4.3 英寸电子墨水屏模块的全方位解析与应用指南

在电子设备的设计领域，电子墨水屏以其独特的低功耗、高对比度等特性，在众多显示技术中脱颖而出。今天，我们就来深入探讨微雪电子开发的 4.3 英寸电子墨水屏模块，看看它有哪些特点、如何使用以及背后的串口通信协议。

文件下载：4.3inch e-Paper UART Module.pdf

一、模块概述

4.3 英寸电子墨水屏模块可谓是电子工程师手中的得力工具，它屏蔽了电子墨水屏底层复杂的细节，通过串口就能实现丰富的显示功能，涵盖几何图形绘制、文字显示以及图片展示，极大地释放了我们的创造力。其具备的特点更是值得关注：

• 丰富字库：内置 32、48、64 点阵的 GBK 中文字库和英文字库。不过需注意，32、48、64 点阵的中文字库，需要先将中文字库文件存入 TF 卡或者 NandFlash 中才能使用；而英文字库在没有 TF 卡或者 NandFlash 的情况下都能正常使用。
• 大容量存储：内置 128MB NandFlash，字库和图片数据既可以存放在外部 TF 卡，也能通过串口命令保存到内部 NandFlash。
• 高分辨率与灰度显示：支持 4 阶灰度显示，分辨率高达 800x600，能够呈现清晰细腻的画面。
• 灵活的串口设置：可自定义串口波特率，系统上电后默认 115200。
• 宽电压供电与低功耗：系统供电电压范围为 3.3V 至 5.5V，逻辑电平兼容。当供电电压为 5V 时，系统睡眠后电流小于 5mA，非常适合对功耗要求较高的应用场景。
• 配套上位机软件：提供配套上位机软件，通过电脑就能方便地完成屏幕的基本显示操作。

二、使用前的重要提示

系统上电

系统上电后，会自动执行一次刷屏操作，将屏幕刷新为白色。同时，状态指示灯会根据外部 TF 卡的情况给出不同的指示：如果没有外部 TF 卡，状态指示灯会闪烁 3 次并进入常亮；如果有外部 TF 卡，状态指示灯直接进入常亮。

存储设置

系统上电后默认从内部 NandFlash 读取字库和图片信息。使用外部 TF 卡时，必须将其格式化为 FAT32 文件系统，并预先存入微雪提供的字库和要显示的图片文件；使用内部 NandFlash 时，则需要按照后续步骤将字库和图片文件导入。

状态指示

正常工作时指示灯常亮，当将系统设置为睡眠状态时，指示灯熄灭。此时，需要外部单片机向 WAKE_UP 引脚产生一个上升脉冲来唤醒系统，唤醒后指示灯恢复常亮。

字库与图片显示要求

• 字库：前面提到中文字库的使用条件，这里再次强调要确保中文字库文件正确存入相应存储位置。
• 图片：支持 bmp 和 jpg 格式的图片，图片命名必须采用大写英文字符，并且文件名（包括.号）长度不能超过 10 个字符。如果无法显示图片，可尝试用 Windows 系统自带的画图工具打开并重新保存，然后重新解码。

三、详细使用方法

位图文件的生成

要确保图片尺寸小于 800x600，然后使用 Windows 系统自带的画图工具打开需要转换的图片，另存为 bmp 格式（保存类型选择 24 位位图）或者另存为.jpg 格式。若.jpg 文件无法正常解码，可使用 Windows 系统自带的画图工具打开并重新保存，然后重新解码。

上位机的使用

硬件连接

准备一个 USB 转串口模块，以 CP2102 USB UART Board(mini) 为例，使用跳线帽配置其 VCCIO 电压为 5V，按照以下连线信息进行连接：	CP2102 USB UART Board	4.3 英寸电子墨水屏
VCCIO	红色
GND	黑色
RXD	白色
TXD	绿色

用 USB 线将串口模块与电脑连接，此时墨水屏上电，指示灯点亮。

安装上位机软件

将软件解压到安装目录，双击“install.bat”，弹出相应对话框即说明软件安装成功。双击 EPSCOMM.exe 即可打开软件，查看设备管理器并设置对应的串口号，打开串口，单击“握手”按钮，模块返回“OK”，则表示通信正常。

字库和图片的导入

1. 准备一张 TF 卡（以 8G 为例），将其格式化为 FAT32 文件系统，分配单元大小选择 4096 字节。将配套资料提供的字库和图片文件复制到卡内，再将卡插入显示屏模块中。
2. 单击“载入字库”，模块指示灯闪烁 3 次，开始导入；等待导入结束，指示灯再次闪烁 3 次，并返回“OK”，说明字库导入成功。
3. 单击“载入图片”，模块指示灯闪烁 3 次，开始导入；等待导入结束，指示灯闪烁 3 次，并返回“OK”，说明图片导入成功。

需要注意的是，只需单击一次，单击的同时要观察指示灯，如果闪烁，说明已经开始导入，等待导入结束即可。出厂时默认已经导入字库文件，所以一般情况无需再重复载入字库，只需载入自定义的图片文件。而且字库或者图片的导入不受当前存储区设置的影响，无论存储区设置成 Nand 或者 Micro SD 卡，文件导入方向均为 Micro SD 卡到 Nand Flash。

显示测试

• 显示文字：在输入框输入文字内容，如“你好世界 Hello,World!”，设置 X1、Y1 坐标均为 100，点击“显示字符”，再点击“刷新”，输入的文字就会出现在屏幕上。
• 显示图片：输入要显示的图片名称，如“PIC7.BMP”，设置 X1、Y1 坐标均为 0，点击“显示图片”，再点击“刷新”，图片就会显示到屏幕上。

• 显示图形：绘制图形功能需要输入相应的参数，如下表所示：	图形类型	坐标 (X1, Y1)	坐标 (X2,Y2)	坐标 (X3, Y3)	半径 R
  画点	●
  画线	●	●
  画矩形	●	●
  填充矩形	●	●
  画圆	●			●
  画填充圆	●			●
  画三角形	●	●	●
  画填充三角形	●	●	●

• 其他设置：还可以进行存储区设置（可设置字库和图片文件的存储位置，默认为 NandFlash）、显示方向设置、绘图颜色设置（前景色代表文字的颜色，背景色代表文字背景颜色，默认前黑后白）、波特率设置（主机与模块的通信速率，上电后默认 115200，不建议经常修改）、英文字号设置以及中文字号设置。

每个命令执行完成后都会返回相应的结果，一般都返回“OK”。每次画点、画线、显示字符、显示图片等操作后，都必须点击一次“刷新”才能将内容更新到屏幕上。由于图片数据比较大，所以点击“显示图片”后需要等待一段时间才能返回结果，然后再点击一次“刷新”才能将图片显示在屏幕上。

Arduino 的使用

硬件连接

以微雪 Arduino UNO PLUS 开发板为例，具体连线如下：	Arduino UNO PLUS	4.3 英寸电子墨水屏
5V	红色
GND	黑色
RX/D0	白色
TX/D1	绿色
D2	黄色
复位引脚，可选择不接	蓝色

程序编译下载

打开例程提供的 Arduino 程序，编译并下载。在下载程序的时候应拔掉白色线。

XNUCLEO - F103RB 的使用

硬件连接

以微雪 XNUCLEO - F103RB 开发板为例，连线信息如下：	XNUCLEO - F103RB	4.3 英寸电子墨水屏
5V	红色
GND	黑色
RX/D0	白色
TX/D1	绿色
D2	黄色
复位引脚，可选择不接	蓝色

程序编译下载

打开例程提供的 XNUCLEO - F103RB 程序，编译并下载。需要将 XNUCLEO - F103RB 开发板上面的 JP4 接口，用跳线帽配置为 A 和 B 相连。

Open103Z 的使用

硬件连接

以微雪 Open103Z 开发板为例，连线如下：	Open103Z	4.3 英寸电子墨水屏
5V	红色
GND	黑色
PA10	白色
PA9	绿色
PA11	黄色
复位引脚，可选择不接	蓝色

程序编译下载

打开例程提供的 Open103Z 程序，编译并下载。

四、串口通信协议

基本约定

串口说明

该墨水屏模块采用异步、全双工串口（UART）通信，可自定义波特率大小。

指令帧格式

指令	帧头 ( 1 字节)	帧长度 [1] ( 2 字节)	指令类型 ( 1 字节)	参数或数据 ( 0 - 1024 字节)	帧尾 (固定 4 字节)	校验 ( 1 字节) [2]
含义 (说明)	0xA5	0xXX XX	0xXX	0xXX…	0xCC 33 C3 3C	0xXX

[1] 帧长度从帧头开始计算，一直到校验。 [2] 校验方法为帧头到帧尾所有字节依次进行异或操作，最终结果作为校验字节。

传输顺序

采用网络字节序，高字节在前，低字节在后。例如传输一个参数 0x1234，先发送 0x12，后发送 0x34。

指令参数约定

• Byte：8 位，单字节
• Short：16 位，双字节
• Dword：32 位，四字节
• String：以 0 结尾的字符串

颜色定义

本墨水屏显示终端支持 4 阶灰度显示，每个像素点采用 2bits 来表示：

• 0x00：黑
• 0x01：深灰
• 0x02：浅灰
• 0x03：白

指令集

指令速查表

功能类别	帧长度	指令	指令参数	说明
系统控制	0x0009	0x00	无	握手指令，模块准备好，返回“OK”
系统控制	0x000D	0x01	Dword：设置波特率值	设置串口通信波特率
系统控制	0x0009	0x02	无	模块返回当前波特率值，ASCII 码格式
系统控制	0x0009	0x06	无	返回当前使用的存储区（0：NandFlash；1：MicroSD）
系统控制	0x000A	0x07	Byte：设置存储区	设置存储区（0x00：NandFlash；0x01：MicroSD）
系统控制	0x0009	0x08	无	系统睡眠
系统控制	0x0009	0x0A	无	立即刷新命令
系统控制	0x0009	0x0C	无	返回当前的屏幕方向（0x00：正常；0x01：90°旋转；0x02：180°旋转；0x03：270°旋转）
系统控制	0x000A	0x0D	Byte：设置显示方向	设置显示方向（0x00：正常；0x01：90°旋转；0x02：180°旋转；0x03：270°旋转）
系统控制	0x0009	0x0E	无	载入字库：48MB
系统控制	0x0009	0x0F	无	载入图片：80MB
显示参数配置	0x000B	0x10	Byte0：前景色；Byte1：背景色	设置绘图颜色
显示参数配置	0x0009	0x11	无	返回当前绘图颜色
显示参数配置	0x0009	0x1C	无	读英文字号（1：32 点阵；2：48 点阵；3：64 点阵）
显示参数配置	0x0009	0x1D	无	读中文字号（1：32 点阵；2：48 点阵；3：64 点阵）
显示参数配置	0x000A	0x1E	Byte0：英文字号	设置英文字号（0x01：32 点阵；0x02：48 点阵；0x03：64 点阵）
显示参数配置	0x000A	0x1F	Byte0：中文字号	设置中文字号（0x01：32 点阵；0x02：48 点阵；0x03：64 点阵）
基本绘图	0x000D	0x20	Short0：x 坐标；Short1：y 坐标	在指定坐标点显示一个像素，默认前景色
基本绘图	0x0011	0x22	Short0：x0 坐标；Short1：y0 坐标；Short2：x1 坐标；Short3：y1 坐标	画直线
基本绘图	0x0011	0x24	Short0：x0 坐标；Short1：y0 坐标；Short2：x1 坐标；Short3：y1 坐标	填充一个矩形区
基本绘图	0x0011	0x25	Short0：x0 坐标；Short1：y0 坐标；Short2：x1 坐标；Short3：y1 坐标	画一个矩形
基本绘图	0x000F	0x26	Short0：x0 坐标；Short1：y0 坐标；Short2：r 半径	画圆
基本绘图	0x000F	0x27	Short0：x0 坐标；Short1：y0 坐标；Short2：r 半径	填充圆
基本绘图	0x0015	0x29	Short0：x0 坐标；Short1：y0 坐标；Short2：x1 坐标；Short3：y1 坐标；Short4：x2 坐标；Short5：y2 坐标	填充三角形
基本绘图	0x0009	0x2E	无	用背景色清屏
文字显示	0x0D + string length	0x30	Short0：x 坐标；Short1：y 坐标；String：字符串	支持中英混合显示，字符串最大长度 = 1024 - 4
图片显示	0x0D + string length	0x70	Short0：x0 坐标；Short1：y0 坐标；String：位图文件名	支持位图文件格式：.BMP、.JPG（仅支持位图）

指令详解

这里详细介绍了各个指令的功能、示例以及说明，涵盖系统控制、显示参数配置、基本绘图、文字显示、图片显示等多个方面。例如握手指令（0x00）用于判断系统是否就绪；设置波特率（0x01）可根据需求调整通信波特率等。大家在实际使用时，可根据具体需求参考相应指令进行操作。

五、固件更新