LCD Hardware

Diese Seiten beschreiben die Hardware des LCD Touch Displays.

Anschluss von Zusatzhardware

Das Base Board hat einen Stecker (K3), über den zusätzliche Hardwarekomponenten angeschlossen werden können. Ab FW V0.7 werden LED unterstützt. Taster, Temeratursensoren und ein IR Empfänger werden von kommenden Versionen ebenfalls unterstützt. Die Hardwarefunktionen werden im LCD-Editor unter dem Menüpunkt "Project"-"Hardware" konfiguriert.
Achtung
Die Steckerkontakte sind direkt mit der Boardelektronik verbunden. Auf dem Board existiert keine Schutzbeschaltung. Daher darf die angeschlossene Hardware keine Kurzschlüsse oder Überspannungen erzeugen. Ansonsten können die Bauteile auf dem Base Board, insbesondere der ATMega Controller, beschädigt werden! Ein Serienwiderstand in den genutzten Signalleitungen ist eine gute Idee. Bei langen Anschlussleitungen ist auf die Störfestigkeit und Störaussendung zu achten.

Externe Hardware

Die Firmware V0.7 unterstützt den Anschluss von externen LED. Aus zeitlichen Gründen ist nur der Ausgang PE0 von mir getestet worden. Die LED Ansteuerung über die weiteren Pins sollten funktionieren, ist aber nicht getestet. Bei Problemen bitte ich um Feedback.
Die Zuordnung von EIB Objektwerten (0/1) zu Logikpegeln (low/high) kann im LCD Editor eingestellt werden. LED können auch blinken.

Ab Firmware V0.8 ist der Anschluss eines IR Empfängers möglich (RC5 Code). Es wird momentan nur Eingang PE1 unterstützt. Getestet habe ich mit einem TSOP 31236. Der Hardwaremonitor zeigt empfangene RC5 Telegramme an und kann sowohl zum testen der Hardware als auch zum "Erkunden" einer Fernbedienung genutzt werden.

Ab Firmware V0.9 werden Temperatursensoren mit 1-Wire Interface unterstützt. Die Sensoren müssen mit VCC und GND verbunden werden, ein "stong pull-up" wird nicht unterstützt. Ein Display kann mehrere Sensoren bedienen, getestet habe ich allerdings nur mit einem Sensor gleichzeitig. Es wird nur ein Sensor je Interfacepin bedient! Der DS18x20 wird komplett gelesen, der "Rest" auf das Messergebnis hinzugerechnet und der CRC des empfangenen Datenblocks überprüft. Wegen der limitierten Hardware des ATMega128 ist die 1-Wire Anbindung rein über Software gelöst. Durch andere Aktivitäten der Firmware kann es hierbei zu Übertragungsfehlern kommen, wenn die Bitzeiten nicht mehr genau genug getroffen werden. Diese Fehler erkennt das Display anhand der CRC Prüfsumme. Es verwirft fehlerhafte Werte und versucht nach 1 Sekunde Pause noch einmal den aktuellen Temperaturwert zu lesen, solange bis die Übertragung korrekt war.
Temperaturwerte können im EIS5 Format auf den Bus gesendet werden. Ein "Value" Element auf der entsprechenden Adresse zeigt den Messwert auch lokal an. Der Hardwaremonitor zeigt Messergebnisse und evtl. Fehler an.

Ab Firmware V1.0 werden externe Taster oder Schalter unterstützt. Das Anschlussschema findet sich als Anhang auf dieser Seite. Die Funktionen werden über den Menüpunkt "Hardware" im Editor für den jeweiligen Pin eingestellt. Das LCD unterstützt 1-Bit Schaltbefehle. Die Telegramme können einmalig bei einem Zustandswechsel (Low->High bzw. High->Low) oder kontinuierlich gesendet werden, solange ein bestimmter Pegel (High bzw. Low) an dem Pin anliegt. Das Zeitintervall ist hierbei einstellbar.

Anschluss

Die externe Hardware wird über den Stecker K3 bzw. den Lötpunkt auf dem Base Board (LP) angeschlossen. Der Spannungspegel zum Betrieb der Hardware beträgt 3.15V.
Passende Stecker gibt es z.B. bei Reichelt (MM SL 10SK). Wenn man den Stecker durch ein 10 poliges Flachbandkabel mit einem Pfostenstecker verbindet, ergibt sich folgende Zuordnung:

Pf: 10 poliger Pfostenstecker, K3: roter Stecker auf Base Board

Im Zweifel besser einmal nachmessen!

Achtung: PB1 ist auch mit der SD-Karte verbunden und kann deshalb nicht für eigene Hardware genutzt werden!

Über den Lötpunkt (LP) kann der ATMega-Pin PE2 kontaktiert werden.

Einen IR Empfänger, z.B. einen TSOP 31236, kann man an PE1 anschliessen (siehe Fotos). Das Datenblatt des TSOP schlägt eine RC Beschaltung der Versorgungsspannung vor. Der Empfang funktioniert auch ohne diese Beschaltung. Wer mag kann sie noch an die Anschlüsse des TSOP löten. Ausserdem sollten die Beinchen etwas eingekürzt und mit Schrumpfschlauch isoliert werden. Mein Foto soll nur die Anschlussbelegung zeigen, hier fehlt die Isolation! Abgesehen von dem optionalen RC Glied sind keine weiteren Bauteile nötig.

Ein DS18x20 lässt sich noch parallel zum TSOP auflöten. Ein weiteres Signal, z.B. PF4, dient der 1-Wire Kommunikation. Da kein "strong pull-up" unterstützt wird, muss der DS18x20 über die VCC-Leitung versorgt werden.

5" Version

Das Base Board kann auch 5" TFT Module ansteuern, z.B dieses Modul aus der Bucht unter der Auktionsnummer 221044250453. Die Belegung der 40 poligen Anschlussleiste ist nahezu identisch mit den 3.2" und 2.4" Displays. Es gibt jedoch zwei wichtige Unterschiede:

1. Die 5" Module brauchen eine 3V Versorgung. Die kleinen Module arbeiten an 5V. Das Base Board hat daher ein zweistufiges Reglerkonzept. Ein Schaltregler erzeugt aus der angelegten Hilfsspannung 5V für das LCD Modul, ein Linearregler erzeugt aus diesen 5V die 3V für die Komponenten auf dem Base Board. Da das 5" Modul die Hinterleuchtung aus den 3V Betriebsspannung speist, würde die Leistung des 3V Linearreglers nicht ausreichen. Deshalb wird der Schaltregler nun auf 3V eingestellt und der Linearregler entfernt. Eingang und Ausgang des Linearreglers werden mit einem Lötklecks gebrückt. Zur Vollständigkeit sei noch der Audioverstärker erwähnt. Er arbeitet original auch auf 5V, kommt aber auch mit den 3V klar.
2. Die 5" Module haben einen eigenen Schaltregler für die Hinterleuchtung. Er benötigt nur ein einfaches PWM Signal zur Helligkeitsregelung. Das Displayboard stellt diese über einen MOSFET in open drain Schaltung zur Verfügung, um die Leuchtdioden der kleineren Displays direkt ansteuern zu können. Um aus dem open drain Signal wieder eine CMOS kompatible PWM zu gewinnen wird ein pull-down Widerstand im Bereich um die 10k benötigt. Der genaue Wert ist unkritisch. Alternativ könnte man auch den MOSFET und den vorgeschalteten Inverter entfernen. Das ist aber mehr Arbeit und man kann später definitiv kein kleineres Board mehr ansteuern. Zu Testzwecken geht das auf einem umgebauten Board ansonsten immer noch, obwohl es dann weit unterhalb seiner Spezifikation läuft.
   Hinweis: Bei Verwendung einer IR Fernbedienung funktioniert das Dimmen über PWM nicht mehr. Der Grund ist die geänderte PWM-Timer Frequenz, weil der Timer auch für den IR Empfang mitverwendet wird. Durch die Umschaltung ist die PWM Frequenz weit oberhalb der Spezifikation des LED Schaltreglers auf dem TFT Displaymodul. Eine Abhilfe wäre die PWM-Generierung durch den TFT Controller SSD 1963. Technisch ist das möglich, praktisch noch nicht umgesetzt.
3. Der Xilinx CPLD benötigt ein Update. Das Image findet ihr in den Dateianhängen dieser Seite. Zum Download in das CPLD wird ein entsprechender Programmer und ein Adapterkabel benötigt. Der Download erfolgt über das JTAG Interface des CPLD. Die Anschlüsse befinden sich links oben auf dem Board. Die Pinbelegung findet sich in den Schaltplänen.
4. Der Bootloader muss ausgetauscht werden. Das ist zwar keine Hardwareänderung, ich erwähne es hier aber trotzdem ganz deutlich. Den Bootloader kann man nicht per SD-Karte nachprogrammieren. Es wird ein serieller Programmieradapter für ATMEGA Controller benötigt, der über ein entsprechendes Adapterkabel an das Board angeschlossen wird. Der Bootloader für 3.2"/2.4" Displays funktioniert mit 5" Displays nicht. Das Board bootet nicht und bleibt in einer Endlosschleife hängen. Durch das unpassende Setup des 5" TFT könnte sogar ein dauerhafter Hardwareschaden eintreten. Also besser erst gar nicht versuchen!

Zum Umbau der Spannungsregler sind folgende Schritte erforderlich:

1. Entfernen des 3V Linearreglers.
2. Einer der beiden 100nF Kondensatoren kann ebenfalls entfallen.
3. Brücken des Linearreglers durch Lötklecks.
4. Austausch des 3.0k gegen einen 1.5k Widerstand, um die Ausgangsspannung des Schaltreglers zu reduzieren.

1. Auflöten eines zusätzlichen pull-down Widerstands

Besonders wichtig ist der korrekte Umbau des 5V Schaltreglers. Wie immer am besten vor dem Einschalten alles gut überprüfen und im Idealfall die externe Hilfsspannung langsam steigern, während man die Regler-Ausgangsspannung mit einem Voltmeter im Auge behält. Das ist natürlich kein Hexenwerk, aber eine zu hohe Spannung hätte fatale Folgen für das Board.