本專案結合 Arduino UNO、電子紙 (e-Paper) 與 RFID 模組，實現數據讀取與顯示，並計劃與其他設備進行 UART 通訊。專案提供完整的硬體接線圖與數據收發範例，幫助使用者直觀了解操作流程。
本專案結合電子紙與 RFID 模組，可透過 Arduino UNO 讀取 RFID 標籤資料同時操作電子紙。還可與其他設備進行 UART 通訊，並透過第 5 腳接收資料，實現更複雜的功能。專案提供詳細的硬體接線圖與數據收發範例，幫助使用者深入理解整體系統運作。
以下是硬體接線圖，顯示了電子紙、RFID 模組與 Arduino UNO 的連接方式：
此圖顯示了在實際運行中電子紙與 RFID 模組的數據收發過程：
- 型號：2.66 吋電子紙模組 (G)，解析度 360x184 (height * width)
- 功能：顯示靜態圖片，具有低功耗特性，適合長時間顯示固定資訊。
- 通訊接口：透過 SPI 與 Arduino UNO 進行數據傳輸。
- 詳細資料：官方文檔
- 功能：讀取 RFID 標籤，實現近距離無線識別。
- 通訊接口：通過 SPI 與 Arduino UNO 連接。
- 用途：利用 UART 進行數據傳輸，實現與其他設備的通訊。
| e-Paper | Arduino UNO |
|---|---|
| VCC | 5V |
| GND | GND |
| DIN (MOSI) | D11 |
| CLK (SCK) | D13 |
| CS | D10 |
| DC | D9 |
| RST | D8 |
| BUSY | D7 |
| PWR | D6 |
| RFID | Arduino UNO |
|---|---|
| SDA (SS/CS) | D3 |
| SCK | D13 |
| MOSI | D11 |
| MISO | D12 |
| IRQ | (未使用) |
| RST | D2 |
| GND | GND |
| 3.3V | 3.3V |
| UART (軟體模擬) | Arduino UNO |
|---|---|
| RX | D4 |
| TX | D5 |
在 SPI 通訊中，CS (Chip Select) 是用於選擇通訊目標裝置的控制信號。在多裝置共享 SPI 線路時，必須正確操作 CS 腳位以避免通訊衝突：
- CS 拉低/0 (LOW)：選中該裝置，開始數據傳輸。
- CS 拉高/1 (HIGH)：取消選中該裝置，該裝置將忽略 SPI 線上的數據。
此專案有兩個版本，ver1 和 ver2 之間的差異主要在於程式碼與架構：
- ver1：較為簡單的程式結構，較適合入門學習，控制電子紙和 RFID 模組的方式較為直接，主要用於顯示靜態圖片和資料。此版本較為簡單，專注於固定內容的顯示，適合初學者使用。
- ver2：進一步擴展了顯示功能，支援顯示變數文字。這意味著用戶可以顯示動態內容或來自感測器的數據。不過，由於 Arduino UNO 的記憶體限制，該版本最多只能顯示 24 個字元。因此，若需要顯示更多文字，則可能需要升級硬體或進行優化。
- 先使用 malloc 動態分配記憶體，建立一個空白圖片。
- 透過函數逐個讀取輸入字元，並利用字型對應表 (table) 查找對應的像素點。
- 將字元的像素點繪製到這張圖片中。
- 使用顯示函數將生成的圖片輸出至電子紙。
以下是本專案所需的主要庫：
- SPI：內建庫，用於 SPI 通訊。
- GxEPD2 或 GxEPD：用於控制電子紙顯示，根據具體型號選擇合適的庫。
- MFRC522：用於操作 RFID 模組。
- SoftwareSerial：用於模擬額外的 UART 通訊，可擴展串口數量。請注意，SoftwareSerial 庫的波特率受到限制，通常穩定工作波特率在 9600 到 19200 之間。
根據接線對照表，將電子紙、RFID 模組和 UART 模組正確連接到 Arduino UNO。您可以參考下面的 接線對照表 來進行連接。
確認您的硬體接線無誤後，您可以開始進行程式設置。
-
下載並安裝 Arduino IDE
- 前往 Arduino 官方網站 下載並安裝最新版本的 Arduino IDE。
-
下載或克隆專案
- 克隆此專案至您的本地機器：
git clone https://github.com/10809104/arduino.git
- 克隆此專案至您的本地機器：
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安裝所需庫
- 打開 Arduino IDE，選擇「工具」->「庫管理員」，搜尋並安裝以下庫：
- SPI：內建庫，負責與 SPI 設備的通訊。
- GxEPD2 或 GxEPD：用於控制電子紙顯示。
- MFRC522：用於操作 RFID 模組。
- SoftwareSerial：用於模擬 UART 通訊。
- 打開 Arduino IDE，選擇「工具」->「庫管理員」，搜尋並安裝以下庫：
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配置 Arduino IDE
- 在 Arduino IDE 中選擇您的開發板為
Arduino UNO並選擇正確的連接埠。
- 在 Arduino IDE 中選擇您的開發板為
-
編譯並上傳程式
- 打開專案中的主程式碼文件（例如
arduino.ino）。 - 按下「編譯」按鈕，檢查程式碼是否能正常編譯。
- 按下「上傳」按鈕將程式碼上傳至 Arduino UNO。
- 打開專案中的主程式碼文件（例如
-
測試與運行
- 開啟 Arduino IDE 中的「序列監控器」，檢查數據是否能夠正確傳輸。
- 測試 RFID 模組是否能正確讀取標籤。
- 確保電子紙顯示正常：
- 確認電子紙是否能正確顯示圖片或文字。若是顯示文字，請檢查是否顯示了預期的內容。根據程式碼的設定，電子紙應該會顯示自訂內容
- 喚醒電子紙：輸入 init!
- 進入休眠模式：輸入 sleep!
- 清除畫面：輸入 clear!
- 顯示 Logo 畫面：輸入 display!
- 讀取 RFID 標籤：輸入 rfid! (接著可刷卡或輸入其他指令)。
- 顯示變數內容：輸入任何字串，電子紙將顯示該內容(僅限ver2)。
- 另外，可透過 Arduino 的第 4 腳位接收 UART 訊號，來控制電子紙的顯示內容。
- 如果顯示的內容有錯誤，檢查程式碼中與電子紙顯示相關的部分，並確保連接正確無誤。
- 由於電子紙是靜態顯示裝置，因此需要較長時間才能更新顯示內容，請耐心等待。
如果您在使用過程中遇到問題或有任何建議，請使用 GitHub Issues 提出您的問題。若希望為此專案貢獻程式碼，請遵循以下流程：
- Fork 本專案：將專案 Fork 到您的 GitHub 帳戶。
- 創建新分支：從
main分支創建新分支：git checkout -b feature-name
-
電子紙無法顯示內容，該如何處理？
- 確認電子紙是否正確接線，並且供電穩定。電子紙顯示更新需要一些時間，請確保等待足夠長的時間。
- 檢查程式碼中是否正確設定了顯示參數，並確認使用的電子紙庫版本是否與您的硬體相容。
-
RFID 標籤無法被讀取，應該如何排查問題？
- 確保 RFID 模組與 Arduino 的連接正確。特別是 SDA、SCK、MOSI、MISO、GND、RST 等腳位。
- 檢查 RFID 標籤是否損壞，並測試其他標籤來排查是否為標籤問題。
-
如何提高 UART 通訊的穩定性？
- 當使用 SoftwareSerial 進行 UART 通訊時，建議將波特率設置在 9600 或 19200，這是該庫穩定運行的範圍。
-
電子紙顯示一直處於 Busy 狀態，無法更新顯示，該如何處理？
- 確認 BUSY 腳位是否正確連接並無接觸不良。如果信號線有問題，模組會誤判為處於忙碌狀態。
- 如果在程式中設置了過於頻繁的顯示更新（例如多次刷新），可能會導致電子紙無法完成上一輪顯示更新，進而保持在 Busy 狀態。請減少顯示更新的頻率，或檢查是否有不必要的更新。
-
記憶體不足
- 在 Arduino 中，
F()宏可以將字串常數存放在 Flash 記憶體中，而不是佔用有限的 RAM 記憶體。這樣可以有效減少 RAM 的使用，尤其是在資源有限的裝置上。 - 檢查內存使用情況
- 在 Arduino 中，
-
可以顯示圖片又顯示文字嗎?
- 這個當然沒問題！您可以在電子紙上同時顯示圖片和文字。不過，目前的範例並沒有提供直接的函數來同時顯示圖片與文字，因此您需要根據專案中的
display_part函數進行自訂開發。 - 可以考慮設計一個新的函數來實現同時顯示圖片和文字的需求。
- 目前這部分需要使用者自行修改程式碼並整合所需的顯示功能。別擔心，這不是太難的工作，並且會讓您對顯示控制有更多的了解！若有需要也不是不能call我......我累了，(X)
- 這個當然沒問題！您可以在電子紙上同時顯示圖片和文字。不過，目前的範例並沒有提供直接的函數來同時顯示圖片與文字，因此您需要根據專案中的
本專案遵循 MIT 授權條款，您可以自由使用、修改並分享本專案。請確保在使用或分發本專案時遵循該協議。
2025 © Arduino UNO 專案 - 2.66′′ e-Paper Module (G) 與 RFID RC522 模組通訊