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【物聯網開發系列】直譯式顯示技術應用:以貪吃蛇為例(中篇)

  • 文/曹永忠、吳欣蓉、陳建宇

本篇是「物聯網開發」系列中「顯示技術技巧大探索」的第二篇。前文在此:上篇

矩陣式 LED 雖然搭配驅動晶片,並以簡化整體的硬體電路與驅動程式開發,但不同的單晶片開發版,可能會有微處理機不同或周邊設計差異的現象。基本上,系統變更、硬體升級,加上今日快速的硬體變化,將產生更多開發的成本(曹永忠, 2016a, 2016b, 2016c, 2016d; 曹永忠, 吳佳駿, 許智誠, & 蔡英德, 2016; 曹永忠, 許智誠, & 蔡英德, 2014a, 2014b)。

基於這樣的問題,美商律美股份有限公司台灣分公司(Lumex Inc. Taiwan Branch)發展了 EZDISPLAY 產品系列,這個系列產品包含有 OLED module、Dot matrix LED Display、Bi-Stable Display 以及 Monochrome LCM 等等,並且在 Dot matrix LED Display 產品系列中,更可以透過階層式控制模組,來達到大型顯示幕的需求,其設計遠見顯然易見。

EZ Display 直譯式顯示技術

美商律美股份有限公司台灣分公司在硬體上設計運用串列埠(UART)來連接所有訊號驅動,最重要的產品特色是:使用了直譯式的語言,而該公司所開發的 AT Command,跟一般通訊所用的標準 AT Command 不太一樣。

由於控制顯示幕需要純文字與圖形等,所以有區分為 AT Command 模式與 HEX Command 模式,而圖形資料傳送以二進位方式傳送,所以有所差異,但是兩種模式的切換卻是非常容易,所以整個控制方式為直譯式顯示技術一個典範。

Lumex 顯示裝置(LDM-768-1LT-X4)

本文採用 EZDISPLAY 產品系列中,Dot matrix LED Display 子系列的 LDM-768-1LT-X4 顯示器,如下圖所示,該顯示單元是 96*32 像素的點陣式 LED 顯示模塊,有著 5.0VDC 的電源輸入,顏色有綠色、黃色和紅色可供選擇。

圖 1:LDM-768-1LT-X4 顯示器。

為了加大顯示區域,本文使用四組 LDM-768-1LT-X4 顯示器(如上圖所示),並使用下圖(c)的 LDM-768-1LT-X4 四合一控制器。

如下圖(b)所示,將各自 LDM-768-1LT-X4 顯示器的 UART 通訊埠整合成單一的 UART 連接埠,只要透過這個這個單一 UART 連接埠,如下圖(a)所示,就可以把四片 LDM-768-1LT-X4 顯示器當成一片四倍解析度的 LDM-768-1LT-X4 顯示器來控制,而不需要四組分開的 UART 連接埠來逐一控制。

同時,這樣的機制,還可以階層式的組立,堆疊成更大、更高的解析度,最後也是匯集成一個單一的 UART 連接埠,只是可以控制的顯示區更大,且控制命令完全相容,這是 EZDISPLAY 的產品最大的特色。

圖 2:四合一 LDM-768-1LT-X4 組立成品圖。

我們可以看到下列為 LDM-768-1LT-X4 顯示模組的規格。

  • 供電電壓:DC3~5V,建議 5V
  • Family:QuasarBrite
  • 顏色:Yellow, Green, Red
  • 工作溫度:-40ºC to 85ºC
  • 模塊尺寸:長34″ x 寬 3.78″ (288.0 mm x 96.0 mm)
  • 陣列大小:96×32
  • 顯示方式:Dot Matrix
  • 紅線:LDM-768-1LT-X控制器 +5V 電源輸入
  • 黑線:LDM-768-1LT-X控制器 GND 電源輸入
  • 黃線:LDM-768-1LT-X控制器 串列埠之輸出端(TX)
  • 紅線:LDM-768-1LT-X控制器 串列埠之接收端(RX)

電路組立

我們遵照下表所示,將 Ameba 8195 AM 開發板,依序將四合一 LDM-768-1LT-X4 產品的通訊埠連接到開發板的 UART 通訊埠,就可以完成下圖之整合電路圖。

表 1:整合電路接腳圖。

AMEBA 8195AM 開發版之系統開發

對於 AMEBA 8195AM 開發版之系統開發部分,主要是透過 UART 串列通訊,連接四合一 LDM-768-1LT-X4 產品的通訊埠。在透過 AMEBA 8195AM 開發版之 WIFI 模組,建立熱點(Access Point)之後,建立一個貪吃蛇遊戲伺服器主機。

接著,我們再開發手機端的貪吃蛇操控介面,在手機端與遊戲伺服器使用 TCP/IP 通訊,傳送遊戲動作命令,而遊戲伺服器收到動作命令後,如同目前任天堂的 DS 主機,可以進行遊戲操作,而遊戲的畫面透過四合一 LDM-768-1LT-X4 產品,運用直譯式顯示技術來顯示整個遊戲螢幕。

後續

本篇是「物聯網開發」系列中「顯示技術技巧大探索」的第二篇:直譯式顯示技術應用:以貪吃蛇為例(中篇),主要告訴讀者,美商律美股份有限公司台灣分公司(Lumex Inc. Taiwan Branch)發展了 EZDISPLAY 的產品,運用直譯式顯示技術,可以讓開發系統與顯示系統各自獨立開發,創造了軟硬體系統開發的彈性。

後續筆者還會繼續發表「物聯網開發」系列的文章,在未來我們可以創造出更優質,更具未來性的物聯網(Internet of Thing:IOT)產品開發相關技術。

敬請期待更多的文章。

作者介紹

曹永忠(Yung-Chung Tsao):目前為自由作家,專注於軟體工程、軟體開發與設計、物件導向程式設計、物聯網系統開發、Arduino開發、嵌入式系統開發,商品攝影及人像攝影。長期投入資訊系統設計與開發、企業應用系統開發、軟體工程、物聯網系統開發、軟硬體技術整合等領域,並持續發表作品及相關專業著作。

Email:prgbruce@gmail.com/Line ID:dr.brucetsao/作者網頁臉書社群(Arduino.Taiwan)Github 網站Youtube

吳欣蓉(Jessie Wu):目前就讀於國立暨南國際大學電機工程學系,休閒時喜歡慢跑、打球、組裝模型、看美劇及日劇,騎車探索周遭的未知區域。曾對魔術方塊非常著迷,喜歡數學,亦對機器人、嵌入式系統、物聯網系統領域感興趣

Email:s104323018@mail1.ncnu.edu.tw

陳建宇(Chien-Yu Chen):目前就讀於國立暨南國際大學電機工程學系,休閒時喜歡打球、看美劇及日劇,騎車探索周遭的未知區域。曾對魔術方塊非常著迷,喜歡數學,亦對機器人、人工智慧、嵌入式系統、物聯網系統的領域感興趣。

Email:chenchienyu1104@gmail.com/Line ID:1996110406

參考文獻

  • 曹永忠. (2016a). 可擴充大小的顯示字幕的技術. 顯示技術.  Retrieved from https://vmaker.tw/archives/3620
  • 曹永忠. (2016b). 智慧家庭:顯示字幕的技術. 智慧家庭.  Retrieved from https://vmaker.tw/archives/3604
  • 曹永忠. (2016c). 顯示技術:視覺暫留的應用- 手搖字幕機開發軟體篇. 顯示技術.  Retrieved from http://www.techbang.com/posts/42336-display-technologies-persistence-of-vision-hand-application-of-subtitle-software-article
  • 曹永忠. (2016d). 顯示技術:視覺暫留的應用- 手搖字幕機開發硬體篇. 顯示技術.  Retrieved from http://www.techbang.com/posts/41880
  • 曹永忠, 吳佳駿, 許智誠, & 蔡英德. (2016). Ameba程式設計(顯示介面篇):Ameba RTL8195AM IOT Programming (Display Modules (初版 ed.). 台湾、彰化: 渥瑪數位有限公司.
  • 曹永忠, 許智誠, & 蔡英德. (2014a). Arduino 互動字幕機設計: The Interaction Design of a Led Display by Arduino Technology (初版 ed.). 台灣、彰化: 渥瑪數位有限公司.
  • 曹永忠, 許智誠, & 蔡英德. (2014b). Arduino 手搖字幕機開發:The Development of a Magic-led-display based on Persistence of Vision (初版 ed.). 台灣、彰化: 渥瑪數位有限公司.
  • 曹永忠, 許智誠, & 蔡英德. (2017). 【物聯網開發系列】顯示技術技巧大探索-直譯式顯示技術應用:以貪吃蛇為例(上篇). 智慧家庭.  Retrieved from https://vmaker.tw/archives/25153

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曹永忠

曹永忠 (Yung-Chung Tsao) ,目前為自由作家暨專業Maker,專研於軟體工程、軟體開發與設計、物件導向程式設計,商品攝影及人像攝影。長期投入創客運動、資訊系統設計與開發、企業應用系統開發、軟體工程、新產品開發管理、商品及人像攝影等領域,並持續發表作品及相關專業著作。 Email:prgbruce@gmail.com Line ID:dr.brucetsao 作者網站:https://www.cs.pu.edu.tw/~yctsao/ 臉書社群(Arduino.Taiwan):https://www.facebook.com/groups/Arduino.Taiwan/ Github網站:https://github.com/brucetsao/ Youtube:https://www.youtube.com/channel/UCcYG2yY_u0m1aotcA4hrRgQ