Wiring 2.8 inches TFT display to Arduino Nano (driver ILI9341)

In questo post ti spiegherò come collegare un display TFT da 2.8 pollici ad un Arduino Nano (e farlo funzionare)

Qualche giorno fa è arrivato il display TFT da 2.8 pollici che ha una risoluzione di 240x320 pixel e utilizza il driver ILI9341

TFT Display 2.8 Inches 240x320 pixel

Ho deciso di scrivere questo post perchè è veramente difficile trovare informazioni riguardo alla connessione tra questo tipo di display e Arduino Nano. Sembrerà strano ma non sono riuscito a trovare un datasheet.

In particolare, in rari casi viene menzionato di collegare un partitore resistivo (o ad un convertitore di livelli logici) ai piedini che ricevono i dati. Probabilmente si da per scontato che il display accetti segnali TTL (a 5v) oppure l'arduino sia alimentato a 3.3V, ma durante il primo test l'Arduino è quasi sempre connesso all'USB del pc ed è quindi alimentato a 5V. Ovviamente alimentare il display a 3.3V non influisce i livelli logici che si ritrovano all'ingresso del display. 

In questa situazione, ovvero Arduino alimentato a 5V, oltre che rischiare di mettere fuori uso il display, ciò che si visualizza è  solo lo schermo bianco.

Per ridurre la tensione di ingresso applicata ai piedini del display, ho deciso di utilizzare un partitore resistivo con una resistenza da 2.2kohm tra arduino e display e una di 3.3kohm tra il negativo di alimentazione e il display. Ovviamente un partitore resistivo per ogni ingresso.

Per praticità ho costruito un piccolo adattatore, ma di fatto le connessioni sono le seguenti:

Pin nameConnection
Led10 ohm Vcc
SCK3.3k Resistor to GND and 2.2k to pin 13
SDI3.3k Resistor to GND and 2.2k to pin 11
DC3.3k Resistor to GND and 2.2k to pin 9
Reset3.3k Resistor to GND and 2.2k to pin 8
CS3.3k Resistor to GND and 2.2k to pin 10
GNDGND
VCC5V or 3.3V


Come dicevo sopra, ho preferito crearmi un piccolo adattatore. Ho di fatto saldato i cinque partitori resistivi su una basetta millefori:

Display resistors adapter

Non sarà il massimo dell'eleganza ma fa il suo sporco lavoro.

Il codice è il seguente:

#include "SPI.h"
#include "Adafruit_GFX.h"
#include "Adafruit_ILI9341.h"


#define TFT_DC 9
#define TFT_CS 10
#define TFT_RST 8
#define TFT_MISO 12         
#define TFT_MOSI 11           
#define TFT_CLK 13

Adafruit_ILI9341 tft = Adafruit_ILI9341(TFT_CS, TFT_DC, TFT_MOSI, TFT_CLK, TFT_RST, TFT_MISO);

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("ILI9341 Test!"); 
 
  tft.begin();

  // read diagnostics (optional but can help debug problems)
  uint8_t x = tft.readcommand8(ILI9341_RDMODE);
  Serial.print("Display Power Mode: 0x"); Serial.println(x, HEX);
  x = tft.readcommand8(ILI9341_RDMADCTL);
  Serial.print("MADCTL Mode: 0x"); Serial.println(x, HEX);
  x = tft.readcommand8(ILI9341_RDPIXFMT);
  Serial.print("Pixel Format: 0x"); Serial.println(x, HEX);
  x = tft.readcommand8(ILI9341_RDIMGFMT);
  Serial.print("Image Format: 0x"); Serial.println(x, HEX);
  x = tft.readcommand8(ILI9341_RDSELFDIAG);
  Serial.print("Self Diagnostic: 0x"); Serial.println(x, HEX); 
  
  Serial.println(F("Benchmark                Time (microseconds)"));
  delay(10);
  Serial.print(F("Screen fill              "));
  Serial.println(testFillScreen());
  delay(500);

  Serial.print(F("Text                     "));
  Serial.println(testText());
  delay(3000);

  Serial.print(F("Lines                    "));
  Serial.println(testLines(ILI9341_CYAN));
  delay(500);

  Serial.print(F("Horiz/Vert Lines         "));
  Serial.println(testFastLines(ILI9341_RED, ILI9341_BLUE));
  delay(500);

  Serial.print(F("Rectangles (outline)     "));
  Serial.println(testRects(ILI9341_GREEN));
  delay(500);

  Serial.print(F("Rectangles (filled)      "));
  Serial.println(testFilledRects(ILI9341_YELLOW, ILI9341_MAGENTA));
  delay(500);

  Serial.print(F("Circles (filled)         "));
  Serial.println(testFilledCircles(10, ILI9341_MAGENTA));

  Serial.print(F("Circles (outline)        "));
  Serial.println(testCircles(10, ILI9341_WHITE));
  delay(500);

  Serial.print(F("Triangles (outline)      "));
  Serial.println(testTriangles());
  delay(500);

  Serial.print(F("Triangles (filled)       "));
  Serial.println(testFilledTriangles());
  delay(500);

  Serial.print(F("Rounded rects (outline)  "));
  Serial.println(testRoundRects());
  delay(500);

  Serial.print(F("Rounded rects (filled)   "));
  Serial.println(testFilledRoundRects());
  delay(500);

  Serial.println(F("Done!"));

}


void loop(void) {
  for(uint8_t rotation=0; rotation<4; rotation++) {
    tft.setRotation(rotation);
    testText();
    delay(1000);
  }
}

unsigned long testFillScreen() {
  unsigned long start = micros();
  tft.fillScreen(ILI9341_BLACK);
  yield();
  tft.fillScreen(ILI9341_RED);
  yield();
  tft.fillScreen(ILI9341_GREEN);
  yield();
  tft.fillScreen(ILI9341_BLUE);
  yield();
  tft.fillScreen(ILI9341_BLACK);
  yield();
  return micros() - start;
}

unsigned long testText() {
  tft.fillScreen(ILI9341_BLACK);
  unsigned long start = micros();
  tft.setCursor(0, 0);
  tft.setTextColor(ILI9341_WHITE);  tft.setTextSize(1);
  tft.println("Hello World!");
  tft.setTextColor(ILI9341_YELLOW); tft.setTextSize(2);
  tft.println(1234.56);
  tft.setTextColor(ILI9341_RED);    tft.setTextSize(3);
  tft.println(0xDEADBEEF, HEX);
  tft.println();
  tft.setTextColor(ILI9341_GREEN);
  tft.setTextSize(5);
  tft.println("Groop");
  tft.setTextSize(2);
  tft.println("I implore thee,");
  tft.setTextSize(1);
  tft.println("my foonting turlingdromes.");
  tft.println("And hooptiously drangle me");
  tft.println("with crinkly bindlewurdles,");
  tft.println("Or I will rend thee");
  tft.println("in the gobberwarts");
  tft.println("with my blurglecruncheon,");
  tft.println("see if I don't!");
  return micros() - start;
}

unsigned long testLines(uint16_t color) {
  unsigned long start, t;
  int           x1, y1, x2, y2,
                w = tft.width(),
                h = tft.height();

  tft.fillScreen(ILI9341_BLACK);
  yield();
  
  x1 = y1 = 0;
  y2    = h - 1;
  start = micros();
  for(x2=0; x2<w; x2+=6) tft.drawLine(x1, y1, x2, y2, color);
  x2    = w - 1;
  for(y2=0; y2<h; y2+=6) tft.drawLine(x1, y1, x2, y2, color);
  t     = micros() - start; // fillScreen doesn't count against timing

  yield();
  tft.fillScreen(ILI9341_BLACK);
  yield();

  x1    = w - 1;
  y1    = 0;
  y2    = h - 1;
  start = micros();
  for(x2=0; x2<w; x2+=6) tft.drawLine(x1, y1, x2, y2, color);
  x2    = 0;
  for(y2=0; y2<h; y2+=6) tft.drawLine(x1, y1, x2, y2, color);
  t    += micros() - start;

  yield();
  tft.fillScreen(ILI9341_BLACK);
  yield();

  x1    = 0;
  y1    = h - 1;
  y2    = 0;
  start = micros();
  for(x2=0; x2<w; x2+=6) tft.drawLine(x1, y1, x2, y2, color);
  x2    = w - 1;
  for(y2=0; y2<h; y2+=6) tft.drawLine(x1, y1, x2, y2, color);
  t    += micros() - start;

  yield();
  tft.fillScreen(ILI9341_BLACK);
  yield();

  x1    = w - 1;
  y1    = h - 1;
  y2    = 0;
  start = micros();
  for(x2=0; x2<w; x2+=6) tft.drawLine(x1, y1, x2, y2, color);
  x2    = 0;
  for(y2=0; y2<h; y2+=6) tft.drawLine(x1, y1, x2, y2, color);

  yield();
  return micros() - start;
}

unsigned long testFastLines(uint16_t color1, uint16_t color2) {
  unsigned long start;
  int           x, y, w = tft.width(), h = tft.height();

  tft.fillScreen(ILI9341_BLACK);
  start = micros();
  for(y=0; y<h; y+=5) tft.drawFastHLine(0, y, w, color1);
  for(x=0; x<w; x+=5) tft.drawFastVLine(x, 0, h, color2);

  return micros() - start;
}

unsigned long testRects(uint16_t color) {
  unsigned long start;
  int           n, i, i2,
                cx = tft.width()  / 2,
                cy = tft.height() / 2;

  tft.fillScreen(ILI9341_BLACK);
  n     = min(tft.width(), tft.height());
  start = micros();
  for(i=2; i<n; i+=6) {
    i2 = i / 2;
    tft.drawRect(cx-i2, cy-i2, i, i, color);
  }

  return micros() - start;
}

unsigned long testFilledRects(uint16_t color1, uint16_t color2) {
  unsigned long start, t = 0;
  int           n, i, i2,
                cx = tft.width()  / 2 - 1,
                cy = tft.height() / 2 - 1;

  tft.fillScreen(ILI9341_BLACK);
  n = min(tft.width(), tft.height());
  for(i=n; i>0; i-=6) {
    i2    = i / 2;
    start = micros();
    tft.fillRect(cx-i2, cy-i2, i, i, color1);
    t    += micros() - start;
    // Outlines are not included in timing results
    tft.drawRect(cx-i2, cy-i2, i, i, color2);
    yield();
  }

  return t;
}

unsigned long testFilledCircles(uint8_t radius, uint16_t color) {
  unsigned long start;
  int x, y, w = tft.width(), h = tft.height(), r2 = radius * 2;

  tft.fillScreen(ILI9341_BLACK);
  start = micros();
  for(x=radius; x<w; x+=r2) {
    for(y=radius; y<h; y+=r2) {
      tft.fillCircle(x, y, radius, color);
    }
  }

  return micros() - start;
}

unsigned long testCircles(uint8_t radius, uint16_t color) {
  unsigned long start;
  int           x, y, r2 = radius * 2,
                w = tft.width()  + radius,
                h = tft.height() + radius;

  // Screen is not cleared for this one -- this is
  // intentional and does not affect the reported time.
  start = micros();
  for(x=0; x<w; x+=r2) {
    for(y=0; y<h; y+=r2) {
      tft.drawCircle(x, y, radius, color);
    }
  }

  return micros() - start;
}

unsigned long testTriangles() {
  unsigned long start;
  int           n, i, cx = tft.width()  / 2 - 1,
                      cy = tft.height() / 2 - 1;

  tft.fillScreen(ILI9341_BLACK);
  n     = min(cx, cy);
  start = micros();
  for(i=0; i<n; i+=5) {
    tft.drawTriangle(
      cx    , cy - i, // peak
      cx - i, cy + i, // bottom left
      cx + i, cy + i, // bottom right
      tft.color565(i, i, i));
  }

  return micros() - start;
}

unsigned long testFilledTriangles() {
  unsigned long start, t = 0;
  int           i, cx = tft.width()  / 2 - 1,
                   cy = tft.height() / 2 - 1;

  tft.fillScreen(ILI9341_BLACK);
  start = micros();
  for(i=min(cx,cy); i>10; i-=5) {
    start = micros();
    tft.fillTriangle(cx, cy - i, cx - i, cy + i, cx + i, cy + i,
      tft.color565(0, i*10, i*10));
    t += micros() - start;
    tft.drawTriangle(cx, cy - i, cx - i, cy + i, cx + i, cy + i,
      tft.color565(i*10, i*10, 0));
    yield();
  }

  return t;
}

unsigned long testRoundRects() {
  unsigned long start;
  int           w, i, i2,
                cx = tft.width()  / 2 - 1,
                cy = tft.height() / 2 - 1;

  tft.fillScreen(ILI9341_BLACK);
  w     = min(tft.width(), tft.height());
  start = micros();
  for(i=0; i<w; i+=6) {
    i2 = i / 2;
    tft.drawRoundRect(cx-i2, cy-i2, i, i, i/8, tft.color565(i, 0, 0));
  }

  return micros() - start;
}

unsigned long testFilledRoundRects() {
  unsigned long start;
  int           i, i2,
                cx = tft.width()  / 2 - 1,
                cy = tft.height() / 2 - 1;

  tft.fillScreen(ILI9341_BLACK);
  start = micros();
  for(i=min(tft.width(), tft.height()); i>20; i-=6) {
    i2 = i / 2;
    tft.fillRoundRect(cx-i2, cy-i2, i, i, i/8, tft.color565(0, i, 0));
    yield();
  }

  return micros() - start;
}

Di seguito il test: