Matrix Orbital Economy系列X-Board技术指南

在电子设备设计领域，选择合适的显示模块对于项目的成功至关重要。Matrix Orbital Economy系列的X-Board为开发者提供了多种选择，能够满足不同项目的需求。本文将详细介绍该系列X-Board的相关技术，希望能为电子工程师们在设计过程中提供有价值的参考。

文件下载：MOI-AL162A-WB3SE.pdf

一、X-Board概述

Matrix Orbital Economy系列包含MOS、MOI和MOU三种型号的X-Board，旨在为各种项目提供即时解决方案，减少开发时间。这三种型号分别提供不同的通信方式：

• MOI型号：通过简单的两线I²C接口，提供高达100kbps的通信速度。
• MOS型号：提供9.6kbps或19.2kpbs的串行通信，可通过简单的硬件跳线选择标准RS232或TTL逻辑电平。
• MOU型号：提供快速便捷的USB连接。

X-Board具有简单的命令结构，可轻松控制许多设置，如背光亮度和屏幕对比度。板载内存可存储多达40个自定义字符，用于定制启动屏幕、条形图或更大的数字。此外，它还提供三个通用输出，可提供简单的可切换5V电源。该系列X-Board有多种颜色的并行屏幕可供选择，字符大小从8到80不等，几乎适用于任何应用。

二、快速连接指南

2.1 标准模块

标准模块的X-Board允许用户配置两种常见的串行协议逻辑电平（RS232或TTL），可通过板载跳线进行选择，并通过四针通信/电源接头进行连接。

推荐部件：

• 通信/电源电缆（SCCPC5V）：是连接标准Matrix Orbital显示器的常见选择，提供DB9串行和软盘电源接头，为显示器提供必要的输入。
• 面包板电缆（BBC）：提供简单的四线连接，在面包板环境中易于使用，适合开发者。

2.2 串行连接

串行协议是连接X-Board的经典方式，通常使用通信/电源电缆。设置步骤如下：

1. 设置协议选择跳线：
   • RS232：将最左边的外部RS232引脚连接到协议块的内部引脚。
   • TTL：将最右边的外部TTL引脚连接到中心协议引脚。
2. 设置波特率跳线：
   • 9600bps：将左边标有9.6K的外部引脚连接到波特块的中心引脚。
   • 19200bps：将右边的19.2k引脚连接到内部波特引脚。
3. 进行连接：
   • 将通信/电源电缆的四针母接头连接到X-Board的通信/电源接头。
   • 将串行电缆的公端插入通信/电源电缆的相应DB9接头，并将母接头与计算机的所需通信端口匹配。
   • 从PC电源中选择未修改的软盘电缆，连接到通信/电源电缆的电源接头。
4. 开始开发：可以使用uProject或超级终端开始开发，然后进行自己的开发。

2.3 I²C模块

I²C版本的X-Board提供了简单的两线I²C接口应用，允许该单元成为由I²C主设备驱动的众多从设备之一。该协议也可通过四针通信/电源接头进行连接。

推荐部件：面包板电缆（BBC），提供简单的四线连接，方便在面包板环境中使用。

I²C连接步骤：

1. 设置协议：X-Board的默认写入地址为80（十六进制50），读取地址为81。确保主机设备在初始通信时使用此地址。
2. 进行连接：
   • 将面包板电缆连接到X-Board的通信/电源接头，并将四根引线插入面包板。红色引线需要电源，黑色引线连接到地，绿色和黄色引线分别连接到控制器的时钟和数据线。
   • 使用1到10千欧的电阻将时钟和数据线拉高到5V。
3. 开始开发：虽然Matrix Orbital AppNote部分有很多示例，但由于控制器和语言众多，可能需要开发者自行探索。如果开发遇到困难，可以切换到标准板上的其他协议，也可以在论坛上寻求其他开发者的支持。

2.4 USB模块

USB版本的X-Board提供单一的USB协议，可通过板载迷你B型USB接头轻松连接到主机计算机。

推荐部件：外部迷你USB电缆（EXTMUSB3FT），用于连接X-Board的迷你B型接头和PC上常见的A型USB接头。

USB连接步骤：

1. 设置协议：USB版本的X-Board仅提供USB协议，无需更改。
2. 进行连接：将外部迷你USB电缆的迷你B型接头插入X-Board，将普通USB接头插入计算机的USB插孔。
3. 安装驱动程序：
   • 从www.matrixorbital.ca/drivers下载最新驱动程序，并保存到已知位置。
   • 提示时，自动安装USB总线控制器驱动程序。
   • 即使驱动程序未签名，也继续安装。
   • 驱动程序安装完成后，显示器将打开，但此时还无法进行通信。
   • 第二次提示时，自动安装串行端口驱动程序。
   • 同样，即使提示也继续安装。
4. 开始开发：使用uProject或超级终端开始开发，然后进行自己的开发。

三、软件使用

X-Board具有多种通信协议和简单的命令结构，可使用多种应用程序与显示器进行通信。文本以字符串形式发送到显示器，命令以特殊命令字节（十进制254）为前缀。以下是一些常见的软件示例：

3.1 超级终端

大多数Windows计算机都安装了超级终端，可通过在命令行中输入“hypertrm”运行。使用超级终端时，需要为连接命名并选择图标，然后选择显示器连接的通信端口，并输入以下设置：	BPS	Data Bits	Parity	Stop Bits	Flow Control
19200 *	8	None	1	None

*注：标准X-Board型号也可选择9600bps波特率。

设置完成后，可通过键盘向连接的显示器发送数据。也可使用数字小键盘发送十进制命令，按住ALT键可将四位十进制值作为单个ASCII字符发送。

3.2 uProject

uProject是Matrix Orbital提供的免费下载软件，可通过简单的图形用户界面测试显示器的基本功能。高级用户可使用上传器选项卡中的脚本功能，将命令堆叠、运行和保存。其中，“原始数据”命令允许将原始字节发送到显示器，可使用十进制表示法输入和显示各种命令。

3.3 应用笔记

Matrix Orbital在www.matrixorbital.ca/appnotes提供了C#语言的完整演示程序和代码，难度从初学者的“Hello World”程序到高级的Dallas One-Wire温度读取应用不等。此外，还有许多不同编程语言的其他应用程序，这些程序旨在展示显示器的功能，并非用于最终设计。

四、硬件介绍

4.1 标准型号

• 通信/电源接头：提供标准连接器，用于连接串行系列X-Board。电压通过四针电源/数据连接器的引脚1和4施加，使用前需参考电气规格确保正确的电压输入。引脚2和3用于串行传输，根据协议选择跳线选择RS-232或TTL逻辑电平。
• 协议选择跳线：用于在RS-232和TTL逻辑电平以及两种波特率之间切换。默认情况下，跳线未设置。连接最左边的两个引脚可将显示模块设置为RS232模式，连接最右边的引脚可设置为TTL模式。同样，连接最右边的引脚可设置为19200bps，连接最左边的引脚可设置为9600bps。

4.2 I²C型号

通信/电源接头同样提供标准连接器，用于连接I²C型号的X-Board。电压通过四针连接器的引脚1和4施加，引脚2和3用于I²C通信，地址为80和81。

4.3 USB型号

• 迷你USB接头：用于满足通信和电源需求，标准的迷你B型接头可通过适当的电缆连接到其他USB类型。通常与PC一起使用，创建虚拟串口，提供简单的电源解决方案和熟悉的通信方案。
• 备用电源接头：可使用第二条电缆为X-Board供电，Tyco 171825-4型接头特别适用于连接PC电源的未修改软盘电源电缆。如果使用备用电源接头为X-Board供电，应移除右上角标有“P”的0欧姆跳线电阻，以避免电源冲突。

4.4 通用特性

X-Board的一个独特功能是可使用三个通用输出（GPO）控制继电器和其他外部设备，每个输出可提供高达20mA的5V电流。十针两排接头可连接到多个母接头，为任何外围设备提供控制。连接继电器时，需使用二极管和电容器进行完全钳位，以吸收产生的电动势（EMF）。

五、故障排除

5.1 电源问题

如果显示器屏幕未亮起，可能是电源供应不正确。可按以下步骤检查：

• 确保使用正确的电源连接器，标准软盘驱动器电源电缆可能适合通信/电源接头，但引脚输出不正确，可使用Matrix Orbital提供的电源电缆适配器。
• 检查电源电缆的连续性，可尝试使用不同的电源电缆或电源供应器。
• 检查显示器上的接口连接器，如果电源连接松动或无法解决问题，可联系Matrix Orbital获取更多信息。

5.2 显示问题

如果显示器成功通电但启动时未显示Matrix Orbital标志或用户创建的屏幕，可检查以下内容：

• 确保对比度不过高或过低，可参考手动覆盖部分将其重置为默认值。
• 确保启动屏幕不为空，可能会覆盖Matrix Orbital标志启动屏幕，可尝试向显示器写入数据以确保其功能正常。

5.3 OLED烧屏问题

OLED技术容易出现烧屏效应，长时间激活后，活动像素的亮度可能与非活动像素不同。为减少烧屏效应，可使用动态屏幕保护程序或在不使用时关闭屏幕。

5.4 通信问题

当文本或命令通信中断时，可尝试以下步骤：

• 检查通信电缆的连续性，可尝试使用不同的通信电缆或PC上的不同COM端口。
• 确保显示模块设置为使用的协议，检查协议选择跳线。
• 在串行协议中，确保主机系统和显示模块使用相同的波特率，显示器仅支持9600bps或19200bps。
• 将X-Board的Rx连接到主机的发送引脚，Tx连接到接收引脚。
• 如果通过I²C通信，确保数据发送到正确的地址，显示器模块的默认从地址为80。
• 在I²C模式下，将Rx连接到控制器的数据线，Tx连接到数据输出。
• 解锁显示器，可参考“设置和保存数据锁”命令获取更多信息。
• 最后，可使用手动覆盖程序将显示器重置为默认设置。

5.5 手动覆盖

如果显示器的设置发生改变，影响了可用性，可通过以下步骤临时恢复默认设置：

1. 断开显示器的电源。
2. 在覆盖引脚上放置跳线。
3. 重新连接电源，等待启动屏幕显示后移除覆盖跳线。
4. 设置将临时覆盖为手动覆盖设置表中列出的默认值，此时应设置并保存重要设置，如对比度、背光或波特率，以便在移除覆盖后保持不变。

六、命令说明

X-Board提供了多种命令，可用于控制显示器的各种功能，包括通信、文本显示、特殊字符创建、通用输出控制、显示功能设置和数据安全等。具体命令及功能可参考文档中的详细说明。

七、附录信息

7.1 环境规格

Operating Temperature	0°C to +50°C
Storage Temperature	-20°C to +70°C
Operating Relative Humidity	Maximum 90% non-condensing

7.2 电气规格

Parameter	Min	Typical	Max	Units
Current Draw (Board Only)	-	25	-	mA
Maximum Single GPO Current	-	-	20	mA
Input Voltage (Vcc)	4.75	5.00	5.25	V

7.3 串行接口公差

Parameter	Min	Typ	Max	Unit
Input Low Voltage	-0.5	0	0.2Vcc	V
Input High Voltage	0.6Vcc	5	Vcc +0.5	V

7.4 I²C接口公差

Parameter	Min	Typ	Max	Unit
Input Low Voltage	-0.5	0	0.3Vcc	V
Input High Voltage	0.7Vcc	5	Vcc +0.5	V
Clock Frequency	0	-	400	KHz

7.5 尺寸图纸

具体的屏幕尺寸和图纸可参考显示器的数据手册。

八、订购信息

8.1 零件编号方案

MOS	-AL	-162	F	-YX
1	2	3	4	5

8.2 选项

#	Designator	Options
1	Interface Type	MOI: I²C protocol only MOS: Serial protocol using RS232 or TTL levels MOU: USB protocol only
2	Display Type	AL: Alphanumeric Liquid Crystal Display AO: Alphanumeric Organic Light Emitting Diode AV: Alphanumeric Vacuum Florescent Display
3	Display Size	162: Sixteen columns by two rows
202: Twenty columns by two rows 204: Twenty columns by four rows
242: Twenty-four columns by two rows
4	Display Model	A: Standard Size (162 and 204 Models Only) B: Larger Screen and Text (204 Models Only) C: Standard Size (202 Models Only) F: Smaller Screen and Text (162 Model Only)
5	Colour	OY: OLED Yellow on black WB: White Background with Blue-Grey Text XR: Black (Inverse) Background with Red Text XY: Black (Inverse) Background with Yellow-Green Text FA: Black (FFSTN Inverse) Background with Amber Text FB: Black (FFSTN Inverse) Background with Blue Text FG: Black (FFSTN Inverse) Background with Green Text FW: Black (FFSTN Inverse) Background with White Text YX: Yellow-Green Background with Grey Text BW: Blue (Inverse) Background with White Text OR: OLED Red on black OW: OLED White on black OB: OLED Blue on black OG: OLED Green on black

8.3 配件

包括电源、通信和安装配件等，具体信息可参考文档中的表格。

Matrix Orbital Economy系列的X-Board为电子工程师提供了丰富的功能和多种选择，在实际设计过程中，需要根据项目需求选择合适的型号和配置，并注意硬件连接、软件使用和故障排除等方面的问题。希望本文能帮助工程师们更好地了解和使用该系列产品。你在使用X-Board的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。