RN-KeyLCD

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Was ist RN-KeyLCD?

Ein LCD und eine Tastatur ist fast bei allen Microcontroller-Anwendungen, Robotik-Basteleien von großem Vorteil. Nicht nur bei der späteren Bedienung der Schaltung sondern auch beim Debuggen eigener Controlleranwendungen. Der Nachteil war immer das ein Standard-LCD als auch eine Matrixtastatur viele Portleitungen belegt. Damit macht dieses Board nun Schluß! Das Board belegt keinerlei zusätzlichen Port, es kann sowohl über eine RS232 Schnittstelle (PC V24 Norm oder TTL Pegel) als auch I2C-Bus oder sogar RS485 angesteuert werden. Der Anschluß und die Ansteuerung wird dadurch sehr einfach, nicht nur bei allen RN-Board´s. Baudraten, I2C-Slave-Adresse und Betriebsmodus können über das Tastenfeld einfach umgeschaltet werden. Der Modus bleibt auch bei Spannungsausfall erhalten!

Besonders Vorteilshaft ist das für Tastatur, die serielle Verbindung und den I2C-Bus intern ein Ringbuffer (Zwischenspeicher) vorgesehen ist. So wird das angeschlossene Hauptboard (z.B. RN-Control oder anderes Board aber auch PC) bei Ausgaben nicht so stark wie bei herkömmlichen LCD´s gebremst. Auch Tastatureingaben gehen nicht verloren wenn das Hauptboard mal gerade wegen einer Operation nicht genügend Zeit hat um die Tasten schnell genug abzufragen. LCD und Tastatur sind dabei völlig unabhängig über das gleiche Kabel ansteuerbar. Für die Verbindung zum PC oder anderem Mikrocontrollerboard ist nur das übliche 3 poliges RS232 Kabel oder 10 polige I2C Kabel notwendig (siehe unter RN-Definitionen).

Leistungsmerkmale und Eigenschaften

sehr einfach über verschiedene Anschlüsse ansteuerbar.
per RS232 Schnittstelle (V24 PC-Pegel) ansteuerbar (also nahezu sowohl über PC als auch alle Boards Max232 etc. z.B. rn-Board Serie)
per RS232 TTL Pegel ansteuerbar (falls Board kein Max besitzt)
per I2C-Bus ansteuerbar (Slave ID kann per Tasten gewählt werden)
per RS485 ansteuerbar (in der derzeitigen Firmware wird jedoch noch kein Netzwerk oder spezielles Protokoll unterstützt). Endwiderstände sind über Jumper aktivierbar.
Spezieller RS232 RING Modus. In dieser Betriebsart kann das Board quasi in Reihe mit anderen RS232 Boards geschaltet werden. Dazu verfügt RN-KeyLCD sowohl über eine 3 polige RS232 Ein- und eine dreipolige Ausgangsstiftleiste. Auf diese Weise werden kann das Board also zwischen andere Board´s geschaltet werden. Die Daten werden von RN-KeyLCD automatisch weitergeleitet als auch auf dem Display angezeigt. Dies kann nützlich sein wenn man den Datenaustausch anderer Boards beobachten möchte.
Hex-Mode – alle eingehenden Bytes werden in diesem Mode Hexadezimal angezeigt. Ein sehr hilfreicher Mode wenn man Schnittstellen/Protokolle prüfen will
LCD-Menü um Einstellungen wie SlaveID, Baudrate, Mode einzustellen
Wahlweise bei Tastendruck Interrupt am I2C-Bus auslösbar
RN-KeyLCD kann wahlweise über den I2CBus mit Spannung versorgt werden, dadurch ist keine weitere Kabelverbindung notwendig
Durch eine vorhandene Spannungsstabilisierung kann das Board auch mit Spannungen zwischen 6V und ca. 18V betrieben werden.
Beleuchtetes Display einfach steckbar (kann jederzeit wieder entnommen werden). Es werden sowohl blaue als auch grün/gelbe Display unterstützt.
Display Kontrast regelbar
Beleuchtung per Software ein- und ausschaltbar um Batteriekapazität zu sparen
Andere Display können über eine Standard Wannenstecker extern angeschlossen werden (derzeit werden nur 4x20 Zeichen Displays mit KS0073 Controller in der Firmware berücksichtigt)
Umlaute werden automatisch umgesetzt, so das Ausgaben wie Print "schön" auch richtig auf dem LCD erscheinen.
Automatisches Scrolling (Text verschiebt sich wenn letzte Zeile und Zeichen erreicht ist)
Matrix Tastatur nur gesteckt und angeschraubt – jederzeit abnehmbar
Tastatureingaben werden in Ringbuffern zwischengespeichert. Der Abruf erfolgt als ASCII oder Scancode (gleichzeitig gedrückte Tasten können so ermittelt werden)
Eingebauter Lautsprecher für Tastenbestätigung
Wahlweise können Tastenbetätigungen auch automatisch nach jeder Betätigung per RS232 als ASCII-Zeichen versendet werden
Alle IC´s gesockelt
Profis können bei Bedarf auch eigene Firmware entwickeln / ISP-Programmierstecker ist vorhanden / Schaltplan ist offengelegt
Roboternetz kompatible Platine (halbes Euroformat) und Stecker (RN-Definitionen)
Deutsche Doku mit Beispielen

Alles in allem ein Board das sicher etwas teuerer ist als ein reines LCD-Display, aber die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten sorgen dafür das dieses sicher nicht so schnell in einer Ablage verschwindet. Insbesondere die schnelle Anschlussmöglichkeit per RS232 wird ein PC mit Terminalprogramm oft überflüssig machen.

RN-KeyLCD - Befehlsübersicht

Die Ansteuerung von RN-KeyLCD ist recht einfach, Jedes Zeichen (Byte) welches per RS232,RS485 oder I2C empfangen wird, erscheint als ASCII-Zeichen auf dem LCD, die Cursorposition wird dabei automatisch eine Stelle weiter gerückt. Ist das Zeilenende erreicht wird die nächste Zeile beschrieben. Wird das letzte Zeichen der letzten Zeile beschrieben, so verschiebt sich automatisch der Bildschirminhalt um eine Zeile nach oben (Autoscolling). Auf diese Weise werden also stets die letzten 4 Zeilen angezeigt.

Natürlich existieren auch einige Befehle um den Cursor an eine gewünschte Position zu setzen, die Anzeige zu löschen oder aber Spezialbefehle um die LED Beleuchtung ein oder auszuschalten usw. Diese Befehle bestehen aus einer bestimmten Bytefolge oder einem Sondercode. Auch hier ist es egal ob diese Codes per I2C-Bus, RS232 oder RS485 gesendet werden. Hier ist eine Übersicht der Funktionen in dem aktuellen RN-KeyLCD Betriebsystem V 1.2 (man spricht von "Firmware"). Die Firmware kann jederzeit mit einem ISP-Programmierkabel gegen eine andere ersetzt werden, falls es zum Beispiel ein Update gibt. AVR-Profis können sich sogar eine eigene Firmware erstellen.

Display löschen

Bytefolge (dezimal): 12

Basic-Beispiel (RS232):

Print Chr(12)

Carriage Return CR - Cursor nach links auf Spalte 1 setzen

Bytefolge (dezimal): 13

Basic-Beispiel (RS232):

Print Chr(13)

Linefeed LF 10 - Cursor eine Zeile tiefer

Bytefolge (dezimal): 10

Basic-Beispiel (RS232):

Print Chr(10)

Cursor positionieren um an bestimmte Stelle auf dem LCD-Display zu schreiben

Bytefolge (dezimal): 27 79 x y

x gibt hier die Spalte 1 bis 20 an

y gibt die Zeile 1 bis 4 an

Basic-Beispiel (RS232):

Print Chr(27);Chr(79);Chr(x);Chr(y)

Cursor sichtbar/unsichtbar (Standard ist ausgeschalteter Cursor)

Bytefolge (dezimal): 27 67 x

x =1 bedeutet Cursor einschalten

x =0 bedeutet Cursor ausschalten

Basic-Beispiel (RS232):

Print Chr(27);Chr(67);Chr(0)

LCD Beleuchtung ein- und aussschalten

Bytefolge (dezimal): 27 76 x

x =1 bedeutet Licht einschalten

x =0 bedeutet Licht ausschalten

Basic-Beispiel (RS232):

Print Chr(27);Chr(76);Chr(0)

Ein Zeichen aus Tastaturbuffer als Scancode senden

Durch senden dieses Befehles wird eine Taste die zwischenzeitlich im Tastaturbuffer gespeichert ist, als Scancode (2 Byte) per RS232 zurückgesendet. Der Scancode hat den Vorteil das auch gleichzeitig gedrückte Tasten vom Steuerboard ermittelt werden können.

Bytefolge (dezimal): 27 120

Basic-Beispiel (RS232):

Print Chr(27);Chr(120)

Nach dem Befehl sendet RN-KeyLCD zuerst das Low und dann das High Byte des Scancodes. Die Bedeutung des Scancodes ist weiter unten erläutert.

Ein Zeichen aus Tastaturbuffer als ASCII Zeichen senden

Durch senden dieses Befehles wird eine Taste die zwischenzeitlich im Tastaturbuffer gespeichert ist, als Ascii-Zeichen (1 Byte) per RS232 zurückgesendet. Der ASCII-Code hat den Vorteil das nur 1 Byte erforderlich ist und sehr einfach ivom Steuerboard weiterverarbeitet werden kann. Der Nachteil gegenüber dem Scancode besteht darin, das das gleichzeitige drücken von Tasten kein gültiges Zeichen ergeben.

Bytefolge (dezimal): 27 121

Basic-Beispiel (RS232):

Print Chr(27);Chr(121)

Als Rückgabe wird das ASCII-Zeichen geliefert, das auch auf der Matrixtastatur abgebildet ist. Bei gleichzeitigem Betätigen von mehreren Tasten wird ein "?" gesendet.

AUTOSEND-Modus - Gedrückte Tasten automatisch nach Tastenbetätigung senden: Durch diesen Befehl wird ein Modus aktiviert, welcher eine gedrückte Tasten sofort nach der Eingabe per RS232 gesendet. Je nach gewählten Modus (siehe nächsten Befehl TASTENCODE-Modus) wird das Tastaturereignis als 1 Byte ASCII-Code oder als 2 Byte Scancode gesendet.

Die zuvor beschriebenen "Abholbefehle" sind in diesem Fall nicht notwendig bzw. möglich. Dieser Mode bleibt solange aktiviert bis er abgeschaltet wird . Nach einem Reset bzw. Neustart wird er automatisch aktiviert. Im I2C-Modus ist diese Betriebsart nicht möglich, dort wird dieser Mode automatisch ignoriert. Bytefolge (dezimal): 27 122 x

x =1 bedeutet Automode aktiv

x =0 bedeutet Automode ausgeschaltet

Basic-Beispiel (RS232):

Print Chr(27);Chr(122);Chr(0)

TASTENCODE-Modus - Scancode und ASCII-Mode für Autosend und I2C-Abruf umschalten: Durch diesen Befehl kann man wählen ob die Tastatureingaben im Autosend-Modus (siehe Befehl zuvor) per Ascii-Zeichen oder als 2 Byte Scancode gesendet werden sollen.

Nach dem Einschalten ist generell der ASCII-Modus aktiviert. Mit diesem Befehl wird gleichzeitig im I2C-Mode die Art des Tastaturzeichenabrufes bestimmt. Per I2C müssen immer zwei Byte abgerufen werden. Im Ascii-Modus befindet sich dann im ertsen Byte das entsprechende ASCII-Zeichen des Tastaturfeldes. Im zweiten Byte steht immer 128! Im Scancode-Modus steht jedes Bit der beiden Bytes für eine Taste!

Bytefolge (dezimal): 27 119 x

x =1 bedeutet Scancode-Modus aktiv

x =0 bedeutet ASCII Mode aktiv

Basic-Beispiel (RS232):

Print Chr(27);Chr(119);Chr(1)

Tastaturspeicher löschen (alle bisher gedrückten Tasten löschen)

Bytefolge (dezimal): 27 123

Basic-Beispiel (RS232):

Print Chr(27);Chr(123)

Zeige Copyright und Firmware Version über RS232

Bytefolge (dezimal): 27 200

Basic-Beispiel (RS232):

Print Chr(27);Chr(200)

Hinweise zum I2C-Modus

Die Ansteuerung im I2C-Mode ist völlig identisch mit dem RS232-Mode. Wird ein Byte über I2C gesendet, so wird dieses ebenfalls auf dem LCD-Display ausgegeben. Sondercodes werden genau wie oben beschrieben behandelt. Tastatureingaben werden per I2C allerdings stets über einen Lesebefehl (SlaveID + 1) angefordert, da der I2C-Bus das automatische senden von I2C-Slave Board´s nicht erlaubt.

Gelesen werden aus RN-KeyLcd stets 2 Byte. Je nach Tastencode-Modus (siehe oben) müssen die Bytes unterschiedlich interpretiert werden. Im ASCII-Modi enthält das erste Byte das aufgedruckte Tastenfeld-Zeichen als ASCII-Code. Das zweite Byte enthält immer den Wert 128 und braucht in diesem Mode nicht weiter beachtet zu werden. Es kann jedoch zur Erkennung des Modus genutzt werden.

Im Scancode-Modi steht jedes Bit der beiden Bytes für eine Taste.

Erläuterung des Scancode:

Low Byte (erste abgerufene Byte)

Bit:	7	6	5	4	3	2	1	0
Name:	Taste8	Taste7	Taste6	Taste5	Taste4	Taste3	Taste2	Taste1

High Byte (zweite abgerufene Byte)

Bit:	7	6	5	4	3	2	1	0
Name:	ASCII-Mode	-	-	-	-	Taste11	Taste10	Taste9

Bit 3 bis 6 = derzeit in der Firmware nicht genutzt Bit 7 = Steht auf 1, wenn ASCII-Mode aktiviert

Die hier beschriebenen Befehle werden alle außer Kraft gesetzt, wenn RN-KeyLCD per Tasten in den Hex-Mode (siehe nächste Seiten) geschaltet wird.

Erwähnenswert ist noch das wegen der verwendeten Matrixtastatur die genauen Tastenkombinationen nur dann ermittelt werden können wenn einzelne oder ein bzw. zwei Tasten gleichzeitig gedrückt werden. Werden noch mehr Tasten gleichzeitig gedrückt, so gibt es einige Sonderfälle bei bestimmten Tastenkombinationen wo weitere Scancode-Bits gesetzt werden. Dies sollte dann bei der Abfrage berücksichtigt werden.