺寸 73.5mm × 56.0mm
显示尺寸 57.288mm × 38.192mm
外形尺寸(裸屏) 70.42mm × 45.8mm × 0.98mm
工作电压 3.3V / 5V(供电和信号均需为5V)
通信接口 SPI
点距 0.217mm × 0.217mm
分辨率 264 × 176
显示颜色 黑、白、红
灰度等级 2
刷新时间 15s
刷新功耗 26.4mW(typ.)
休眠电流 < 0.01uA(接近0)
  • 刷新时间:刷新时间为实验测试数据,实际刷新时间会有误差,以实际效果为准。全局刷新过程中会有闪烁效果,这个是正常现象。
  • 刷新功耗:功耗数据为实验测试数据,实际功耗由于驱动板的存在和实际使用情况不同,会有一定误差,以实际效果为准。


通信方式

E-paper-spi-timing-new2.jpg
CSB(CS):从机片选信号,低电平有效,为低电平的时候,芯片使能。
SCL(SCK/SCLK):串行时钟信号。
D/C(DC):数据/命令控制信号,低电平时写入命令(Command);高电平时写入数据(Data/parameter)。
SDA(DIN):串行数据信号。
时序:CPHL=0,CPOL=0,即 SPI 模式0。
【备注】具体关于SPI通信的相关信息,可以自行网上搜索资料了解。

工作原理

本产品使用的电子纸采用“微胶囊电泳显示”技术进行图像显示,其基本原理是悬浮在液体中的带电纳米粒子受到电场作用而产生迁移。电子纸显示屏是靠反射环境光来显示图案的,不需要背光,在环境光下,电子纸显示屏清晰可视,可视角度几乎达到了 180°。因此,电子纸显示屏非常适合阅读。

编程原理

  • 对于黑白图片,我们可以规定,如果如果是黑色我们定义成0,如果是白色就定义成1,那么有了表示颜色的方式:
    • 白色:□,对应1
    • 黑色:■,对应0
  • 一个点在图形上一般称之为像素点(pixel),而颜色不是1就是0,也就是1个位就可以标识颜色:1Pixel = 1bit,那么一个字节里面就包含了8个像素点。
  • 以16个像素点为例,我们假设前8个像素点为黑,后8个像素点为白色,那么可以这么认为,像素点1-16,对应这0位到15位,0表示黑色,1表示白色:

E-paper hardware work 1.png

  • 对于计算机而言,它的数据存储方式是高位在前,低位在后,且一个字节只有8个位,因此会有一点改变:

E-paper hardware work 2.png

  • 这样只需要2个字节即可表示16个像素点了。
  • 对于2.7inch e-Paper (B),我们需要把图片拆成2张图片,一张黑白图片,一张红白图片,在传输的时候因为一个寄存器是控制黑白显示的,一个寄存器是控制红白显示。黑白部分1个字节控制8个像素点,红白部分1个字节可以控制8个像素点。
  • 假设有8个像素点,前面4个是红色,后面4个是黑色,那就要把他们拆成一个黑白图片,一个红白图片,这两个图片都是8个像素点,只不过黑白图片前四个像素为白色,后4个像素点为黑色,而红白图片前4个像素点为红色,后四个像素点为白色

E-paper 1in54b pixel.png

  • 如果我们规定,白色存储为1,红色或者黑色存储为0,那么就有了如下的表示:

E-paper 1in54b pixel 2.png

  • 而黑白部分1个字节控制8个像素点,红白部分1个字节控制8个像素点,那么可以如下表示:

E-paper BWR 3.png

注意事项

  1. 支持局刷的屏幕,注意使用的时候不能一直用局刷对屏幕进行刷新,需要在做几次局刷之后,对屏幕进行一次全刷清屏。否则会造成屏幕显示效果异常。
  2. 三色或多色的墨水屏在批量的时候,会存在一定的色差,这个是正常现象,建议将屏幕刷白朝上存放,使用前,先上电做几次刷白操作。
  3. 注意屏幕不能长时间上电,在屏幕不刷新的时候,要将屏幕设置成睡眠模式,或者进行断电处理。否则屏幕长时间保持高电压状态,会损坏膜片,无法修复。
  4. 使用墨水屏的时候,建议刷新时间间隔至少是180s, 并且至少每24小时做一次刷新,如果长期不使用墨水屏的话,要将墨水屏刷白存放。(具体储存环境需求参考数据手册)
  5. 屏幕进入睡眠模式之后,会忽略发送的图片数据,只有重新初始化才能正常刷新。
  6. 控制 0x3C 或 0x50 (具体参照数据手册)寄存器可以调节边框颜色,在例程中可以调节 Border Waveform Control 寄存器或者 VCOM AND DATA INERTVAL SETTING 进行设置。
  7. 如果发现制作的图片数据在屏幕上显示错误,建议检查一下图片大小设置是否正确,调换一下宽度和高度设置再试一下。
  8. 墨水屏的工作电压要求是 3.3V,如果您购买的是裸屏的话,设计电路的时候如果需要配合 5V 工作环境的话,建议做一下电平转换处理。新版驱动板(Rev2.1及后续版本)加入了电平处理电路,可以同时支持 3.3V 和 5V 工作环境,老版本只能支持 3.3V 工作环境,使用的时候可以先确认一下版本号(版本号在板名下)。
  9. 屏幕的 FPC 排线比较脆弱,注意使用的时候沿屏幕水平方向弯曲排线,不可以沿屏幕垂直方向弯曲排线。
  10. 墨水屏屏幕较为脆弱,注意尽量避免跌落、碰撞、用力按压。
  11. 我们建议客户拿到屏幕之后,先用我们提供的示例程序,使用对应的开发板进行测试。


Raspberry Pi

硬件连接

连接树莓派的时候,可以直接将板子插到树莓派的 40PIN 排针上去,注意对好引脚。
如果是选择用 8PIN 排线连接的话,请参考下方的引脚对应表格:

树莓派连接引脚对应关系
e-Paper Raspberry Pi
BCM2835编码 Board物理引脚序号
VCC 3.3V 3.3V
GND GND GND
DIN MOSI 19
CLK SCLK 23
CS CE0 24
DC 25 22
RST 17 11
BUSY 24 18

开启SPI接口

  • 打开树莓派终端,输入以下指令进入配置界面:
sudo raspi-config
选择Interfacing Options -> SPI -> Yes 开启SPI接口

RPI open spi.png

  • 重启树莓派:
sudo reboot
  • 检查 /boot/config.txt,可以看到 'dtparam=spi=on' 已被写入

RPI open spi 1.jpg

  • 为了确保 SPI 没有被占用,建议其他的驱动覆盖暂时先关闭。可以使用 ls /dev/spi* 来检查 SPI 占用情况,终端输出 /dev/spidev0.0 和 /dev/spidev0.1 表示 SPI 情况正常

RPI open spi 2.jpg

运行C语言例程

  • 安装 BCM2835
#打开树莓派终端,并运行以下指令:
wget http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/bcm2835-1.71.tar.gz
tar zxvf bcm2835-1.71.tar.gz 
cd bcm2835-1.71/
sudo ./configure && sudo make && sudo make check && sudo make install
# 更多的可以参考官网:http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/
  • 安装 wiringPi(可选)
#打开树莓派终端,并运行以下指令:
sudo apt-get install wiringpi
#对于树莓派2019年5月之后的系统(早于之前的可不用执行),可能需要进行升级:
wget https://project-downloads.drogon.net/wiringpi-latest.deb
sudo dpkg -i wiringpi-latest.deb
gpio -v
# 运行 gpio -v 会出现 2.52 版本,如果没有出现,说明安装出错。

#Bullseye 分支系统使用如下命令:
git clone https://github.com/WiringPi/WiringPi
cd WiringPi
./build
gpio -v
# 运行 gpio -v 会出现 2.60 版本,如果没有出现,说明安装出错。
  • 下载程序(已下载可跳过)
sudo apt-get install p7zip-full
wget  https://www.waveshare.net/w/upload/3/39/E-Paper_code.7z
7z x E-Paper_code.7z -O./e-Paper
cd e-Paper/RaspberryPi_JetsonNano/
  • 通过 GitHub 下载程序(备用方式,已下载可跳过)

目前访问 GitHub 并不是很流畅,建议使用上面的方法从我们官网下载。

git clone https://github.com/waveshare/e-Paper.git
cd e-Paper/RaspberryPi_JetsonNano/
  • 编译程序(说明:-j4 为使用4线程编译,数字可自行修改;EPD=epd2in7bV2 是指定一个宏定义,epd2in7bV2 对应主函数中的测试程序)
# 此时在 e-Paper/RaspberryPi_JetsonNano 位置
cd c
sudo make clean
sudo make -j4 EPD=epd2in7bV2
  • 运行程序
sudo ./epd

运行python例程

  • 安装函数库
sudo apt-get update
sudo apt-get install python3-pip
sudo apt-get install python3-pil
sudo apt-get install python3-numpy
sudo pip3 install RPi.GPIO
sudo pip3 install spidev
  • 安装函数库(python2)
sudo apt-get update
sudo apt-get install python-pip
sudo apt-get install python-pil
sudo apt-get install python-numpy
sudo pip install RPi.GPIO
sudo pip install spidev
  • 下载程序(已下载可跳过)
sudo apt-get install p7zip-full
wget  https://www.waveshare.net/w/upload/3/39/E-Paper_code.7z
7z x E-Paper_code.7z -O./e-Paper
cd e-Paper/RaspberryPi_JetsonNano/
  • 通过 GitHub 下载程序(备用方式,已下载可跳过)

目前访问 GitHub 并不是很流畅,建议使用上面的方法从我们官网下载。

git clone https://github.com/waveshare/e-Paper.git
cd e-Paper/RaspberryPi_JetsonNano/
  • 运行程序
# 确保在 e-Paper/RaspberryPi_JetsonNano/ 位置
cd python/examples/
python3 epd_2in7b_V2_test.py


Arduino

硬件连接

使用 8PIN 排线连接,请参考下方的引脚对应表格:

Arduino连接引脚对应关系
e-Paper Arduino UNO Mega2560
VCC 5V 5V
GND GND GND
DIN D11 D51
CLK D13 D52
CS D10 D10
DC D9 D9
RST D8 D8
BUSY D7 D7

安装IDE

Arduino IDE Windows 安装教程

运行程序

  • 在资料界面下载程序,然后解压进入 E-Paper_code 目录可以看到下面的内容

E-paper arduino cede1.jpg

  • 打开测试程序:E-Paper_code\Arduino\epd2in7b_V2\epd2in7b_V2.ino

E-paper arduino cede1 2in7b.jpg

  • 在 Arduino IDE 中的工具栏(Tools)选择对应的开发板(Board)和端口(Port)

E-paper arduino cede2.jpg

  • 最后点击上传即可,上传成功如下(Arduino 1.8.13)

E-paper arduino cede3.jpg


Jetson Nano

硬件连接

Jetson Nano 的 40PIN 引脚是兼容树莓派的 40PIN 引脚的,并且提供了一个 Jetson.GPIO 库跟树莓派的 RPI.GPIO 库的 API 是一致的,所以这里连接的序号跟树莓派的是一样的,使用 40PIN 接口时,可以直接将模块插入 Jetson Nano 的 40Pin 排座。
如果是选择用 8PIN 排线连接的话,请参考下方的引脚对应表格:

Jetson nano连接引脚对应关系
e-Paper Jetson Nano Developer Kit
BCM2835编码 Board物理引脚序号
VCC 3.3V 3.3V
GND GND GND
DIN 10(SPI0_MOSI) 19
CLK 11(SPI0_SCK 23
CS 8(SPI0_CS0) 24
DC 25 22
RST 17 11
BUSY 24 18

运行C语言例程

  • 下载测试程序(已下载可跳过)
sudo apt-get install p7zip-full
wget  https://www.waveshare.net/w/upload/3/39/E-Paper_code.7z
7z x E-Paper_code.7z -O./e-Paper
cd e-Paper/RaspberryPi_JetsonNano/
  • 通过 GitHub 下载程序(备用方式,已下载可跳过)

目前访问 GitHub 并不是很流畅,建议使用另一种方法从我们官网下载。

git clone https://github.com/waveshare/e-Paper.git
cd e-Paper/RaspberryPi_JetsonNano/
  • 编译程序(说明:JETSON 是指定设备为 jetson nano,不指定默认为树莓派;-j4 为使用4线程编译,数字可自行修改;EPD=epd2in7bV2 为指定一个宏定义,epd2in7bV2 对应主函数中的测试程序)
# 此时在 e-Paper/RaspberryPi_JetsonNano 位置
cd c
sudo make clean
sudo make JETSON -j4 EPD=epd2in7bV2
  • 运行程序
sudo ./epd

运行python例程

  • 安装函数库
sudo apt-get update
sudo apt-get install python3-numpy
sudo apt-get install python3-pip
sudo pip3 install Jetson.GPIO
  • 下载程序(已下载可跳过)
sudo apt-get install p7zip-full
wget  https://www.waveshare.net/w/upload/3/39/E-Paper_code.7z
7z x E-Paper_code.7z -O./e-Paper
cd e-Paper/RaspberryPi_JetsonNano/
  • 通过 GitHub 下载程序(备用方式,已下载可跳过)

目前访问 GitHub 并不是很流畅,建议使用上面的方法从我们官网下载。

git clone https://github.com/waveshare/e-Paper.git
cd e-Paper/RaspberryPi_JetsonNano/
  • 运行程序
# 确保在 e-Paper/RaspberryPi_JetsonNano/ 位置
cd python/examples/
python3 epd_epd2in7b_V2_test.py


Sunrise X3 Pi

硬件连接

连接旭日派的时候,可以直接将板子插到旭日派的 40PIN 排针上去,注意对好引脚。
如果是选择用 8PIN 排线连接的话,请参考下方的引脚对应表格:

Sunrise X3 Pi连接引脚对应关系
e-Paper Sunrise X3 Pi
BCM编码 Board物理引脚序号
VCC 3.3V 3.3V
GND GND GND
DIN MOSI 19
CLK SCLK 23
CS CE0 24
DC 25 22
RST 17 11
BUSY 24 18

开启SPI

  • SPI 是默认开启的,如果不小心关闭请按照以下方法进行开启
  • 输入命令 : sudo srpi-config

Sunrise X3 Pi SPI E-paper-0.jpg
Sunrise X3 Pi SPI E-paper-1.jpg
Sunrise X3 Pi SPI E-paper-2.jpg

运行python程序

  • 对应的库在函数中已安装完成,如果不小心卸载,请使用下面的命令进行安装
sudo apt-get update
sudo apt-get install python-pip
sudo apt-get install python-pil
sudo apt-get install python-numpy
sudo pip install Hobot.GPIO
sudo pip install spidev
  • 下载程序(已下载可跳过)
sudo apt-get install p7zip-full
wget  https://www.waveshare.net/w/upload/3/39/E-Paper_code.7z
7z x E-Paper_code.7z -O./e-Paper
cd e-Paper/RaspberryPi_JetsonNano/
  • 通过 GitHub 下载程序(备用方式,已下载可跳过)

目前访问 GitHub 并不是很流畅,建议使用上面的方法从我们官网下载。

git clone https://github.com/waveshare/e-Paper.git
cd e-Paper/RaspberryPi_JetsonNano/
  • 运行程序
# 确保在 e-Paper/RaspberryPi_JetsonNano/ 位置
cd python/examples/
python3 epd_epd2in7b_V2_test.py


STM32

硬件连接

使用 8PIN 排线连接,请参考下方的引脚对应表格:

STM32连接引脚对应关系
e-Paper STM32
VCC 3.3V
GND GND
DIN PA7
CLK PA5
CS PA4
DC PA2
RST PA1
BUSY PA3

运行程序

  • 点击下载程序,然后解压进入 E-Paper_code 目录可以看到下面的内容

E-paper stm32 cede0.jpg

  • 使用 Keil 打开 E-Paper_code\STM32\STM32-F103ZET6\MDK-ARM 目录下的 epd-demo.uvprojx
  • 打开 Keil 的编译工具栏(一般情况已经打开了)

E-paper stm32 cede1.jpg

  • 在图片所示位置选择 EPD_2in7b_V2_test 目标

E-paper stm32 cede1 2in7b.jpg

  • 点击编译。

E-paper stm32 cede3.jpg

  • 确保已连接合适的烧录器,然后点击下载(LOAD)将程序下载到单片机中


FAQ

软件问题

  • 输入命令: ls /dev/spi*
  • 出现结果可能如图 RPI FAQ 1.jpg
  • 这是因为在 /boot/config.txt 文件中对SPI接口进行了占用 RPI FAQ 2.jpg
  • 解决方法如下:
    • 删除 /boot/config.txt 文件中对 spi0-0 的占用
    • 修改 /e-Paper/RaspberryPi_JetsonNano/lib/waveshare_epd/epdconfig.py 文件中图片所示位置,将其改为0,1
    • RPI FAQ 3.jpg


  • 我们例程使用的是 STM32f103ZET6,如果客户在 MDK 中修改其他的型号,例如 STM32F103RBT6,RAM 空间变小了,需要在原基础上修改启动文件中的 stack size 和 heap size。


  • 在需要传输 B/W 数据时,使用 Data Start Transmission 1;在传输 RED 数据时,使用 Data Start Transmission 2


  • 我们的例程的中文字库是使用 GB2312 的编码方式,请将您的 xxx_test.c 文件改成 GB2312 编码格式编译下载后即可正常显示。


  • 可以通过 Border Waveform Control 寄存器或者 VCOM AND DATA INTERVAL SETTING 寄存器设置边框显示颜色。


  • 这种情况需要客户减少局刷位置并且在局刷5次后进行一次清屏。


  • 电子墨水屏重新唤醒的过程,实际是重新上电的过程,所以 EPD 在 wake up 时,要先进行清屏的动作,这样才能最大程度地避免残影现象。


  • 可能是 SPI 驱动不成功导致的:
    • 1.先检查接线是否正确。
    • 2.在检查 SPI 是否开启,参数是否配置正确。(波特率、模式等参数)


  • 墨水屏从局刷切换为全刷时需要加入全刷初始化函数。


  • 可能是之前运行过C语言的基于 BCM2835 库的例程,此时需要重启树莓派再运行 python 例程。


  • 使用指令 "sudo apt-get install python-imaging" 安装一下 imaging 函数库。


硬件问题

  • 可以,现在已经板载了电平转换芯片,支持 5V 驱动。


  • 墨水屏额定输入电压是 2.3~3.6V,如果是 5V 系统需要做电平转换,另外电压最好不要低于 2.5V,以免影响墨水屏显示效果。
  • 器件选型可以使用我们提供的原理图中的型号或者根据数据手册选择都是可以的。


  • 可以,注意需要时序正确。


  • 确认 SPI 通信是否正常。
  • 确认 BUSY 引脚是否正常初始化为输入模式。
  • 可能是没有正常复位,尝试缩短复位时低电平的持续时间。(因为驱动电路加入了断电开关,复位低电平过长会导致驱动板断电导致复位失败)
  • 如果判忙函数有发送 0x71 命令,可以尝试注释掉。


  • 1.64inch、2.36inch、3inch,为0.5mm 间距,26Pin
  • 1.02inch,为0.5mm 间距,30Pin
  • 4.37inch、7.3inch,为0.5mm 间距,50Pin
  • 其余(非并口),为0.5mm 间距,24Pin。


  • 排线插座 0.5-XXpin 后翻盖式 2.0H(FPC连接器)。


屏幕问题

  • 【工作条件】温度范围:0~50°C;湿度范围:35%~65%RH。
  • 【存储条件】:温度范围:30°C以下; 湿度范围:55%RH 以下;存储最长时间:6个月。
  • 【运输条件】:温度范围:-25~70°C;运输最长时间:10天。
  • 【拆包后】:温度范围:20°C±5°C; 湿度范围:50±5%RH;存储最长时间:72小时内完成组装。


  • 刷新模式:
    • 全刷:电子墨水屏在刷新过程中会闪烁多次(闪烁次数取决于刷新时长),闪烁是为了清除残影达到最佳的显示效果。
    • 局刷:电子墨水屏在刷新过程中无闪烁效果。使用局刷功能的用户注意在刷新几次之后,要进行一次全刷操作清除残影,否则残影问题会越来越严重,甚至损坏屏幕。(目前只有部分黑白电子墨水屏支持局刷,具体参考产品页面说明)
  • 刷新频率:
    • 使用过程中,建议客户设置电子墨水屏的刷新间隔至少为180秒。(支持局刷功能的产品除外)
    • 待机过程(即刷新操作后)建议客户将电子墨水屏设置为睡眠模式,或者断电操作(可以将墨水屏供电部分用模拟开关断开), 降低功耗并且延长电子墨水屏寿命。(部分电子墨水屏如果长时间处于上电状态的话,会出现屏幕损坏无法修复的情况
    • 多色电子墨水屏在使用的过程中,建议客户至少每24小时更新一次显示画面。(如果屏幕长时间保持同一个画面,会出现烧屏情况难以修复)
  • 使用场所:
    • 电子墨水屏建议是在室内使用。如果在户外使用,需要避免电子墨水屏受阳光直射,同时要做好紫外线防护措施,因为带电粒子长时间在强光的照射下会发干,导致失去活性无法刷新,这种情况是不可逆的。在设计电子墨水屏产品的时候,客户注意要确定好使用环境是否满足电子墨水屏的要求。


  • 理想情况下,正常使用,可以刷新 1000000次(100万次)。


  • 长时间上电开发板,在每次刷新操作之后,建议将屏幕设置为睡眠模式或者直接断电处理,否则屏幕长时间处于高电压状态下可能烧坏屏幕。


  • 可以,但是需要用软件重新做电子纸初始化操作。


  • 可能 SPI 速率过高,导致数据丢失,尝试降低 SPI 速率。
  • 供电不足或者电源不稳定导致数据丢失。
  • 数据线过长导致数据丢失,延长线最好不要超过20cm。


  • 电泳电子纸的显示灰阶由粒子在微胶囊或者微杯的空间位置所决定,黑色粒子与白色粒子在电压的作用下发生电泳现象,这种促使粒子发生电泳运动的电压时序就是电子纸的驱动波形。驱动波形为电子纸显示器的核心部分,对驱动波形的优化将直接影响显示器的显示效果。而驱动波形文件是用来说明促使粒子发生电泳运动的电压时序而形成的参数,在电子纸刷新时需要定期被调用。
  • 不同批次的电子纸膜片,电泳矩阵因为材料、制作工艺等原因,在驱动显示时所需电压值会有所差异,反映在灰度与电压、温度关系的就是电子墨水屏的波形。一般来说,每一批次的电泳矩阵生成后,会有相应的波形文件,以 .wbf 文件形式存在,由膜片生产商将波形文件和电泳矩阵提供给生产电子纸屏的厂家,再由生产电子纸屏厂家集成保护板、基板和驱动器以后提供给客户;如果波形文件和屏幕不对应,很可能造成无法显示或者显示效果不理想。一般出厂时波形文件已经 OTP 内置于墨水屏的驱动 IC 内,并且我们提供的部分程序也有调用外部的波形文件来驱动电子墨水屏。


  • LUT 是 LOOK UP TABLE 的缩写,OTP 是 ONE TIME PROGRAM 的缩写,LUT 本意就是加载波形文件,而波形文件分 OTP 和 REGISTER 两种,其中 OTP 为内置波形存储方式,REGISTER 为外置波形存储方式。


  • 主要有两种类型的墨水屏:
    • 一种是先刷背景图。
    • 另外一种是交替刷新旧数据和新数据。


  • 在不同位置同时局刷需要在程序设计进行操作,即先把不同位置的数据刷到电子纸 IC 内,最后统一做好 Updata/TurnOnDisplay。


  • 是的,e-Paper 在批量时,会有一些色差,这属于正常现象。把 e-Paper 正面朝上存放,可在一定程度上减小偏红/黄的现象。



  • 目前所有屏幕都有内置温度传感器,也可以使用 IIC 管脚外置 LM75 温度传感器。


技术支持

联系人:刘工
EMAIL:2881669563@qq.com
电话:0755-83040712
QQ:2881669563
微信:扫下方二维码添加
Lyj.png

说明:进行售后服务前,请准备好客户信息(定货单位、定货人等),以供验证