Using the TFT LCD display in the ESP8266
ESP8266 で TFT LCD Display ( 2.4inch 240×320 SPI ILI9341) を使用する方法。 2016.04.16
ケースはカードサイズの大きさで 50 x 85 x 18 mm 。
ESP8266 で TFT LCD を動かす環境(ライブラリ)は ５つ程あり今回はその１回目です。
画像のサイズは 240 x 320 と少ないですが これで 多様な表現が可能となります。
電源は USB 又は ワイヤレス給電が可能です。
ESP8266 用のライブラリーは まだ無い物や過渡的なものもありますのでご留意ください。
ワイヤレス給電(442円)を除き、約１６００円で WiFi や Graphic を駆使したものが作れます。
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準備：
１. D1 mini with TELEC 又は ESP8266：９５６円。( ４３１＋５２５円)
２. 240×320 3.3V 2.4″ SPI TFT LCD Touch Panel Serial Port Module with PBC ILI9341
＿ ebay ：６１８円。 ＊ １. と ２. で １５７４円です。注：円レートで変化します。
＿ 注：左のピンを基準に右のSD CARD用のスルーフォールは半ピッチずれている。
＿ Touch Panel の無い物は ５３１円がある。
３. Library：Sermus / ESP8266_Adafruit_ILI9341：Andrey Filimonov氏に感謝
＿ DL後 以下の Adafruit_ILI9341 Folder を Library Folder へ入れる。
＿ esp8266-Arduino-master/esp8266com/esp8266/libraries/Adafruit_ILI9341
４. Library：adafruit/Adafruit-GFX-Library。
＿ DL後 Adafruit-GFX-Library を Library Folder へ入れる。
＿ Adafruit_GFX.cpp の改修をします。数が多く面倒ですが頑張ってください。
＿ Adafruit_GFX.cpp の各Graphics Routine の最後に ESP.wdtDisable(); を追加する。
＿ drawLine、drawRect、drawFastVLine、drawFastHLine、fillRect、fillScreen
＿ drawRoundRect、fillRoundRect、drawTriangle、fillTriangle、drawBitmap
＿ drawBitmap、drawBitmap、drawBitmap、drawXBitmap、write
＿ 追記：その後の調査で ESP8266_Adafruit_ILI9341 と Adafruit-GFX-Library-master で
＿ 大きな問題はなく動作確認をしていますので 後日 記事にまとめます。
＿ ESP.wdtDisable(); はライブラリーではなくスケッチ側に記載する事で
＿ ハングアップは防止できました。以下のスケッチの55行に追加しました。
５. ワイヤレス給電：5V 1000mA程度。
＿ Qi Pad Wireless Power Charger Hot：２３７円
＿ Universal QI Wireless Charger Receiver Module：２０５円
配線：SPIは ５本ですが MISO(ESP8266への入力) は使用しない為 ４本となります。
＿ 画像はTFT LCD Display の裏の端子に表示されたもの。
＿ CS=5, DC=2, MOSI=13, CLK=14：配線の端子番号は固定で変更してはいけません。
＿ 理由：MOSI=13, CLK=14はLibraryの中で行っている為。
＿ ESP8266 は LCD基板の裏側に D1 mini を裏にして両面テープで固定しました。
＿ ESP8266の金属ケースが止めるのに便利で ついでにTELEC No が見えなくなります。
＿ 理由：薄く作る為で基板に乗せる必要も無く 手間が省けます。
＿ ワイヤレス給電の5V出力は コネクター経由 D1 mini の 5V 端子へ接続します。
＿ USBからの書込みと給電 及び ワイヤレス給電の両方が可能になります。
注：基板下側の配線はTOUCH SENSの調査用の為に配線してあります。
メモ：
Adafruit の Graphics Test の設定は以下の様にする。GPIO は固定である。
#define TFT_DC 2 #define TFT_CS 5 Adafruit_ILI9341 tft = Adafruit_ILI9341(TFT_CS, TFT_DC);
問題 その１：
＿ wdt reset (Watchdog Timer) のエラーがでて動作しない。
＿ 原因：Adafruit_GFX_Library：ESP8266に最適化されていない。
＿ 解決方法 その１：Adafruit_GFX_Library にある Adafruit_GFX.cpp の16個の
＿ Graphics Routine の最後に ESP.wdtDisable(); を追加する。
＿ 結果：graphicstest はエラー無く正常に動作し速度も速い。
問題 その２：
＿ スケッチ「3D cube」はきわめて遅い。
＿ 解決方法 その２：ESP8266 に最適化された Andrey Filimonov氏 の
＿ Sermus / ESP8266_Adafruit_ILI9341を使用する。
問題 その４：課題として残すもの。
＿ ESP8266 の GPIO：数が少ない為 Touch Sens, SD Card が使用できない。
＿ ESP8266のGPIOは、0, 2, 4, 5, 12, 13, 14, 15, 16 の９個である。
＿ その中で２つは書込みに必要な端子である為 接続方法に制限があります。
＿ 今回のSPIは 2, 5, 13, 14 の４個を使用。残りは 0, 4, 12, 15, 16 の５個。
＿ Touch Sens：T_IRQ, T_D0, T_DIN, T_CS, T_CLK の４本を使用する。
＿ SD Card：SD_CS, SD_MOSI, SD_MISO, SD_SCK の４本を使用する。
＿ Arduino UNOやDue：GPIOが沢山ありパラレルもなんのそのです。
＿ 結果、今回は Touch Panel や SD Card の操作は行いませんでした。
消費電流：130mA。ワイヤレス給電(800mA)で動きました。
＿ ワイヤレス給電側及び受電は1000mA を使用してください。価格は大して差がありません。
部品：結論：ディスプレーは ebayで購入してください。
＿ ディスプレー：以下の条件にあったディスプレーは国内では見受けられず、
＿ ebayで購入(６２１円)する必要があります。
＿ 条件：240×320、3.3V、2.4″、SPI、TFT、ILI9341、Touch Panel、SD Slot。
＿ スイッチサイエンスのAdafruit 2.8インチ TFTタッチシールド v2(抵抗膜方式) は
＿ 確認していません。価格は 送料込み５３０３円。
＿ aitendoの3.2インチ液晶モジュール [M032C9341B3]は 確認していません。
＿ 価格は送料代引き込み ３７７０円。
費用：計１５７４円。内３３％の５２５円が技適化の為の費用です。
フォント：Adafruit_ILI9341 + Adafruit_GFX の組み合わせはフォントを拡大すると奇麗でない。
＿ フォントを奇麗にする方法は再度調査が必要と思われます。
参考：
楽しくやろう：激安QVGA液晶をESP8266で使う：この記事は試したが動かない為 保留している。
感想：
大きさ：厚さ 18mm のカード型の大きさは 手に持つとなんともいい感触です。
幾つかの動作問題：事例の少ない TFT Display + ILI9341 + esp8266 が動きました。
Arduino陣営：Arduinoでは 他のDriver IC やサイズでも多数動作しておりESP8266 は遅れている。
費用：国内某販売店価格ではESP8266ボードを含め７６１３円で差額は ６０３６円。
＿ 今回の費用で４〜５台分に相当し 海外(技適不要)の場合の費用は７台分の価格になります。
＿ この競争力の差には驚きました。
＿ 費用の33%が技適化の為で技適が競争力を低下させています。
＿ その後のTFT価格調査：Aliexpress で５８３円がありました。
GPIOの数：SPI方式はディスプレーサイズが 240×320 までしかない。それ以上はパラレル方式。
＿ そうなると ESP8266 ではGPIOポートが全然足りないという事になる。
＿ まして Touch sens や CD Card を使用するとなるとどうしたらいいものか。
＿ ESP8266 の最大の弱点です。
＿ 解決するには Nextion が望まれるが ESP8266 で動作した事例は見ていない。
コネクター：接続コネクタのピン配線は いろいろ試した結果 固定である事が判明。
＿ ハードはこのままのピン配置で行う事。
＿ スケッチは TFT_DC=2, TFT_CS=5 を変更してはいけない。Don’t change。
LibraryのVersion：Manage Library において Adafruit_ILI9341, Adafruit-GFX-Library の
＿ バージョンアップがあるが関係があるかどうか調べきれてない。
TFTのLED電源：TFTバックライト用のLEDの電源は D1 miniの3.3Vを使用しているが
＿ LDOがやや熱い。どの表示器のバックライト電圧も同じような感じ。
＿ 必要ならば USB 5V から 別な LDO で 3.3V を用意すればいい。
タッチパネル：現在 動作していません。端子数の問題と即動くライブラリが見つかりません。
＿ この機能が実現すると入力が可能になり あらゆる事が出来る様になります。
スケッチ：3D Cube
// 3D Cube : ESP8266 + TFT SPI ILI9341 : macsbug
// Sermus/ESP8266_Adafruit_ILI9341 + Adafruit_GFX_Library with mod
// http://microcontrollerkits.blogspot.jp/2015/11/esp8266-wifi-tftlcd.html
// https://github.com/Sermus/ESP8266_Adafruit_ILI9341
// https://github.com/adafruit/Adafruit-GFX-Library
// TFT LCD Pin VCC to +3.3V : Don't change
// TFT LCD Pin GND to GND : Don't change
// TFT LCD Pin CS to D1 GPIO_5 : Don't change
// TFT LCD Pin RST to +3.3V : Don't change
// TFT LCD Pin DC to D4 GPIO_2 : Don't change
// TFT LCD Pin MOSI to D7 GPIO_13 : Don't change
// TFT LCD Pin CLK to D5 GPIO_14 : Don't change
// TFT LCD Pin LED to +3.3V : Don't change
// TFT LCD Pin MISO to D2 GPIO_ 4 : Don't change
#include "SPI.h" //
#include "Adafruit_GFX.h" // with mod
#include "Adafruit_ILI9341.h" // with Sermus
#define TFT_DC 2 // GPIO_2:Don't change
#define TFT_CS 5 // GPIO_5:Don't change
Adafruit_ILI9341 tft = Adafruit_ILI9341(TFT_CS, TFT_DC); //
float r, x1, z1, y2; //
int f[8][2]; // Draw box
int x = 320/2; // 320
int y = 240/2; // 240
int q = 60; //
void setup() { //
tft.begin(); //
tft.fillScreen(ILI9341_BLUE); //
tft.setRotation(3); // 0-3
tft.setTextColor(ILI9341_WHITE); //
tft.setTextSize(3); //
} //
void loop() { //
for ( int q = 20; q < 60; q = q + 8 ){ cube(q);} //
for ( int q = 60; q > 20; q = q - 8 ){ cube(q);} //
} //
void cube(int q) { //
int c[8][3] = { // Cube
{-q,-q, q},{q,-q, q},{q,q, q},{-q,q, q}, //
{-q,-q,-q},{q,-q,-q},{q,q,-q},{-q,q,-q} }; //
for (int a = 0; a <= 360; a = a + 3 ) { // 0 to 360 degree
for (int i = 0; i < 8; i++) { //
r = a * 0.0174532; // 1 degree
x1 = c[i][2] * sin(r) + c[i][0] * cos(r); // rotate X
z1 = c[i][2] * cos(r) - c[i][0] * sin(r); // rotate Z
y2 = c[i][1] * cos(r) - z1 * sin(r); // rotate Y
f[i][0] = x1 * cos(r) - y2 * sin(r) + x; // X
f[i][1] = x1 * sin(r) + y2 * cos(r) + y; // Y
f[i][2] = c[i][1] * sin(r) + z1 * cos(r); // Z
} //
ESP.wdtDisable(); //
tft.fillScreen(ILI9341_BLUE); //
tft.setCursor(0, 0); //
tft.println("3D Cube"); //
tft.drawLine(f[0][0],f[0][1],f[1][0],f[1][1],ILI9341_WHITE); //
tft.drawLine(f[1][0],f[1][1],f[2][0],f[2][1],ILI9341_WHITE); //
tft.drawLine(f[2][0],f[2][1],f[3][0],f[3][1],ILI9341_WHITE); //
tft.drawLine(f[3][0],f[3][1],f[0][0],f[0][1],ILI9341_WHITE); //
tft.drawLine(f[4][0],f[4][1],f[5][0],f[5][1],ILI9341_WHITE); //
tft.drawLine(f[5][0],f[5][1],f[6][0],f[6][1],ILI9341_WHITE); //
tft.drawLine(f[6][0],f[6][1],f[7][0],f[7][1],ILI9341_WHITE); //
tft.drawLine(f[7][0],f[7][1],f[4][0],f[4][1],ILI9341_WHITE); //
tft.drawLine(f[0][0],f[0][1],f[4][0],f[4][1],ILI9341_WHITE); //
tft.drawLine(f[1][0],f[1][1],f[5][0],f[5][1],ILI9341_WHITE); //
tft.drawLine(f[2][0],f[2][1],f[6][0],f[6][1],ILI9341_WHITE); //
tft.drawLine(f[3][0],f[3][1],f[7][0],f[7][1],ILI9341_WHITE); //
tft.drawLine(f[1][0],f[1][1],f[3][0],f[3][1],ILI9341_WHITE); // cross
tft.drawLine(f[0][0],f[0][1],f[2][0],f[2][1],ILI9341_WHITE); // cross
} //
} //
macsbug 
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