電子ペーパーモジュールについて調べる

# 調査1 WAVESHARE 製HAT付モジュール

電子ペーパーモジュールは様々な種類がありますが、今回まずはこれについて調べます。
![IMG_20200915_191141763.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/139524/985ce206-822c-5fac-61c6-993fb37509e4.jpeg)

「296x128, 2.9inch E-Ink display module, three-color」
 SKU: 13339 Part Number: 2.9inch e-Paper Module (B)
https://www.waveshare.com/wiki/File:2.9inch-e-paper-b-specification.pdf

電子ペーパーをArduinoやRaspberry Pi などで使う場合、WAVESHARE 社の e-Paper モジュール 
https://www.waveshare.com/product/displays/e-paper.htm
がよく使われています。

これらの e-Paper モジュールは インターフェース基板 と e-Paper パネルからなっています。

## インターフェース基板
![IMG_20200917_232523911.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/139524/4671d377-d176-146f-ec10-23273c566e73.jpeg)

左半分はレベルシフタなどで 5V→3.3V の信号レベルや電源電圧変換を行います。 右側のいくつかある黒い部品は DC-DCコンバータのためのコイルやFETです。DC-DCコンバータとしてのパルス信号はパネル内部から出力されます。


![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/139524/a3153a47-0310-f957-70c6-270df6f012ff.png)

DC-DCコンバータ関係のパネル外に取り付ける外付け部品はこのようになります。

## e-Paper パネル


![IMG_20200915_191350757.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/139524/808907cd-40a8-bff2-0ed3-6a1bef5a6c94.jpeg)


パネルはペラペラですが、この中にグラフィックコントローラーがビルトインされています。
グラフィックコントローラーは内部にフレームバッファやPLL、温度センサなどを持ち、フレームバッファからのパネル表示への反映、電源電圧生成のための発振、温度測定などを行います。
今回の 2.9inch e-Paper Module (B) に使用されているコントローラは UC8151D ぽいです。


## コントロール
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/139524/c6a0049c-ceb0-9a20-a3ce-52a2ee0c571b.png)

## インターフェース基板と外部マイコンなどをつなぐ信号線

![IMG_20200824_071232602.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/139524/0dbdd676-2e5f-4225-e305-bf7401a02598.jpeg)

SPIで接続します。通常SPIは電源やGND以外に、MOSI／MISO／CLK／CS が必要です。
しかしながらこの e-Paper ではMISOが省略され、外部コントローラ→電子ペーパーへの送信のみで扱うようになっています。しかしながらDC、BUSY、RESETの信号線が追加され電源、GND＋6本の配線で扱います。


# 調査2 GoodDisplay の 電子ペーパーを WAVESHARE のものと比べる

GoodDisplay の電子ペーパーも入手がしやすくなってきました。
http://www.good-display.com/
調査1の WAVESHARE社のものようなインターフェース基板と一体となっているのではなく、パネルとインタフェースは別々で販売されています。
しかしながらGoodDisplay社の電子ペーパーパネルとWAVESHARE社で使われている電子ペーパーパネルはよく似ています。同じものかな？

## 2.9in 白黒赤3色パネルの比較

WAVESHARE社の2.9インチで白黒赤3値の電子ペーパー
https://www.waveshare.com/wiki/2.9inch_e-Paper_Module_(B)
とよく似ているものがGoodDisplayのラインナップにいくつかあります。



| model name | IC Driver | note |
|:---:|:---:|:---:|
| GDEW029Z10 | IL0373 | http://www.e-paper-display.com/products_detail/productId=308.html |
| GDEH029Z13 | UC8151D |http://www.good-display.com/product/224.html|
| GDEW029Z92 | SSD1608 |http://www.good-display.com/product/211.html|

### コントローラ UC8151D と IL0373 について調べる

リストのうち、UC8151Dとありますが、これを調べようとリンクを開くとIL0373になりますうね。同じかな？

GDEH029Z13のデータシートより

![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/139524/dd8f5481-c0e1-5064-36be-5586cb7b7c67.png)

![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/139524/de218b1b-0282-f910-905c-5024fd5f08eb.png)

IL0373のデータシートより
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/139524/2651885f-c114-6958-bcb1-b56905c61565.png)

そして、WAVESHARE の2.9inch_e-Paper_Module_(B) にはコントローラーの型番は記載されていませんが、データシートからコマンドを比較してみると UC8151D ／ IL0373 と一致しています。
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/139524/ce16e1cd-3498-bb5b-f520-94ed40fe8b36.png)

他の情報と照らし合わせてみても、WAVESHARE の 2.9inch_e-Paper_Module_(B) は GDEW029Z10 または GDEW029Z13 を使っているぽいです。

なお、 GDEH029Z13 については2020/09/18現在情報が見えなくなっています。
今わかる範囲だと GDEW029Z10 と GDEW029Z13 のスペック上の違いは保管温度だけで、WAVESHARE の2.9inch_e-Paper_Module_(B) の保管温度は GDEW029Z13 と同じになっていました。





## 2.9in 白黒2色パネルの比較 

2.9インチの白黒2色パネルについては、WAVESHARE社の製品は以下のものがあります。
296x128, 2.9inch E-Ink display module
https://www.waveshare.com/wiki/2.9inch_e-Paper_Module

それっぽいものが GoodDisplay 社の製品では以下のようにあります。
http://www.good-display.com/product/E-Paper-Displays-6

-  GDEM029E97
-  GDEH029A1
-  GDEH029D57LT


データーシートを見比べると、Waveshare社のものは GDEM029E97 のサブセットかな？

それぞれ IC Driverが以下のように異なるので、それぞれコマンドなどはそれに合わせて制御する必要がある。

| model name | IC Driver | note |
|:---:|:---:|:---:|
| GDEM029E97 | SSD1675A ||
| GDEH029A1 | SSD1608 ||
| GDEH029D57LT | SSD1675B | ultra low temperature|