电子纸（墨水屏）技术应用手册（精编版）

文档说明

• 目的：为工程师提供关于电子纸（特别是三色电子纸）的技术原理、硬件设计、驱动开发与故障排查的综合性指南。
• 核心亮点：内容精炼、架构清晰、要点突出、便于速查。
• 版本：V1.1

第一章：技术概览

1.1 电子纸简介

电子纸是一种反射式显示技术，具有类纸显示、双稳态（刷新后静态显示不耗电）和宽视角特性。

• 常见类型：
  • 单色：黑白。
  • 三色：黑白红（BWR）为主流，黑白黄（BWY）次之。

1.2 关键特性：局部刷新

• 定义：仅刷新屏幕内容变化的区域，显著降低功耗并减少刷新时间。
• 流程：
  • 单色局刷：刷新黑白背景 → 刷新局部信息。
  • 三色局刷：刷新黑白红背景 → 刷新局部信息。
  • 限制：当前实现中，红色区域不支持局部刷新。

第二章：硬件设计指南

2.1 驱动IC供电方案

2.2 外部升压原理

IC产生GDR信号控制外部N-MOS开关，通过电感、电容充放电实现升压，并由RESE电阻采样反馈以稳定输出PREVGH/PREVGL高压，IC内部再降压为VSH/VSL驱动膜片。

2.3 硬件选型参考

第三章：软件驱动详解

3.1 驱动流程

IC复位 → 初始化 → 写显示数据 → 发更新命令 → (可选)进低功耗模式

3.2 主流IC命令集对比

3.3 刷新模式命令详解

重要说明：

• 所罗门IC的更新过程是多命令序列，需先发0x22，再跟刷新模式代码，最后发0x20触发。
• 晶弘IC的更新过程更简洁，通常一个0x12命令即可触发，刷新模式（全刷/快刷/局刷）的选择依赖于其内部寄存器配置或初始化时加载的波形LUT。具体使用哪种模式需参考对应型号的数据手册。

3.4 关键代码片段

// 等待BUSY就绪（注意极性）
void Epaper_READBUSY(void) {
  while(isEPD_W21_BUSY == 1); // 假设忙=1，需根据IC型号调整，所罗门的SSD系列忙=1，而晶弘的UC系列忙=0
}

// 所罗门IC执行全局刷新示例
void Solomon_Update_Full(void) {
  EPD_W21_WriteCMD(0x22);
  EPD_W21_WriteDATA(0xF7); // 全刷模式代码
  EPD_W21_WriteCMD(0x20);
  Epaper_READBUSY();
}

// 晶弘IC执行刷新示例（模式由LUT决定）
void UC_Update(void) {
  EPD_W21_WriteCMD(0x12); // 触发刷新
  Epaper_READBUSY();
}

// 等待BUSY就绪（注意极性）
void Epaper_READBUSY(void) {
  while(isEPD_W21_BUSY == 1); // 假设忙=1，需根据IC型号调整，所罗门的SSD系列忙=1，而晶弘的UC系列忙=0
}

// 所罗门IC执行全局刷新示例
void Solomon_Update_Full(void) {
  EPD_W21_WriteCMD(0x22);
  EPD_W21_WriteDATA(0xF7); // 全刷模式代码
  EPD_W21_WriteCMD(0x20);
  Epaper_READBUSY();
}

// 晶弘IC执行刷新示例（模式由LUT决定）
void UC_Update(void) {
  EPD_W21_WriteCMD(0x12); // 触发刷新
  Epaper_READBUSY();
}

第四章：刷新模式与性能

最佳实践：连续快速刷新或局部刷新约5次后，应执行一次全局刷新以消除残影。

第五章：低功耗方案

推荐策略：刷新后，先入深度睡眠，再通过P-MOS断电，实现0功耗。

第六章：故障排查指南

6.1 SPI通信异常

判断方法：

1. 测升压：输出应 >16V。
2. 查BUSY：操作后应有电平变化。
3. 读参数：如温度值是否合理。
4. 抓波形：用示波器对比时序图。

解决步骤：

• ✅ 检查SPI的IO配置与接线。
• ✅ 确保供电电压 ≥2.5V。
• ✅ 核对硬件SPI配置（时钟极性、相位）。

6.2 升压电路故障

排查顺序：

1. 软件：SPI是否正常驱动IC？
2. 硬件：电感是否断路？MOS参数是否匹配？RESE电阻是否焊对？二极管方向是否正确？

6.3 BUSY引脚卡死

排查重点：

1. 基础：SPI通信与供电是否正常？
2. 连接：FPC是否插反？（金手指朝上为常见正确方式）BUSY线是否接通？
3. 驱动：
   • 确认IC型号与BUSY极性：例如，所罗门的SSD系列忙=1，而晶弘的UC系列忙=0，务必以数据手册为准。
   • 注意：未初始化或深度睡眠时，BUSY可能恒为0。

第七章：使用与维护建议

• 三色/四色屏：
  • 必须至少每24小时执行一次全局刷新，以防残影固化。
  • 长期存储：刷为纯白画面，显示面朝上。
• 初始化：
  • 确保复位（RST）脉冲宽度 ≥10ms。
  • 初始化后BUSY无变化，优先排查SPI通信与供电。

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