[051] Wyświetlacze OLED SSD1306 cz. 1

OLED zrobił dwie kariery – głośną w telewizorach, świetnie oddających kolory i cichą, w postaci zwykle monochromatycznych, małych i całkiem malutkich wyświetlaczy, przeznaczonych dla różnego rodzaju urządzeń. O ile pierwsze zachwycają, zwłaszcza w sklepach, pokazując sprytnie dobrane dema, drugie na pierwszy rzut oka nie wydają się znacząco różnić od odpowiedników LCD. Jednak gdy przypatrzymy się im dokładniej, ujrzymy coś, co w tamtej technologii bardzo trudno było uzyskać: prawdziwą, głęboką czerń. W wyświetlaczach LCD tło zawsze prześwitywało nieco, tutaj po prostu nie ma nic.

OLED, jak można się domyślać po samej nazwie, wykorzystuje diody świecące, ale nieco innej konstrukcji, bazujące na materiałach organicznych. Stąd czerń jest czarna – po prostu dioda nie świeci w tym miejscu. A ponieważ nie są tutaj potrzebne elementy zasłaniające światło, czyli polaryzatory – jak to bywa w przypadku wyświetlaczy LCD, nie ma tu takiego marnowania energii. Świeci się tylko to, co ma się świecić, a nie całe tło, przysłaniane w miejscach, które mają być ciemne.

Drugą zaletą OLED-ów jest ów fakt braku modułu podświetlającego, który miał pewną grubość. Te wyświetlacze są cieniutkie i stanowią formę szybki z wyprowadzeniami. Kolejną zaletą jest szybkość pracy. Nie ma tutaj żadnego smużenia i animacje mogą sięgać kilkuset klatek na sekundę. Zwykle tak wysokie wartości sensu nie mają i wymagałyby szybkich interfejsów, więc w praktyce bazuje się na typowych, kilkudziesięciu klatkach. W końcu wyświetlacze te mają znakomite kąty widzenia. Kontrast jest stały, niezależnie od tego czy patrzymy z góry, z dołu czy pod ostrym kątem.

OLED-y mają też wady, z których największą jest krótka trwałość emitera, szczególnie niebieskiego. W naszym przypadku nie ma to jednak takiego znaczenia. Wyświetlacz, który tu widzimy, jest monochromatyczny i ma barwę dobraną pod względem trwałości, a nie jakości – jak w telewizorach czy monitorach.

Co do koloru, oczywiście uniwersalne wyświetlacze barwne możemy kupić i stosować, popularne są jednak tanie wyświetlacze monochromatyczne, choć niekoniecznie czarno-białe. Możemy znaleźć kilka, na stałe ustalonych kolorów świecenia jak również nietypowe – dwubarwne, zorganizowane w ten sposób, że górna ćwiartka wyświetlacza ma barwę żółtą, a dolna – niebieską. Dzięki sprytnie rozplanowanemu menu możemy uzyskać symulację wyświetlacza barwnego.

Jak się można domyślić, pewno tutaj także mamy jakiś standard. I jest, choć nie tak silny, jak to było w przypadku wyświetlaczy alfanumerycznych, bo standardów jest kilka. Jednak ze względu na cenę, największą karierę robi SSD1306. O czym mowa? O układzie nadzorującym matryce do 128 kolumn i 64 wierszy. Wyświetlacze zbudowane w oparciu o ten sterownik mogą mieć takie rozdzielczości albo niższe. Zwykle fizyczny rozmiar jest nieduży i nie przekracza cala, co przy takich rozdzielczościach daje przyjemny, gęsty raster.

Układ pracuje w standardzie trzywoltowym, acz interfejs I²C może sięgać poziomów pięciowoltowych. Jeśli chodzi o interfejs, układ jest nadzwyczaj elastyczny: wbudowano weń port równoległy pracujący w standardzie Intela oraz Motoroli jak i szeregowe: SPI i wymieniony już I²C. Pierwsze są dziś mało praktyczne, ale bardzo szybkie. Dość szybki jest też SPI, jednak ostatni z wymienionych jest najprostszy i wymaga jedynie dwóch linii. Wraz z zasilaniem potrzebne są cztery i najczęściej wyświetlacze te dostarczane są na płytce z odrobiną elektroniki tak skonfigurowaną, by korzystać z wymienionego interfejsu. Ogranicza on niestety klatkaż do 30 klatek, a w przypadku wolnej pracy interfejsu – dziesięciu, co zwykle nie ma znaczenia. Gdyby to był problem, zaleca się utrzymanie odpowiedniej szybkości na szynie I²C bądź przejście na interfejs SPI.

Wypada wspomnieć, że aktywna część wyświetlacza wymaga wyższego napięcia, sięgającego kilkunastu woltów. Jego stworzeniem zajmuje się prosta przetwornica, w większości siedząca w samej strukturze układu, więc tym nie musimy się przejmować. Z zewnątrz należy tylko dostarczyć dwie pojemności. Wraz z garstką pozostałych elementów ustalających warunki pracy, całość została osadzona na płytce edukacyjnej TME-EDU-ARD-2 i porozumiewa się z Arduino wyłącznie dwoma liniami, nie licząc zasilania.

Wyświetlacze tego typu pobierają kilkanaście miliamperów, gdy świecą się wszystkie piksele. Jeśli chcemy ograniczyć pobór prądu, powinniśmy świecić oszczędniej, ograniczając używanie dużych, jasnych powierzchni. Jest też możliwa regulacja jasności, jednak ze względów konstrukcyjnych w ograniczonym zakresie. Przyjrzymy się temu później.

Sprzętowo układ potrafi robić kilka sztuczek, jak obracanie obrazu, przewijanie itd., jednak mając Arduino nie będziemy odkrywać koła na nowo i skorzystamy ze standardowej biblioteki, o której niedawno pisałem. A konkretnie, z tej samej, która obsługiwała wyświetlacz w standardzie Nokii. Ale o tym napiszę w kolejnym artykule.

Podsumowując: do zabaw najlepiej użyć wyświetlaczy z interfejsem I²C, które osadzone na małej płytce wraz z kilkoma elementami posiadają tylko cztery wyprowadzenia. Zasilanie ciągniemy z trzywoltowego wyjścia Arduino (chyba, że płytka oferuje własny stabilizator), SCL łączymy z portem A5, a SDA – z portem A4. W kolejnym artykule zajmiemy się stroną programową związaną z wyświetlaczem.