The java driver of waveShare4in2's e-paper
For more details , go to this url : https://blog.csdn.net/chenqide163/article/details/107010984
@[TOC](树莓派 java 驱动 微雪 墨水屏) 作为一个java程序员，习惯了idea的使用，习惯了代码编辑工具的纠错，而且java有很多框架可以使用，实在香，加上我本身也懒，虽然知道python或其他编程语言方便好用，但还是喜欢使用java，简直就是傻瓜式编程，好high，至少我写的代码比较傻瓜。。
先展示成品吧，感兴趣则继续往后看，本人承诺：我技术不咋地，相信懂java的同学都能看懂我的代码：）
- 墨水屏官方网站给出的示例，可以看出有灰阶（白，浅黑，深黑，全黑）
- 傻瓜式二值图像抖动算法，模拟灰阶进行展示，效果能看
- 又，程序员的示爱
- 上微雪官网，找到我买的4.2寸黑白墨水屏的主页，进入树莓派教程页签：RPI使用教程，重点接线图见下，关注红框内的引脚号码，这里写的是Board物理引脚序号：
- 对应树莓派的引脚见下图，一定要按Board的引脚接线，上图也明确写的Board物理引脚：
- 继续在树莓派教程页签（微雪4.2寸黑白墨水屏的主页，进入树莓派教程页签：RPI使用教程），按指导，打开spi，安装一堆python库，下载测试程序，中间如果遇到什么问题，简单百度一下就可以解决，然后跑python示例
- RPI使用教程中，涉及c语言的跳过就行，API详解部分，不感兴趣的同学不看也没大关系，瞄一眼看懂看不懂都行，有个概念最好
- python跑示例，树莓派控制台输出见：
pi@raspberrypi:$ python3 epd_4in2_test.py
INFO:root:epd4in2 Demo
INFO:root:init and Clear
INFO:root:1.Drawing on the Horizontal image...
DEBUG:root:Horizontal
......- 墨水屏跑示例见下，使用3倍速度：
- 作为java的忠实拥趸，我还是参考python示例，使用java实现这个4.2寸墨水屏的驱动吧
- 几个关键方法见下，实际上代码里都有，可以自己下代码详看，我列出来，主要是对部分关键处做总结
- 代码稍后上传，代码见{此处为代码地址占位符}
- 对了，介绍下二值图片，也就是像素由0和1组成的图片，0黑1白。本文先讲解二值图片的驱动。灰阶的另开文章讲解。
- 只要按前述方式接好了引脚，就可以直接使用以下引脚初始化方法
- BUSY是读入引脚，留意一下
- spi初始化的时候，需要选择spi模式，这里填的是DEFAULT_SPI_MODE，也就是spi mode 0，为什么是模式0，下边进行解释
- 墨水屏是上升沿触发，见4.2寸屏幕的数据手册，这是地址，进入资料页签，下载数据手册
- 数据手册中明确提到：
- 那为啥是模式0，不是模式1/2/3呢？模式的区分参考木木总裁的文章:《SPI4种模式》。也可参考这篇文章：《Linux下树莓派spi编程》
final static GpioPinDigitalOutput CS;
final static GpioPinDigitalOutput DC;
final static GpioPinDigitalOutput RST;
final static GpioPinDigitalInput BUSY;
// SPI device
public static SpiDevice spi;
static {
// in order to use the Broadcom GPIO pin numbering scheme, we need to configure the
// GPIO factory to use a custom configured Raspberry Pi GPIO provider
RaspiGpioProvider raspiGpioProvider = new RaspiGpioProvider(RaspiPinNumberingScheme.BROADCOM_PIN_NUMBERING);
GpioFactory.setDefaultProvider(raspiGpioProvider);
// create gpio controller
final GpioController gpio = GpioFactory.getInstance();
CS = gpio.provisionDigitalOutputPin(RaspiBcmPin.GPIO_08, "CS", PinState.HIGH);
DC = gpio.provisionDigitalOutputPin(RaspiBcmPin.GPIO_25, "DC", PinState.HIGH);
RST = gpio.provisionDigitalOutputPin(RaspiBcmPin.GPIO_17, "RST", PinState.HIGH);
BUSY = gpio.provisionDigitalInputPin(raspiGpioProvider, RaspiBcmPin.GPIO_24, "BUSY");
try {
spi = SpiFactory.getInstance(SpiChannel.CS1, //这里我试了，使用CS0/CS1都行，不明白这个到底是什么用处
SpiDevice.DEFAULT_SPI_SPEED, // default spi speed 1 MHz
SpiDevice.DEFAULT_SPI_MODE); // default spi mode 0
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}- 首先，java代码是我参考官方的python示例写的。
- python示例代码从这里下载（官网中的资料页签，示例程序下），解压后重点看这两个关键代码文件：驱动代码为RaspberryPi&JetsonNano\python\lib\waveshare_epd\epd4in2.py，主流程代码为RaspberryPi&JetsonNano/python/examples/epd_4in2_test.py
- 这也符合4.2寸屏幕的数据手册（这是地址，进入资料页签，下载数据手册），数据手册中对应初始化的部分截图见：
- 对比以上数据手册截图，以及以下代码，其实就发现相当相近了，我这里展示这些东西出来，是让大家知道我写这个java驱动，参考的是哪些材料，了解整个过程。虽然我看整个数据手册也云里雾里
- sendCommand这个方法设置的指令，也可以从数据手册中得知，大家可以看下，虽然好几个参数我也没明白啥意思
public static void init() throws IOException, InterruptedException {
System.out.println("init spi");
reset();
sendCommand(0x01); //Power Setting
sendData(0x03);
sendData(0x00);
sendData(0x2b);
sendData(0x2b);
sendData(0x09);//python驱动中未写入该值，但是数据手册中写入了该值
sendCommand(0x06); //Booster Soft Start
sendData(0x17);
sendData(0x17);
sendData(0x17);
sendCommand(0x04); //Power ON
readBusy();
sendCommand(0x00); //Panel Setting
sendData(0xbf);
//sendData(0x0d); //python驱动中多写入了0d,不知道是何用意
sendCommand(0x30); //PLL control
sendData(0x3c);
sendCommand(0x61); //Resolution setting
sendData(0x01);
sendData(0x90);
sendData(0x01);
sendData(0x2c);
sendCommand(0x82); //VCM_DC Setting
sendData(0x28);
sendCommand(0X50); //Vcom and data interval setting
sendData(0x97);
setLut(); //设置LUT
}- 我在这个屏幕的数据手册中，没有找到屏幕对应的数据排列方式，但是从驱动的过程中，屏幕中像素与字节的关系应该如下，见截图
- 这里如果说的不对，请各位大佬指正一下，谢谢
- 结合以上数据手册LUT后的流程图，就可以理解设置的sendCommand是为什么
- 结合以上点阵排列章节，就能理解为什么可以直接写入的像素字节
public static void display(byte[] pixels) throws IOException, InterruptedException {
//sendCommand(0x92); //Partial Out,python驱动中有设置这个，奇怪，设置局部刷新？这个指令不设置也是可以的
setLut();
sendCommand(0x10);
for (int i = 0; i < 300 * 400 / 8; i++) {
sendData(0xFF);
}
sendCommand(0x13);
for (int i = 0; i < 300 * 400 / 8; i++) {
sendData(pixels[i]);
}
sendCommand(0x12);
readBusy();
}- 清空屏幕方法同显示方法非常像似，也就是将屏幕全部写1（白），这样屏幕就干净了，不会有墨水屏残影
public static void clear() throws IOException, InterruptedException {
//sendCommand(0x92);
setLut();
sendCommand(0x10);
for (int i = 0; i < 300 * 400; i++) {
sendData(0xFF);
}
sendCommand(0x13);
for (int i = 0; i < 300 * 400; i++) {
sendData(0xFF);
}
sendCommand(0x12);
readBusy();
}- 就3条语句，且都已经介绍过
- getFontImg()这个方法只是插入了一个图像的字节数组，就可以驱动墨水屏输出了
init(); //初始化
clear(); //清空屏幕
display(getBinImg()); //展示图片以上
- 代码中关键处已经列出
- 数据手册的关键流程图已经给出
- 关键知识点，也就是点阵排列，也给出
后续只要输入二值图片的字节数组，就可以驱动墨水屏显示图片。 后边讲下我瞎写的二值图片抖动算法，其实就是利用随机数啦。
- 这个方法，相信你蹲在马桶上都能看懂，方法的主要流程如下
- 读取自定义图片，这个图片最好是大于400*300像素的图片
- 为了符合4.2寸的墨水屏进行展示，将这个图片缩放为400*300像素。参考的这篇文章：使用ImageIO和BufferedImage缩放图片
- 将缩放的图片，转为二值图片，转的过程中，使用随机数，模拟进行灰阶展示
- 如果有台电脑你可以试下，便宜好用
public static void getBinImg() throws IOException {
int width = 400;
int height = 300 ;
//定义一个BufferedImage对象，用于保存缩小后的位图
BufferedImage bufferedImage = new BufferedImage(width, height, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
Graphics graphics = bufferedImage.getGraphics();
//读取原始位图
Image srcImage = ImageIO.read(new File("D:\\test.jpg"));
//将原始位图按墨水屏幕大小缩小后绘制到bufferedImage对象中
graphics.drawImage(srcImage, 0, 0, width, height, null);
//将bufferedImage对象输出到磁盘上
ImageIO.write(bufferedImage, "jpg", new File("D:\\test2.jpg"));
BufferedImage binImage = new BufferedImage(width, height, BufferedImage.TYPE_BYTE_BINARY);
for (int i = 0; i < width; i++) {
for (int j = 0; j < height; j++) {
int rgb = bufferedImage.getRGB(i, j);
int oneGate = rgb & 0xffffff;
int randomNum = new Random().nextInt(0xffffff);
int binValue = 0;
//0是黑 1是白 ，或者说数值小就靠近黑色，数值大就靠近白色
if(oneGate > 0xf2ffff)//大于一定数值，直接用白点，这个值自己调
{
binValue = 0xffffff;
}
else if(oneGate < 0x900000)//小于一定数值直接用黑点，这个值自己调
{
binValue = 0;
}
else if(oneGate > randomNum)//关键if,模拟灰阶使用随机数画白点
{
binValue = 0xffffff;
}
else
{
binValue = 0;
}
binImage.setRGB(i,j,binValue);
}
ImageIO.write(binImage, "jpg", new File("D:\\test3.jpg"));
}
}- 效果如下，图片若侵权，请告知，我马上删除。
1.原图：
2.模拟灰阶的二值图片：
3. 树莓派展示见下，墨水屏这个屏幕看着非常舒服，暖暖的，对眼睛很讨喜：
- 其实这个很容易，任意字体，任意文字，想怎么展示怎么展示，见我之前的一篇内容《树莓派使用java控制ssd1306驱动12864oled显示任意字体任意文字》
- 这里还是给出一个示例，就拿本文最初的那首小诗来说吧：
public static void getFontImage() throws IOException {
int width = 400;
int height = 300;
BufferedImage image = new BufferedImage(400, 300,
BufferedImage.TYPE_BYTE_BINARY);
for(int i=0;i<width;i++){
for(int j=0;j<height;j++){
//0黑1白，将画布置为白底色
image.setRGB(i,j,0xffffff);
}
}
Graphics2D g = image.createGraphics();
g.setFont(new java.awt.Font("微软雅黑", Font.PLAIN, 30));
g.setColor(new Color(0)); //0黑1白，设置字体为黑色
g.drawString("WYY,你好哇:", 10, 50);
g.drawString("待 得 花 信 年 ，", 80,100);
g.drawString("意 欲 离 阁 否 ？", 80,150);
g.drawString("明 媚 鲜 妍 时 ，", 80,200);
g.drawString("粉 黛 嫁 C Q ！", 80,250);
File newFile = new File("D:/verse.jpg");
ImageIO.write(image, "jpg", newFile);
}- 输出的图像见下，在电脑的彩色显示器上，纯白色很刺眼，但是到了墨水屏上，感觉就很平易近人。墨水屏的效果可以翻到上边去看下。
代码稍后上传到github，请稍等
谢几百公里外的爱人和老父母，我因外地工作不能陪伴在旁，他们带孩子很辛苦。做个图以表感谢。
