L-ink_Card彩色电子墨水屏升级方案：硬件改动与固件适配
【免费下载链接】L-ink_Card Smart NFC & ink-Display Card 
项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/li/L-ink_Card
L-ink_Card作为一款集成NFC功能与电子墨水屏的智能卡片，其黑白显示方案已无法满足用户对视觉体验的进阶需求。本文将系统讲解如何将现有200×200单色屏幕升级为彩色电子墨水屏，涉及硬件电路改造、驱动程序适配及性能优化等关键步骤，帮助开发者快速实现彩色显示功能。
升级必要性与方案选型
现有L-ink_Card采用200×200分辨率单色电子墨水屏（Firmware/Clion/L-ink_Card/Drivers/BSP/E-Paper-Display/epd_w21_config.h），仅支持黑白两色显示。根据项目规划，下一代硬件方案明确要求升级为彩色屏幕以提升信息展示丰富度。经过市场调研，推荐选用2.13英寸三色电子墨水屏（红/黑/白），该屏幕保持与原尺寸兼容的同时，通过波形控制技术实现三色显示，且功耗特性与STM32L051低功耗设计理念匹配。
硬件电路改造要点
接口兼容性设计
彩色电子墨水屏仍采用SPI接口与主控通信，原屏幕引脚定义需调整如下：
| 信号名称 | 原引脚定义（单色屏） | 新引脚定义（彩色屏） | 备注 |
|---|---|---|---|
| SCK | PA6 | PA6 | 时钟信号，复用 |
| MOSI | PA5 | PA5 | 数据信号，复用 |
| CS | PA7 | PA7 | 片选信号，复用 |
| DC | PB0 | PB0 | 数据/命令切换，复用 |
| RST | PB1 | PB1 | 复位信号，复用 |
| BUSY | PA8 | PA8 | 忙信号，复用 |
| COLOR | - | PB2 | 新增色彩控制引脚 |
需在PCB上新增PB2引脚布线，推荐使用0402封装电阻（10KΩ上拉）确保信号稳定。硬件设计文件可参考Hardware/source/L-ink.SchDoc进行修改。
电源管理优化
彩色屏幕驱动芯片工作电流峰值达30mA（原单色屏为15mA），需调整电源模块参数：
- 将LDO输出电容由10μF增至22μF（Hardware/release/BOM.xlsx中C13元件）
- 在VCOM引脚添加100nF去耦电容（新增C47，0603封装）
固件适配核心步骤
驱动程序替换
原单色屏驱动epd_w21.h需替换为彩色屏专用驱动，关键修改如下：
// 原单色屏初始化序列
unsigned char GDOControl[] = {0x01, (yDot - 1) % 256, (yDot - 1) / 256, 0x00}; //for 1.54inch
unsigned char VCOMVol[] = {0x2c, 0x7f}; // VCOM 7c
// 彩色屏初始化序列（新增色彩控制）
unsigned char GDOControl[] = {0x01, 0xC7, 0x00, 0x03}; // 200x200分辨率，三色模式
unsigned char VCOMVol[] = {0x2c, 0x6e}; // 彩色模式下VCOM调整为6e
unsigned char ColorControl[] = {0x50, 0x07}; // 启用红/黑/白三色显示
显示缓冲区重构
单色屏采用1位/像素存储方式（200×200/8=5000字节），彩色屏需扩展为2位/像素：
// 在main.h中修改缓冲区定义
#define EPD_BUFFER_SIZE (xDot * yDot / 4) // 2位/像素，原定义为xDot*yDot/8
uint8_t EPD_Buffer[EPD_BUFFER_SIZE] __attribute__((section(".ccmram"))); // 使用CCM RAM提高访问速度
刷新函数优化
彩色屏幕刷新时间较长（约3秒，原单色屏1.5秒），需优化刷新策略：
// 在epd_w21.c中新增部分刷新函数
void EPD_UpdatePartial(uint16_t x, uint16_t y, uint16_t width, uint16_t height) {
EPD_SendCommand(0x21); // 部分更新模式
EPD_SetWindow(x, y, x+width-1, y+height-1);
EPD_SendData(EPD_Buffer + x/4 + y*xDot/4, width*height/4);
EPD_SendCommand(0x20);
EPD_WaitUntilIdle();
}
3D结构件调整
彩色屏幕厚度增加0.2mm（原0.9mm→1.1mm），需修改外壳3D模型：
- 3D Model/2.unibody version/case with hook.stl 屏幕凹槽深度由1.0mm增至1.2mm
- 显示屏固定卡扣高度减少0.1mm（Z轴方向）
修改后的3D模型可直接使用3D Model/1.discrete version/case.step进行参数化调整。
测试与验证流程
- 硬件连接测试：使用DAP-Link/Firmware/src/test/usb_test.py验证SPI通信稳定性
- 显示效果测试：运行Firmware/Clion/L-ink_Card/Src/main.c中色彩测试例程
- 功耗测试：通过NFC能量采集模式测量平均功耗（应≤15μA@待机，≤30mA@刷新）
升级后效果对比
| 指标 | 原方案（单色屏） | 升级方案（彩色屏） |
|---|---|---|
| 显示色彩 | 黑白 | 黑/白/红三色 |
| 刷新时间 | 1.5秒 | 3.0秒 |
| 待机功耗 | ≤10μA | ≤15μA |
| 可视角度 | 170° | 170° |
| 对比度 | 10:1 | 8:1 |
后续优化方向
- 软件层面：实现局部刷新算法（参考Android/L-ink_V0.2.apk中图像差分功能）
- 硬件层面：评估4.2英寸彩色屏可行性（需修改Hardware/source/L-ink.PcbDoc天线设计）
- 功耗优化：采用STM32L051的低功耗模式2（STOP2），将刷新间隔延长至5分钟以上
完整项目代码可通过git clone https://gitcode.com/gh_mirrors/li/L-ink_Card获取，建议配合README.md中的编译指南进行开发。
【免费下载链接】L-ink_Card Smart NFC & ink-Display Card 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/li/L-ink_Card
创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考
