やってること

• prometheus の API を叩く
• 表示する

だけ。 表示部分はせっかく python の骨格があるので基本的にはそのまま python で書いてる。けど Pillow (python の画像処理ライブラリ) はそれほど高機能というわけではなくて、文字表示時に細かいオプションが一切指定できなかったりするので Ruby と Cairo とか慣れた他の方法でやったほうがよかったかも。

フォントは Noto Sans CJK の Black。Pillow が OTF をちゃんと読めてよかった。

表示はフルリフレッシュを避けるように数値部分だけを部分書き換えしている。これにより表示更新が早くなるのと、フルリフレッシュ時みたいな全体が反転するチラツキがなくなるので常時していても邪魔くさく感じにくいはず。

部分書き換え (partial update)

↑ 試している様子 (値はランダム)。起動時はフルリフレッシュしてその後は常に部分書き換え

Ben Krasnow: Fast partial refresh on 4.2" E-paper display from Waveshare / Good Display の記事を参考に LUT をコピペしたらできたが LUT が何をしてるのかさっぱりわからない。

コード

https://github.com/cho45/electronic_badge_2018/blob/partialupdate/sketch/sketch.py

lib/epd4in2.py とかにもかなり変更を入れてる。LUT まわりが↑のエントリの epd4in2.cpp からのコピペなのでライセンス的に微妙。

What is LUT?

Look-up Table。EPD 書き換えのときに、各フェーズでどのようにしてピクセルに電圧をかけるかを決めると思われる。

    lut_wb = [
        0x80, 0x17, 0x00, 0x00, 0x00, 0x02,
        0x90, 0x17, 0x17, 0x00, 0x00, 0x02,
        0x80, 0x0A, 0x01, 0x00, 0x00, 0x01,
        0x50, 0x0E, 0x0E, 0x00, 0x00, 0x02,
        0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
        0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
        0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
    ]

LUT_WB
lv: VDL GND GND GND
fr:  23   0   0   0 repeat: 2
lv: VDL VDH GND GND
fr:  23  23   0   0 repeat: 2
lv: VDL GND GND GND
fr:  10   1   0   0 repeat: 1
lv: VDH VDH GND GND
fr:  14  14   0   0 repeat: 2
lv: GND GND GND GND
fr:   0   0   0   0 repeat: 0
lv: GND GND GND GND
fr:   0   0   0   0 repeat: 0
lv: GND GND GND GND
fr:   0   0   0   0 repeat: 0

VCOM
lv: GND GND GND GND
fr:  23   0   0   0 repeat: 2
lv: GND GND GND GND
fr:  23  23   0   0 repeat: 2
lv: GND GND GND GND
fr:  10   1   0   0 repeat: 1
lv: GND GND GND GND
fr:  14  14   0   0 repeat: 2
lv: GND GND GND GND
fr:   0   0   0   0 repeat: 0
lv: GND GND GND GND
fr:   0   0   0   0 repeat: 0
lv: GND GND GND GND
fr:   0   0   0   0 repeat: 0

DTM1 DTM2

B/W (白黒) モードの場合、DTM1 は "OLD" data を SRAM に転送する。DTM2 は "NEW" data を SRAM に転送する。

よくわからない。どっちも転送しておかないと、電圧かけたときに古いデータがでてきたりして謎。

What is OTP?

仕様書のところどころで出てくる OTP って何？という話。

One Time Programming 1度だけ書きこみ可能なこと。E-paper の場合 LUT を OTP して固定することができる、ということらしい。とりあえず無視して良い。

mbed USBSerial の構成

• https://os.mbed.com/users/mbed_official/code/USBDevice/file/53949e6131f6/USBSerial/USBCDC.cpp/

以下のような interface になっている。

CDC class (interface count = 2)
interface 0  (endpoint count = 1)
  CDC Header Functional Descriptor
  Call Management Functional Descriptor
  Abstract Control Management Functional Descriptor
  Union Functional Descriptor
  Endpoint Descriptor
    INTERRUPT IN (interval = 16)
interface 1 (endpoint count = 2)
  Endpoint Descriptor
    BULK IN (endpoint num = 2)
  Endpoint Descriptor
    BULK OUT  (endpoint num = 2)

mbed側の実装

シリアル通信まわりだけだと以下のようになる

#include "mbed.h"
#include "CircBuffer.h"
#include "stdint.h"
#include "USBCDC.h"

class MyUSBSerial: public USBCDC {
	private:
		Callback<void()> rx;
		CircBuffer<uint8_t,128> buf;

	public:
		MyUSBSerial(uint16_t vendor_id = 0x1f00, uint16_t product_id = 0x2012, uint16_t product_release = 0x0001, bool connect_blocking = true):
			USBCDC(vendor_id, product_id, product_release, connect_blocking){
			};

		bool writeBlock(void* b, uint16_t size) {
			uint8_t* buf = reinterpret_cast<uint8_t*>(b);
			if (!send(buf, size)) {
				return false;
			}
			return true;
		}

		uint8_t available() {
			return buf.available();
		}

		void read(uint16_t len, uint8_t out[]) {
			while (available() < len);
			for (uint16_t i = 0; i < len; i++) {
				buf.dequeue(&out[i]);
			}
		}

		uint8_t read() {
			uint8_t c = 0;
			while (available() < 1);
			buf.dequeue(&c);
			return c;
		}

		bool connected() const {
			return terminal_connected;
		}


	protected:
		virtual bool EPBULK_OUT_callback() {
			uint8_t c[MAX_PACKET_SIZE_EPBULK+1];
			uint32_t size = 0;

			//we read the packet received and put it on the circular buffer
			readEP(c, &size);
			for (uint32_t i = 0; i < size; i++) {
				buf.queue(c[i]);
			}

			//call a potential handlenr
			if (rx)
				rx.call();

			return true;
		}

		virtual void lineCodingChanged(int baud, int bits, int parity, int stop){
			// nothing to do
		}
};

MyUSBSerial usbserial(0xf055, 0xf001);

int main(void) {
    while (1) ;
}

Web USB からの接続

こちらもシリアル通信にあたる部分だけ。

• interface index = 1
• endpoint index = 2

を指定して transferIn/transferOut をすれば良い。DTR などを設定するために controlTransferOut も使うが、ただデバイスとやりとりするだけなら特に必要はない。

以下のような感じ。

const CDC_SET_LINE_CODING        = 0x20;
const CDC_GET_LINE_CODING        = 0x21;
const CDC_SET_CONTROL_LINE_STATE = 0x22;
const CLS_DTR  = (1 << 0);
const CLS_RTS  = (1 << 1);
const INTERFACE_INDEX = 1;
const ENDPOINT_INDEX = 2;

class USBCDC {
	constructor() {
		this.onread = () => {};
	}

	async connect(filters) {
		this.device = await navigator.usb.requestDevice({
			filters: filters || [
				{ 'vendorId': 0xf055, 'productId': 0xf001 }
			]
		});
		console.log(this.device);

		const read = async () => {
			const result = await this.device.transferIn(ENDPOINT_INDEX, 64);
			this.onread(result.data.buffer, result);

			if (result.status === 'stall') {
				console.warn('Endpoint stalled. Clearing.');
				await this.device.clearHalt(1);
			}
			read();
		};

		const configuration = await this.device.open();
		if (this.device.configuration === null) {
			await this.device.selectConfiguration(1);
		}

		await this.device.claimInterface(INTERFACE_INDEX);
		await this.device.controlTransferOut({
			'requestType': 'class',
			'recipient': 'interface',
			'request': CDC_SET_CONTROL_LINE_STATE,
			'value': CLS_DTR,
			'index': INTERFACE_INDEX
		});
		read();
	}

	async write(data) {
		if (typeof data === "string") {
			// string to utf-8 arraybuffer
			const arraybuffer = await new Promise( (resolve, reject) => {
				const reader = new FileReader();
				reader.onloadend = function () {
					resolve(reader.result);
				};
				reader.readAsArrayBuffer(new Blob([data]));
			});
			console.log('write ab', arraybuffer);
			await this.device.transferOut(ENDPOINT_INDEX, arraybuffer);
		} else {
			console.log('write rr', data);
			await this.device.transferOut(ENDPOINT_INDEX, data);
		}
	}

	async close() {
		await this.device.controlTransferOut({
			'requestType': 'class',
			'recipient': 'interface',
			'request': CDC_SET_CONTROL_LINE_STATE,
			'value': 0x00, // reset DTR
			'index': INTERFACE_INDEX
		});
		await this.device.close();
	}
}

const usbcdc = new USBCDC();
btnConnect.onclick = async () => {
	usbcdc.onread = (buffer, result) => {
		console.log(result);
		console.log(String.fromCharCode.apply("", new Uint8Array(buffer)));
	};
	usbcdc.connect();
};