描述

我曾收到黑客播客鼓勵我分享自己的電子報紙之旅。似乎我并不是唯一一個對它的潛力著迷的人。我在CES（消費電子展）上看到該技術的時候，我對這項技術感興趣了二十多年。我記得可以與電子紙打印機/掃描儀組合重復使用的電子紙。通過保證紙張無電且可以至少重復使用1000次的紙張，將挽救許多樹木。今天，電子報紙嫁給了控制者。這是一個改進，但是價格和尺寸都遠遠不夠。然而，技術進步，并且新的RGB顯示器正在開發中。技術已經準備好用于hackerspace嗎？

我將7.5英寸的三色電子墨水標簽轉換為氣象站和留言板。這些單元由我的本地硬件商店使用，可以在eBay上以$ 12的價格購買。下面我將介紹實現這一目標的漫長旅程。

細節

電子墨水技術非常適合定期更新信息板，例如門消息標牌或自定義天氣顯示。我想要一個帶有大氣壓圖但不帶一點2英寸顯示屏的顯示器。一個寬敞的顯示器掛在任何墻壁上，不受插座的限制。但是像7.5英寸這樣的大尺寸顯示器的價格似乎超出我的預算，尤其是因為我想將它們放在幾個房間中。我已經購買了一些小型顯示器，但是找不到它們的易用性。同時，每次去本地硬件商店時，我都會在每臺設備上看到一個大型的兩色電子紙顯示屏。如果我可以嘗試的話，它們似乎是一個完善的解決方案供我使用。該設備可能不會很昂貴，包括無線接口，電池和外殼，他們是否可以在每個商店中擁有數百個標簽。因此，我為顯示器背面拍照，并做了一些研究。

目前使用的是Chroma 74，黑色和黃色，電子貨架標簽。黃色在我的天氣顯示中非常適合曬太陽“ 74”代表屏幕尺寸，為7.4英寸，其尺寸幾乎與亞馬遜上出售的Waveshare 7.5英寸電子墨水相同。它還具有相同的640x384顯示分辨率。我可能不是第一個想到這個主意的人，但是我在網上找不到很多東西。該顯示器僅出售給零售商，并具有專有的無線接口。我可以通過內部圖片找到FCC認證。顯示電纜和電子設備與典型的Waveshare E-Ink連接器和電路相匹配，并在亞馬遜上作為模塊出售，此外還配有微控制器和電池。這些顯示器確實具有良好的文檔和Arduino庫。受這一發現的鼓舞，我轉向eBay看看是否可以買到一些東西。有一些賣家的全新單元有閑置，價格約為12美元（加上幾美元的運費）。所以我購買了一些。

Chroma74個設備很快問世，看上去非常完美。我希望我能夠獲得顯示部件號并下載數據表。然后，我將通過電子墨水帽連接到ESP32，但事情往往比最初看起來更具挑戰性。我在顯示電纜上找到了顯示部件號（WFD0750BF19）。這是無錫視覺峰技術有限公司的7.5彩色顯示器，但我找不到已發布的數據表。其他較小模塊的數據表也可用，因此我有一些嘗試。最令人驚訝的是，顯示器連接器貼在控制器板上，與FCC圖片不同。他們粘合連接器也就不足為奇了。它不僅便宜，而且不易振動。此外，電纜的引出線反向（或上下顛倒的連接）。該單元包含一個具有四個部分的PCB板，以及一組六個并聯的2450電池。根據設備手冊，他們將為顯示器供電5年-討論效率。

為了查看是否有簡單的路徑，我決定將顯示器連接到帶有7.5英寸顯示器的通用電子紙Arduino草圖的電子墨水帽。連接器被大量熱量和病人解開。錯誤的動作會損壞電纜。多余的環氧樹脂用酒精清洗。顯示器的扁平電纜太錫了，我用膠水粘了一些薄的塑料以匹配常規連接器的厚度，以確保良好的連接。Waveshare E-Ink顯示屏的HAT擴展插座可進行頂部或底部連接；前進兩步，后退一步。膠水連接器具有額外的寬度，可在兩側提供膠水表面。側面需要修整以適合插槽，但是幾乎沒有錯誤的余地。連接器的間距為0.5mm。進行完所有手術后，我連接了通用電子紙HAT和控制器。毫無意外，顯示器工作正常。我確認忙信號正在響應某些命令，因此可以確定已與顯示控制器通信。顯示屏似乎正在使用IL0371或IL0373控制器。不幸的是，我聽到了顯示電路發出的嗡嗡聲。當我插入小型電子紙顯示器時，一切正常，因此控制仍然很好。而且我沒有聽到小顯示屏嗡嗡作響的聲音。向后退一步。在這一點上，我需要關閉這個項目幾天。而且我沒有聽到小顯示屏嗡嗡作響的聲音。向后退一步。在這一點上，我需要關閉這個項目幾天。而且我沒有聽到小顯示屏嗡嗡作響的聲音。向后退一步。在這一點上，我需要關閉這個項目幾天。

我能聽到嗡嗡聲的事實使我比較了電子墨水Waveshare HAT和Chorma74電子紙控制器上的電路組件。另外，我從IL037x電子紙控制器數據表中獲得了設計參考。許多電子紙電路非常相似，幾乎就像幾個制造商使用一種設計（或者也許只有一個制造商）。經過一個小時的檢查，似乎組件的值非常接近，電路應該可以工作。我回到最初的想法來觸發啟動畫面或測試屏幕。如果我短路外部閃光燈，則可能是電池電量不足或發生錯誤，將強制顯示一條消息。我研究了處理器數據表，以查看是否可以使用其中一個測試點。我找到了連接到內部串行外設并連接示波器的引腳。

我回到了電子墨水HAT策略。我嘗試了其他電子紙模塊使用的所有不同的啟動順序。什么都沒用，但是顯示屏的一側越來越暗。我炸了顯示器嗎？我回到了控制器數據表。有些比其他細節更多。我下載了所有可用的文檔并進行了研究。其中一種顯示類型使顯示器的角部翻轉為白色和黑色。它是一個在可見范圍之外的角落，但是它提示我編寫一個簡單的更新配置文件，而不是使用內部更新序列。答對了！我的屏幕有點閃爍。我需要一個適當的配置文件來驅動更新序列。再次在網絡上沒有太多幫助。Chroma 74具有一個外部串行閃存。我轉儲了串行閃存的內容并對其進行了爬網，以查看是否可以找到顯示工廠配置文件代碼。該配置文件具有一種模式，如果將其寫為表，我應該能夠識別它。在這里不容易找到。在這一點上，我一步一步地瀏覽了所有可能的選項，并緩慢地向前爬。

幾個晚上后，我能夠正確驅動像素并顯示圖像。我可以用3種背面陰影和4種黃色陰影繪制圖像。幾乎是黃色的，我再也無法獲得比商店中的設備還要深的黃色了。吸引帶電粒子時有一條細線。如果用力過大，相鄰像素也會開始移動。如果您沒有等待足夠長的時間，您將無法獲得良好的對比度。我想確保黑色細線清晰。我經歷了一個單一的配置文件在所有情況和環境下都能工作的艱辛。但是我的目標是將氣象站安裝在墻上。

您可以在網上找到許多有關電子紙技術如何工作的描述。（請參閱：e-ink-elektra-3-color-display）。原理很簡單；您可以通過在顯示器的正面和背面之間施加電壓，將帶靜電粒子推向正面或背面。顯示器具有以行和列排列的透明金屬電極。在3色顯示器的情況下，顏色粒子具有中性極性（并且可能會更大）。這些粒子在介質中的移動速度較慢，您需要將它們與其他帶電粒子一起推動。我很難理解內部音序器（即LUT（查找表）），電極的操作方式以及更新頻率的工作方式。

電子紙控制器是通用的，可以與任何類型的顯示表面一起使用。控制器需要知道如何驅動行和列以提供清晰的圖像。有很多變量，例如流體動力學和電極容量。順序不如所有黑色前進那么直截了當，而是全部白色后退。顯示器具有較大的滯后現象，您需要前后移動粒子幾次以獲得清晰的對比度。通過處理序列/配置文件，我意識到每個像素都由四位表示，但僅使用了三位。將圖像下載到控制器內存后，要求控制器刷新屏幕。

控制器基于LUT運行完整的序列/配置文件。每個八像素值都有一個LUT序列，還有一個用于運行普通印版的LUT序列。通用LUT表提供有關如何驅動板行一側的信息，而另一側列則由基于LUT表的特定像素值驅動。LUT表指定板是否應通電以及應朝哪個方向（正，中性或負電壓）通電。該控制器的LUT表在多個段中具有200多個插槽，可以重復。這些細分市場具有眾多的潛水和持續時間選擇。

自定義配置文件提供了很大的靈活性來執行有趣的效果。例如，假設您有四個像素，其值分別為0、1、2和3。您可以編寫一個配置文件來激發0值像素，以向后推（排斥）黑色粒子。值1向前推動（吸引）黑色粒子；2將黑色向前推，然后向后推一小段時間，對于值為3的像素，將其推向中立。我們將以白色像素，黑色像素，灰色像素結束，然后是不變像素。因此，我們只能更新顯示的一部分。這是一個過于簡化的配置文件。

許多顯示器的LUT表已經預先編程（OTP）。該配置文件旨在在不同的溫度，濕度和顯示器的使用壽命內工作。我無法在此顯示器上激活內部LUT，但是我創建了兩個配置文件：一個用于快速更新白色和黑色，另一個用于顯示灰度和彩色的時間更長。我需要太陽變黃嗎？我是否需要很長的刷新時間才能清除上一張圖像的相似之處？這是非常有教育性和痛苦的練習。

在之前的幾周中，我將安裝程序連接好并在工作臺上通電。我每周晚上只有幾個小時分配給這個項目。但是現在，有了新的希望，并且顯示屏運行良好，我拔下了USB電纜。下一步是計算電源預算，以便它可以依靠電池運行。重新啟動設備后，屏幕無法正常工作。向后退了一步。好像我回到了第一廣場！我工作了幾個小時，但無法使顯示器正常工作。我走了幾天。我太沮喪了。看來我通過遍歷不同顯示器的序列將設備置于“工作”模式。在這一點上，我做了一百個排列。我想回到筆記中來重新創建“工作中的”設置。分開并同意。看來我必須使用兩個不同的配置文件運行兩次初始化。沒有實際的顯示數據表和規格時序，這些只是我的猜測，但是每次上電后它都能可靠地工作。

具有顯示圖像的功能，下一步是嘗試天氣草圖，看看我可以在一組AA上運行多長時間。非常感謝David Bird提供的Arduino ESP32-e-Paper-Weather-Display庫（“ https://github.com/G6EJD/ESP32-e-Paper-Weather-Display”），這項令人印象深刻的工作。我更新了GxEPD2 Arduino庫，以驅動Chroma 74顯示并成功運行7.5英寸的天氣草圖。不幸的是，盡我所有的努力以降低ESP32的功耗，我只能在兩個AA上運行一個月，每30分鐘更新一次。

我發現其他人都在為ESP32的睡眠功耗而苦苦掙扎。該單元消耗的電流比數據表中的值高得多。我還記得有一篇關于“一日駭客”的文章，其中有人將ATTiny用作ESP的電源控制。我有一些ATTiny85，現在我遵循了建議。目標是保持盡可能長的不活動狀態，并最小化活動狀態，尤其是WiFi時段。Web上有許多關于ESP節能的文章，但不幸的是，ESP在睡眠模式下將所有引腳設為三態，因此我需要等待一段時間才能使顯示屏完成屏幕更新。最小化WiFi連接的一個有趣建議是使用靜態IP來加快連接時間。為了縮短控制器的活動時間，我決定在刷新屏幕的請求后將ESP置于完全睡眠狀態，而不是等待屏幕完成更新。這將激活時間縮短到2秒。ATTiny等待預定時間，直到顯示器完成更新并完全切斷顯示器和ESP處理器的電源。我在ATTiny和ESP之間添加了雙向串行通信。在ESP進入睡眠狀態之前，它會告訴ATTiny何時再次提供電源。ATTiny內部計時不是很精確，但是不需要在30分鐘內精確喚醒。現在，該裝置應在3個AA或1個可充電18650上運行六個月。時間將會顯示。我在ATTiny和ESP之間添加了雙向串行通信。在ESP進入睡眠狀態之前，它會告訴ATTiny何時再次提供電源。ATTiny內部計時不是很精確，但是不需要在30分鐘內精確喚醒。現在，該裝置應在3個AA或1個可充電18650上運行六個月。時間將會顯示。我在ATTiny和ESP之間添加了雙向串行通信。在ESP進入睡眠狀態之前，它會告訴ATTiny何時再次提供電源。ATTiny內部計時不是很精確，但是不需要在30分鐘內精確喚醒。現在，該裝置應在3個AA或1個可充電18650上運行六個月。時間將會顯示。

當前所有的工作都是使用外部E-Ink HAT在工作臺上進行的概念驗證。下一步是制造圍墻并取得勝利。在準備第二臺顯示器之前，我決定將顯示器與原始控制板上的驅動程序一起使用。電子墨水顯示屏HAT的價格為15美元。這比我為顯示器所付的一切額外費用還多！另外，為什么在去除環氧樹脂的同時還要冒著損壞連接器的風險？重用板上的驅動程序有多困難？該控制板包括四個部分：帶RF部分的TI處理器CC1110，外部MXIC 25V8006E-8M閃存芯片，電子紙驅動器（與Waveshare的E-Ink HAT幾乎相同）以及用于顯示器。

從一開始，我就決定不參與CC1110。我自己的一系列冒險似乎又使我分心。我選擇從ESP32控制器焊接六根控制線和兩根電源線（另外一根用于控制顯示電源）。再說一次，絕非易事；這些痕跡沒有測試點！但是有六個處理器編程測試板；如果我能橋接一些處理器引腳的話。因此，我盲目地跳了一下，以追蹤到處理器和測試板的信號線。然后，我可以使用CNC路由器將自己做成一個很小的PCB橋接板。然后，我將其銅面朝下放置，并使用熱風鉛筆焊接。所以我做了; 一個小時后，我的木板很小。太糟糕了，我沒有在開發板之前就對處理器進行過拆焊。處理器的下面有焊料接地墊。我應該知道，但是我對我的好主意視而不見。

由于該板對焊線的測試點不合理，因此我直接焊接至VQFN36工藝腳印墊。使用32AWG實心電線是可能的，但要用力穩定地操作。通過練習，我能夠在10分鐘內完成所有連接。我使用了三個編程板來保護標準的2.54標頭。

下面是帶有電池電壓監控和手動更新按鈕的最終圖表。ATTiny在上電時將電池電壓，上電計數和按鈕狀態發送給ESP。該按鈕可以觸發天氣更新，空中代碼升級或配置模式。我決定暫時使用ESP32-CAM模塊，因為它們比ESP32裸模塊便宜。如果我決定制造更多這些單元，則可以使用帶有自定義PCB的ESP32S模塊。

面對所有挑戰，我對氣象站進行了接線和編程。我對天氣草圖進行了一些小修改，然后將更新配置文件更改回黑白，以最大程度地提高更新速度。我的全彩色個人資料最多可能需要20秒。將來，當我決定顯示天氣地圖時，我將嘗試對其進行優化。黑白配置文件的時長為8秒。我設計了3D打印后殼，以容納兩節AA電池，但我重新使用了前擋板。都好？終于，幾個月后，我可以贏得勝利，并自豪地在廚房的墻上發光。不，顯然不是，外殼令人不悅，我被要求更新外觀。一些冒險永無止境。因此，我購買了木質貼面，并制作了定制的木質外殼。最終，我被允許將其掛起。歡呼！

我打算為其他設備找到更多用途，例如每日警報留言板或門上的“ DND正在開會”顯示屏。我希望這些信息能激發人們更多興趣來探索這種電子貨架單元。我提供了足夠的信息來增強對他人的信心，以投入他們的時間。僅售12美元，對于具有顯示驅動器，RF控制器和外殼的設備來說，這是一筆令人難以置信的交易。我希望有人將它推向前進并使用uint中的TI處理器。我希望有人可以將我指向展示手冊，以創建一個好的個人資料并建立一個公共圖書館。另外，我相信在未來幾年中，很多電子貨架標簽將在商店中過期。商店將采用新技術，并將報廢所有這些設備，而不是更換電池。
責任編輯:pj