Siemens S65 Display

mit dem MSP430

0. Referenzen

Controller HD66773R Datenblatt
Der MEGA-Thread: "The Siemens S65 132x176, 65536 color display with AVR" auf www.mikrocontroller.net
Thomas Kranz: Using the Siemens S65-Display

1. Vorbereitungen

1.1. Spannungsversorgung der Hintergrundbeleuchtung

Den NCP5006 hatten wir bereits zum Test von Farnell (http://de.farnell.com/jsp/search/productdetail.jsp?id=1226288&_requestid=372659&_requestid=372667) in unser Repertoire aufgenommen, leider haben wir es noch nicht zu verwenden geschafft.

Datenblatt: http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/NCP5006.PDF

In meinem dritten Test-Setup ging es dann doch, die Hintergrundbeleuchtung des Nokia 6100 Displays damit zu versorgen - die Dinge scheinen oft erst funktionieren zu wollen, wenn man genau weiß dass sie es tun müssten! Der Aufbau entspricht diesem "Typical Application"-Aufbau aus dem Datenblatt.

Ich habe also folgende Bauteile verwendet:

4.7µF Kondensator (aus Sortiment)
1.0 µF Kondensator (aus dem Sortiment)
R15 Widerstand (aus dem Sortiment)
SB130 Schottky-Diode (von Conrad) 30V/1A, kommt der vorgeschlagen MBR0530 am nähesten.
22µH Spule (von Conrad).

Verwirrung und Verzfweiflung trat bei der Frage auf, wie die Polungsrichtung der Schottky-Diode zu verstehen ist. Ich habe leider keinerlei Information darüber gefunen, ob der silberne Ring an der einen Seite meiner Schottk-Diode nun die Kathode oder Die Anode markiert, hier deshalb nochmal visualisiert zum Nachschlagen:

Nach diesen vorbereitenden Maßnahmen habe ich den Aufbau testen können und habe die LED-Hintergrundbeleuchtung zwischen "D2" und "D6" gehängt, welche im Schaltbild die potentiellen Abnehmer repräsentieren.

Die LED-Hintergrundbeleuchtung des Nokia 6100-Display konnte ich mit meinem Aufbau in folgenden Konfigurationen erfolgreich testen:

Eingangsspannung: 4.5V aus dem Netzgerät. Ausgangsspannung: 5.98V (teilweise Startschwierigkeiten, d.h. die Beleuchtung ging erst nach mehrmaligem Herstellen des Kontakts an).
Eingangsspannung: 3.0V aus dem Netzgerät. Ausgangsspannung: 6.07V.
Eingangsspannung: 3.3V vom MSP-Board im Netzbetrieb. Ausgangsspannung: 6.07V.
Eingangsspannung: 3.3V vom MSP-Board im 6V-Batteriebetrieb. Ausgangsspannung: 6.08V.

Hinweis für Interessierte:

Die gemessene Ausgangsspannung ist bei mir immer fast gleich der Eingangsspannung gewesen, wenn kein Abnehmer dranhing! Das hat mich die ganze Zeit glauben lassen, dass etwas im Aufbau nicht stimmt. Die Ausgangsspannung passt sich wohl dem Abnehmer an oder so ähnlich, fragt nicht mich sondern Ihren Arzt oder Elektrotechniker...

Fazit:

Da die Eingangsspannung am NCP5006 nach Datenblatt zwischen 2.7V und 5.0V liegen muss, haben wir gute Chancen, die auf 3V3 geregelte Betriebsspannung unserer MSP430-Boards direkt als Eingangsspannung für den NCP5006 zu verwenden. Die LED-Beleuchtung des S65-Displays erfordert aber nach Angaben der www.mikrocontroller.de-Expertise rund 10-12V. Ob sich die 3V3 Betriebsspannung dadurch beeinflussen ließe, muss noch getestet werden (oder ein Artzt oder E-Techniker konsultiert werden...).

1.1.1Miniatur-Aufbau für die Lochraster-Platine

Hier ein Beispiel-Aufbau für die 3-fach Lochrasterplatine zum Nachbauen als farbenfrohe Flash-Zeichnung. Der NCP5006 kommt auf die kontaktierte Seite, die anderen Bauteile auf die andere Seite.

(Für eine größere Ansicht auf das Bild klicken)

1.2 Versorgungsspannung des S65-Displays (2.9V)

Das S65-Display möchte mit 2.9V betrieben werden, heißt es. Um die Spannung zu regeln, habe ich zunächst einmal einen regelbaren Spannungsregler, den LM317, getestet.

Datenblatt: http://www.national.com/ds/LM/LM117.pdf
Info: http://www.national.com/mpf/LM/LM317.html.

Der LM317 wird mit Widerständen geregelt und erfordert eine Mindesteingangsspannung von 1.5V über der geregelten Ausgangsspannung.

Für die Ausgangsspannung gilt folgende Formel für die Widerstände R1 und R2 im Datenblatt:

V_out = 1.25V * (1 + (R2 / R1)).

Für V_out=2.9V habe ich ein Verhältnis von R2 zu R1 von R1=120R und R2=160R ausgerechnet. (1.25V*(1+160/120)=2.92V).

Ich habe kein besseres Verhältnis gefunden, welches ich direkt aus meinem E12-Widerstands-Sortiment nehmen kann, aber 160=150+10, und 150R und 10R habe ich in meinem Sortiment. Diese kann ich also in Reihe schalten, und bekomme folgenden Aufbau. Im Schaltplan habe ich noch das TO-220(T)-Gehäuse des LM317 abgebildet:

Die gemessene Ausgangsspannung beträgt tatsächlich 2.92V bei einer Versorgungsspannung von 4.5V aus dem Netzteil. Bei einer Versorgungsspannung von 3V aus dem Netzteil lag die Ausgangsspannung unter 2V.

1.3 Display Pinout

Auf Christian Kranz Homepage ist die Pin-Belegung des LS020 Controllers angegeben. Diese hat er per Reengineering ermittelt. Im Mikrocontroller-Thread wurde nicht erwähnt, dass andere Controller andere Pin-Belegungen haben könnten. Das ist auch eher unwahrscheinlich, weil die Displays mit den verschiedenen Controllern ja in den gleichen Handys verwendet werden.

Wir müssen also davon ausgehen, dass die Pin-Belegung unseres LPH88 Controllers der des LS020 gleicht. Hier ist die Pin-Belegung noch einmal schematisch gezeichnet:

2. Anschluss

Es war nicht ganz einfach, im Grunde ist es aber nicht ganz schwer, dieses Display anzuschließen. Ich stelle meine Anschluss-Lösung hier einfach wenig formvoll vor. In meiner Variante verwende ich:

Den LED-Booster NCP5060 des Herstellers On Semiconductors. Datenblatt und Quelle sind oben verlinkt. Den obigen Aufbau nenne ich hier und im Schaltplan "Modul". Der beschaltete NCP5006 hat dann nämlich Leitungen für Plus- und Minuspol der zu versorgenden Schaltung. VCC_OUT ist in der obigen Schaltung an "FB" (oder auch zwischen D6, R1 und FB) abzugreifen, GND_OUT zwischen "D1", "D2" und "C1".
Die Leitung "EN" am "Modul" dient dazu, den Booster an oder abzuschalten. Allerdings liegt auch eine Ausgangsspannung an, wenn EN=0 ist. Die gemessene Ausgangsspannung ist der Eingangsspannung sehr ähnlich. Die EN-Leitung dient aber weniger dazu, die Hintergrundbeleuchtung des Displays ein- und auszuschalten, sondern um die Helligkeit zu modulieren.
Den Pegelwandler 74HC4050N des Herstellers NXP. Es ist nicht wirklich klar, ob die Pegel der Signalleitungen gewandelt werden müssen. Im Datenblatt des HD66773R wird für alle maximalen Spannungen 3V3 genannt. Im Mikrocontroller-Forum (-> MEGA-Thread) hat jemand aber berichtet, dass sein Display nach zwei Tagen Betrieb mit 3V3 schlapp gemacht hat, die Ursache dafür hat er eindeutig in den 3V3 gesehen. Ich habe das Display wenige Male mit 3V3 programmiert und bei den wenigen Versuchen seltsames Verhalten im Debug-Modus festgestellt. Dabei war die (noch mit 12V Direktspannung betriebene) Hintergrundbeleuchtung eingeschaltet, und der auf das Display geschriebene Text sehr sehr matt angezeigt. Dieses Phänomen hatte ich nicht, wenn ich den MC geflasht ohne JTAG-Verbindung betrieben hatte. Im Mikcrocontroller-Forum wurde auch von Darstellungs-/Farbproblemen berichtet. Einer sagte, er habe Pegelwandlung und alles läuft perfekt. Deshalb habe ich auch lieber die Pegelwandler evaluiert und eingesetzt .
SPI-0 am MSP430F140. Der LPH88-Controller wird quasi über ein 2-Wire-SPI betrieben, da nur geschrieben wird. Ich benutze den SPI-0 am Port-3 dazu, entsprechend die Pins 1 und 3. Einige andere Pins des Port werden für die restlichen Datenleitungen verwendet.

Hier ist die aufwändige, aber doch eher grob aussehende selbst gemalte Beschaltung von MSP430, LPH88 und NCP5006.

2.1 Probleme

2.1.1 Enable-Problem

Die EN-Leitung/Funktion gab sich beim Experimentieren äußerst zickig. Experimentiert habe ich mit dem Nokia6100-Display, dessen Beleuchtung ca. 6V zieht und dem S65-Display, das bei 9V8 leuchtet. Das Hochsetzen der Leitung sorgte zuverlässig für die Beleuchtung des Displays. Beim Heruntersetzen blieb die Beleuchtung jedoch oft an. Hoch- und Heruntergesetzt habe ich manuell durch ein- und ausstecken eines Kabels. Dieses EN-Kabel mit GND zu verbinden, wirkte meistens, um die Beleuchtung auszuschalten. Aber am MC wiederum hat ein EN=0 keine Wirkung gehabt. Die Länge des Kabels scheint auch eine Rolle gespielt zu haben, kontakt mit der Isolierung hielt die Beleuchtung auch aufrecht. Ich habe diverse Pulldowns versucht (der NCP hat selbst auch einen internen Pulldown-Widerstand), aber nichts wirkte zuverlässig.

Am Ende funktionierte plötzlich das S65-Display zuverlässig, und das 6100er Display wurde mir plötzlich egal.

Schnelle Tests habe ich noch nicht gemacht. Dazu wird ja die EN-Leitung verwendet, es muss also möglich sein, zuverlässig PWM-Signale auf die EN-Leitung zu schalten. Hier muss also noch weiter evaluiert werden.

2.1.2 "Blasse Farben"-Problem

Dieses Problem habe ich erstmal nicht wieder gesehen, es aber auch nicht weiter gesucht. Es gilt also keineswegs als trivial gelöst.