TOF050C + OLED = дальномер

Не так давно на Aliexpress появились модули лазерных дальномеров, основанные на датчиках VL6180X (или подобных) от фирмы STM. Причем их стоимость на удивление низкая. Например, модуль TOF050C за 2.1 USD, не считая пересылки. Измерять расстояния особой потребности нет, но на работе понадобился источник коротких световых импульсов для проверки фотоприемников, для чего данный датчик идеально подошел. Чтобы он не светил зря, я решил задействовать и его основную функцию – измерение расстояния. Просто в ознакомительных целях.



По меркам человека из прошлого века, такой датчик – это просто фантастика. Внутри маленькой микросхемы расположен лазер, фотоприемник, а также схема измерения микроскопических интервалов времени, за которые свет успевает дойти до препятствия и вернуться обратно. Датчик способен измерять даже такое малое расстояние, как 10 мм, которое свет проходит туда-обратно за время примерно 67 пикосекунд!


Данная технология измерения расстояния называется FlightSense, более подробно о ней можно почитать на сайте STM.


В качестве излучателя в датчике используется VCSEL-лазер. Расшифровывается как «Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser», или «поверхностно-излучающий лазер с вертикальным резонатором». Произносится как «Vixel». В отличие от обычных полупроводниковых лазеров, где излучает торец кристалла, тут излучение происходит в направлении, перпендикулярном поверхности кристалла. VCSEL-лазеры имеют целый ряд полезных свойств, в частности, у них очень низкий порог генерации по току. Что позволяет их использовать в датчиках мобильных устройств, где вопрос экономии энергии стоит очень остро.

Лазер датчика работает в ИК-диапазоне, длина волны 850 nm. Лазер излучает очень короткие импульсы. Длительность импульса примерно 3.3 нс, период повторения импульсов – 10 нс.

В качестве приемника излучения в датчике используется массив SPAD-фотодиодов. Это «Single Photon Avalanche Diode», или «однофотонные лавинные фотодиоды». Они способны регистрировать одиночные фотоны, выдавая на выходе электрический импульс. Для питания таких фотодиодов требуется довольно высокое напряжение. В описании датчика говорится про 14 В, для чего внутри имеется умножитель напряжения.

Дополнительно VL6180X имеет датчик окружающего света (ALS, Ambient Light Sensor). Он может быть использован для измерения освещенности в широком диапазоне, в том числе, при очень низкой освещенности (порядка 1 lux). Максимум спектральной чувствительности датчика лежит на длине волны 550 nm. На рисунке из datasheet показаны диаграммы направленности излучателя, приемника и датчика ALS.


Чтобы сделать из датчика полноценный дальномер, нужен процессор, который будет считывать показания датчика, и нужен дисплей, куда процессор будет выводить результат. В качестве процессора я выбрал ATmega88, так как макетная плата с ним лежала ближе всего. В качестве дисплея сначала планировал применить LCD, но захотелось чего-то более компактного, поэтому выбрал OLED-дисплей с разрешением 128 х 32 точки и диагональю 0.91 дюйма. Дисплей был куплен на Aliexpress (старая ссылка уже не работает, но аналогичные дисплеи есть по другим ссылкам), обошелся примерно 1.6$ вместе с доставкой.



Занятие электроникой в настоящее время довольно сильно изменило свою форму. Сейчас редко приходится проектировать схемы целиком из «элементарных» компонентов, таких как резисторы, конденсаторы, транзисторы, диоды. Сначала появились микросхемы и заменили собой значительные фрагменты схем, а теперь получили распространение готовые модули, которые просто надо соединить между собой. Получается некое подобие детского конструктора из кубиков.

Как правило, сейчас каждый модуль имеет цифровой интерфейс и подключается к микроконтроллеру. Появляется дополнительная задача программной поддержки модулей. Но и тут действует тот же принцип строительства из кубиков – существует большое количество готовых библиотек. В чем сильно помогла платформа «Arduino». Ее многие ругают, но совершенно напрасно. Она резко снизила планку вхождения в электронику и программирование, приобщив к этому занятию множество людей. А с претензиями по поводу надежности можно поспорить. Схемы и платы там вполне обычные, сделаны хорошо. А программное обеспечение – это еще вопрос, что надежнее, самодельная программа, написанная и протестированная одним человеком, или библиотека, которой пользуются тысячи людей, каждый из которых жадно ищет ошибку, чтобы первому о ней объявить. Сам я эту платформу не использую, но лишь потому, что вошел в мир электроники и микроконтроллеров намного раньше, чем она появилась.

Конечно, не вся электроника выглядит именно так, иногда приходится копаться и в мелочах. Но это в тех случаях, когда речь идет о чем-то особенном, для чего еще не сделан свой «кубик».

Даже собирая систему из кубиков, не всё так просто и гладко. Хоть задача сводится в основном к организации питания кубиков и согласования их между собой, тут тоже хватает подводных камней. В данном случае требуется соединить микроконтроллер с дисплеем и датчиком, а также запитать всё это.

Выбранный OLED-дисплей построен на базе контроллера SSD1306. Кристалл этой микросхемы имеет огромное количество выводов (целых 281) и расположен на стекле дисплея. Основная часть выводов соединена с матрицей светодиодов. У контроллера 128 выводов предназначено для управления столбцами, и 64 вывода для управления строками (из которых тут задействована только половина, так как разрешение дисплея 128 х 32 точек).

Внутри контроллера имеется видеопамять, каждой бит которой соответствует точке на экране. Чтобы зажечь точку, надо записать единичку в нужный бит по нужному адресу. Общий объем видеопамяти – 1024 байта (8192 бит).

Кроме видеопамяти внутри контроллера имеются регистры конфигурации. Они позволяют управлять его работой. Чтобы дисплей заработал, после включения питания надо провести инициализацию – записать в нужные регистры нужные коды.

Контроллер поддерживает 5 видов последовательных и параллельных интерфейсов, мой вариант дисплея имеет последовательный интерфейс SPI. Существует еще вариант с управлением по шине I2C. Вариант с SPI позволяет быстрее передавать данные, но требует для подключение большего количества проводов (и выводов микроконтроллера). Для данного проекта скорость обновления экрана не особо важна, можно было применить любой вариант. Выбрал тот, который был под рукой.

Когда контроллер использует последовательный интерфейс, то возможна только запись информации в видеопамять, а чтение из нее невозможно. Это очень плохо, но об этом ниже.

На плате дисплея расположена вся необходимая «обвязка» контроллера SSD1306. Это блокировочные конденсаторы, «летающие» конденсаторы для встроенного умножителя напряжения, опорный резистор для задания тока через светодиоды пикселей. Принципиальная схема нашлась на страничке продавца.


Контроллер SSD1306 питается напряжением 3.3 В, для этого на плате установлен отдельный стабилизатор XC6206P-33 (маркировка 662K). На контакт VCC разъема платы можно подавать 5 В. Но сигналы цифрового интерфейса идут напрямую на контроллер, соответственно, имеют логические уровни 3.3 В.

Поскольку здесь возможна только запись данных, то все логические сигналы являются входными. Иногда логические микросхемы могут иметь логические входы, «толерантные» к напряжению, превышающему напряжение питания самой микросхемы. Примером могут служить некоторые входы микроконтроллеров STM32 или входы логики серии 74LVC. Для SSD1306 это не так, входы имеют обычные защитные диоды, подключенные к питанию. Если на логический вход подать сигнал с уровнем 5 В, то микросхема начинает питаться от этого сигнала через защитный диод. На выводе питания появляется напряжение, которое ниже входного примерно на 0.65 В, что является типичным прямым падением на кремниевом диоде. Поэтому подавать на дисплей логические сигналы с уровнями 5 В нельзя. Как тогда быть в системах с напряжением питания 5 В? Можно применить резисторные делители. Но надо учитывать, что они могут ограничить максимальную скорость передачи данных из-за паразитных емкостей. Для устройств с жесткими требованиями к потребляемому току делители тоже могут не подойти – при высоком логическом уровне они постоянно потребляют ток. Еще один вариант – использовать выходы с открытым стоком. Но в микроконтроллерах AVR нет возможности реализовать выходы с открытым стоком для аппаратного SPI. Самое надежное решение – применить преобразователи уровней на МОП-транзисторах или в виде интегральной микросхемы.

А что же с питанием датчика TOF050C? Микросхема датчика питается напряжением 2.8 В, для чего на плате модуля установлен стабилизатор напряжения. В результате модуль можно питать напряжением 5 В или 3.3 В, этого будет достаточно для работы LDO-стабилизатора на 2.8 В. На плате модуля есть и другая «обвязка», принципиальная схема нашлась на страничке продавца.


Модуль имеет интерфейс I2C, линии SDA и SCL со стороны микросхемы датчика подтянуты резисторами к питанию 2.8 В. Затем эти линии проходят через преобразователи уровня, выполненные на сборке полевых транзисторов 2N7002DW (маркировка K72), и только потом поступают на разъем модуля. Со стороны разъема они подтянуты резисторами к входному питанию. Таким образом, уровень логической единицы этих сигналов будет равен напряжению питания модуля и может быть как 3.3 В, так и 5 В.

Кроме сигналов SDA и SCL микросхема датчика имеет еще два логических сигнала: INT и SHUT. Они поступают на выводы модуля прямо с выводов микросхемы и преобразователей уровней не имеют. Для этих сигналов уровень логической единицы равен напряжению питания микросхемы, т.е. 2.8 В. На плате модуля они подтянуты резисторами к этому напряжению. Сигнал INT формирует микросхема при окончании цикла измерения. Сигнал SHUT по умолчанию работает как вход сброса. Уровень сигнала INT (2.8 В) с трудом вписывается в допустимый диапазон для логической единицы на входе микроконтроллера с напряжением питания 5 В. Поэтому здесь требуется преобразователь уровня. Входом сброса, в принципе, можно управлять с помощью выхода с открытым стоком, подтягивающий резистор уже есть на плате модуля.

Как видим, при питании микроконтроллера напряжением 5 В возникает масса проблем. Это заставило пересмотреть выбор напряжения питания. У дисплея в сумме 5 сигналов (SCK, SDA, RES, DC, CS), это требует 10 резисторов делителей, что довольно громоздко. Еще нужен преобразователь уровня для сигнала INT датчика расстояния. От всего этого можно отказаться, если перевести питание микроконтроллера на 3.3 В. Правда, при этом потребуется небольшая переделка дисплея: нужно выпаять микросхему стабилизатора 3.3 В и установить вместо нее перемычку. Это несложно, но «из коробки» использовать модули, как ни странно, не получается.

Первым делом решил разобраться с дисплеем. В Интернете можно найти библиотеки для работы с ним. Если бы мне нужно было побыстрее сделать проект, взял бы все готовое. Но это неинтересно, хочется написать код самостоятельно, лишь иногда подсматривая в чужие исходники. В готовых библиотеках всегда что-то не так, как хотелось бы, да и при использовании готового сложно получить представление о всех возможностях железа.

Самой таинственной операцией является процесс инициализации дисплея. Он выглядит как какое-то заклинание – по определенным адресам записываются определенные коды. Разобраться в этих кодах не так просто. Казалось бы, достаточно прочитать datasheet на контроллер дисплея. Но там не будет конкретики, касающейся именно этого дисплея. Потому что контроллер универсальный, и он может быть использован по-разному. Существуют datasheet на дисплеи с этим котроллером (например, вот), но не факт, что они в полной мере соответствуют имеющемуся дисплею от непонятного производителя. Самое смешное, что даже в datasheet нет толкования отдельных загружаемых в регистры значений – всё те же магические числа, взявшиеся неизвестно откуда.

В принципе, можно просто скопировать значения с одного из документов или готовой библиотеки, обычно разночтений не случается. Есть только несколько регистров, значения в которых могут отличаться от рекомендованных и на которые надо обратить внимание.

Во-первых, код инициализации будет зависеть от размеров дисплея. Обычно он отличается кодом в двух регистрах:

Set Multiplex Ratio (A8h) = 1Fh для 128 х 32, 3Fh для 128 х 64
Set COM Pins Hardware Configuration (DAh) = 02h для 128 х 32, 12h для 128 х 64

Механически плата дисплея не является симметричной. При использовании в конкретном устройстве, ее удобней располагать вполне определенным образом. Например, в моем случае выводы платы должны быть снизу. Здесь имеется полная свобода, так как есть регистры, позволяющие зеркалить изображение по горизонтали и вертикали:

Set Segment Re-map (A0h/A1h) – зеркалит/не реркалит по горизонтали
Set COM Output Scan Direction (C0h/C8h) – зеркалит/не зеркалит по вертикали

Еще можно менять значение контраста изображения, хотя чаще всего обходятся значением по умолчанию.

Есть два регистра, значения в которых зависят от выбранного способа питания OLED-матрицы: внешнее, или с использованием встроенного преобразователя. В данном модуле дисплея используется встроенный преобразователь.

Set Pre-charge Period (D9h) = 22h – внешнее питание, F1h – внутренний преобразователь
Charge Pump Setting (8Dh) = 10h – внешнее питание, 14h – внутренний преобразователь

Встречал в Интернете обсуждение минимизации помех индикатора с помощью регистра Set Pre-charge Period. Но пришли к выводу, что на уровень помех он не влияет. По моим наблюдениям – тоже. Надо отметить, что потребляемый OLED-дисплеем ток носит импульсный характер и зависит от выводимой картинки. Помех получается больше, чем от LCD-дисплеев, в некоторых применениях это может быть критично. Максимальный потребляемый ток этого дисплея составил 24 мА.

Самый загадочный регистр – это Set VCOMH Deselect Level (DBh). Его значения могут быть 00h, 10h, 20h, 30h, 40h, 50h, 60h, 70h. Он управляет напряжением V_COMH, которое выведено наружу (на плате модуля установлен блокировочный конденсатор), и которое можно измерить. В datasheet приведены 3 варианта кодов, но в библиотеках обычно туда загружают другой код (40h). Попробовал менять это значение – при коде 40h напряжение V_COMH максимально, дальнейшее увеличение кода ни на что не влияет.
В документе AN001 «OLED Driver Basic Register Setup» от фирмы Osram есть интересная табличка, где описаны симптомы неправильного программирования регистров контроллера OLED. Про напряжение V_COMH сказано, что при слишком низком могут быть артефакты взаимного влияния пикселей (cross-talk), а при слишком высоком может пострадать надежность дисплея.


Когда дисплей подключен и инициализирован, на него можно выводить желаемую информацию. Для этого я написал небольшой набор функций и адаптировал несколько шрифтов, которые ранее использовал для LCD. Дисплей оказался настолько маленьким, что для отладки функций вывода пришлось использовать микроскоп. Чаще всего возникают «краевые» ошибки, когда не хватает одного пикселя или появляется один лишний. Рассмотреть отдельный пиксель здесь довольно затруднительно.



При написании функций вывода на дисплей всплыла очень неприятная особенность контроллера. Дело в том, что при использовании последовательного интерфейса контроллер не позволяет читать данные из видеопамяти. Поэтому невозможно делать обновление изображения по принципу «чтение-модификация-запись». Контроллер поддерживает разные режимы адресации видеопамяти, которые можно задавать при инициализации дисплея. Но всегда адресация по вертикали делается с точностью до байта (здесь это называется Page). Если выводим что-то на дисплей, что по высоте занимает меньше байта, то перезаписывается весь байт. Например, если выводим строчку текста, которая затрагивает по вертикали только часть байта, оставшуюся часть нельзя использовать для вывода следующей строчки – будет стерта нижняя часть предыдущей. Приходится распределять экран таким образом, чтобы отдельные объекты размещались в отдельных байтах. Это накладывает существенные ограничения на дизайн интерфейса.

Конечно, такую проблему легко решить – в памяти микроконтроллера надо выделить буфер, равный по размеру видеопамяти. Сначала рисовать там, а потом копировать буфер в память дисплея (весь, или только изменившиеся байты). Но для младших микроконтроллеров это не всегда возможно из-за недостатка ОЗУ. Для ATmega88 и дисплея 128 х 32 буфер использовать можно, но уже для дисплея 128 х 64 это станет невозможным, так как буфер займет всё ОЗУ микроконтроллера.

Обидно, что данную проблему можно было очень легко обойти на этапе проектирования ASIC контроллера дисплея. Достаточно было для адресации по вертикали использовать не байты (Page), а строки. Т.е. границы блока, подлежащего обновлению, задавать с точностью до пикселя. Передаваться будут целые байты, как обычно, но те биты, которые лежат за границей блока, будут маскироваться и не будут записываться в видеопамять. В итоге видеопамять за пределами блока никогда не будет испорчена, даже если границы блока проходят внутри байта. Но, увы, здесь этого нет.

Для данного проекта, когда надо выводить фактически только одну строку, такой изъян адресации помешал не сильно. Но если потребуется выводить что-то более сложное, надо либо брать процессор с ОЗУ побольше, либо придумывать какие-то хитрости с обновлением дисплея.

В целом OLED-дисплей понравился, он дает контрастную картинку с очень хорошими углами обзора. Дисплей с диагональю побольше выглядит еще лучше, надо будет в будущем сделать на нем какой-нибудь проект. Единственный вопрос – это срок службы таких дисплеев. Но и тут всё не так плохо, если судить по имеющимся тестам. Да и не все устройства должны работать круглосуточно.

Подключение датчика TOF050C при питании процессора 3.3 В не вызывает проблем. Логический уровень выхода INT согласуется непосредственно. Вход SHUT тоже можно подключить к процессору напрямую – превышение 3.3 В над 2.8 В недостаточно для открывания защитных диодов. Но я решил на всякий случай использовать выход с открытым стоком – так правильней.

Инициализация микросхемы VL6180X – это вообще сущий ад. Ради единичного и не слишком важного проекта изучать 87-страничный datasheet не совсем уместно. Кроме datasheet, есть еще User manual UM1983 «VL6180X proximity, gesture and ambient light sensing (ALS) module », DT0035, DT0037 и другие документы. А еще есть Application note AN4545 «VL6180X basic ranging application note» где приведена готовая таблица магических заклинаний, которые надо по I2C передать внутрь микросхемы, чтобы она ожила. К счастью, магия сработала, подробно разбираться с вопросом не пришлось. Это ведь не OLED-дисплей, который может быть полезен и для других проектов. Датчик расстояния вряд ли придется еще когда-либо использовать, глубокие знания тут скорее окажутся бесполезными. Как бы то ни было, макет с датчиком и дисплеем ожил и начал показывать расстояние.


Некоторые странности при работе датчика все-таки были обнаружены. При отладке питал конструкцию от лабораторного БП. Когда ее подключал к включенному заранее БП, все работало нормально. Но когда сначала подключал, а потом включал БП, то из датчика постоянно стал считываться код FFh. Чтобы разобраться, в чем дело, считал значение регистра STATUS. При ошибке считался код 11h (17), что означает ошибку «VCSEL Continuity Test». В норме STATUS читается как 03h. Вероятно, из-за медленного нарастания напряжения питания перестал срабатывать внутренний сброс микросхемы VL6180X. Пришлось задействовать сигнал SHUT, который по умолчанию выполняет функцию сброса микросхемы. Чего в начале я делать не хотел, думал вообще обойтись подключением только двух сигналов – SDA и SCL.

Шина I2C на скорости 400 кГц нормально не заработала, при чтении возникали ошибки. Но на скорости 200 кГц все работало нормально, так и оставил.

При переходе из однократного режима в циклический изредка были зависания датчика, тогда показания замирали. Похоже, по какой-то причине переставал приходить сигнал прерывания. Для защиты от такой ситуации добавил таймер на 100 мс: если прерывание за это время не поступило, вызывается инициализация модуля. Больше зависаний не видел.

Для калибровки показаний датчика служит значение Offset. Процедура калибровки описана в datasheet. Заводское значение Offset записано в энергонезависимой памяти (NVM) и считывается после включения питания. Если я делаю свою калибровку, то, по идее, я могу перезаписать значение в NVM своим значением. Можно ли это сделать, и как – я так и не понял. Плюнул и сохраняю Offset в EEPROM микроконтроллера.

После устранения найденных шероховатостей, можно рисовать окончательную принципиальную схему. У меня она получилась такой:


Питание устройства задумывалось от внешнего БП через разъем. Можно было, конечно, поставить аккумулятор, но мне автономность не нужна. Показания дальномера планировалось не только выводить на дисплей, но и считывать на компьютер через разъем USB. А раз так, то желательно предусмотреть питание и от него. На моей схеме питание от двух источников суммируется через сдвоенный диод VD1. При питании от USB диод шунтируется транзистором VT1 для уменьшения падения напряжения. Эта мера не сильно нужна при питании 3.3 В, для стабилизатора хватит входного напряжения и с учетом падения на диоде. Но данное решение осталось от первоначальной задумки питать процессор напряжением 5 В, решил транзистор оставить.

Теперь надо выбрать корпус и разработать конструктив. В качестве корпуса взял давно купленный на Aliexpress алюминиевый профиль. Плата задвигается в него на салазках, никакого крепления не требуется. Размеры платы получились 57 х 40.5 мм. Плату изготовил с помощью ЛУТ. Плата получилась почти односторонней, вторая сторона залита земляным полигоном, и на ней есть лишь две дорожки питания и одна дорожка для подключения кнопки.


Датчик крепится к передней панели винтами и подключается к плате через разъем. В плату датчика впаяны прямые штырьки PLS. Ответная часть – разъем PBS, который размещается в вырезе платы и припаивается к площадкам на SMD-манер. На фотографии платы в районе этого разъема видны перемычки. Дело в том, что первоначально вырез в плате не планировался, а разъем должен был лежать на поверхности платы. При этом датчик должен был установлен немного выше середины передней панели. Но чувство прекрасного взяло верх, датчик был врезан точно в центр передней панели, а разъем пришлось опустить, сделав вырез. При этом дорожки, которые проходили снизу платы на месте выреза, пришлось восстановить перемычками. Но это внутри, а снаружи все красиво и симметрично.

На задней панели расположен разъем питания, разъем USB и одна кнопка. Для кнопки придумал функцию – переключение абсолютных и относительных измерений. При включении относительных на экране загорается надпись «REL».

Дисплей вставляется в разъем сверху, дополнительно он опирается на две пластиковые стойки с резьбой М2. При разработке платы надо учитывать тот факт, что физический центр активной области дисплея не совпадает с центром платы модуля.


Собранная плата сразу заработала, ведь прошивка была заранее отлажена на макете. Датчик нормально показывает расстояния до 170 – 180 мм, хоть в datasheet гарантируют только до 100 мм. Расстояние представлено однобайтным числом, т.е. может быть от 0 до 255 мм с дискретностью 1 мм. В документе User manual UM1876 «Getting started with VL6180X proximity, gesture, ambient light sensor software expansion for STM32Cube» описана возможность увеличения шкалы расстояний датчика ценой уменьшения разрешающей способности, чего нет в datasheet. Можно включить масштабирование шкалы в заданное число раз: 1, 2 или 3. Но за ненадобностью эту возможность я не проверял.


Для компьютера написал простейшее приложение, которое позволяет выводить показания датчика, а также проводить его калибровку. Калибровка сохраняется в EEPROM микроконтроллера и используется в дальнейшей автономной работе.


Откалибровал датчик по методике, изложенной в datasheet. Там требуется на расстоянии 50 мм расположить поверхность с коэффициентом отражения 88%. На практике коэффициент отражения поверхности влияет слабо, это требование можно не соблюдать. Если показания находятся в пределах ±3 мм, то считается, что калибровка не требуется. В других случаях надо обнулить Offset, провести 10 измерений расстояния, найти среднее значение, и по нему вычислить новое значение Offset.


Осталось вырезать окно для индикатора в профиле и изготовить стекло. Но сначала надо это стекло выбрать. Цвет свечения индикатора – холодный белый, сильно отдающий синевой. Хочется иметь более приятный цвет свечения, чего можно добиться с помощью светофильтра. Больше всего понравилось красное оргстекло, оно дает янтарный цвет свечения, который называется красивым словом Amber. Но это стекло слишком прозрачное, пришлось взять более темное стекло.


Вот так выглядит устройство в сборе:


Что можно сказать в качестве вывода? Модуль дальномера TOF050C работает, и работает неплохо. Но какого-то практического применения для него я не вижу. Как уже было сказано выше, это устройство делалось просто как источник коротких световых импульсов для проверки фотоприемников на работе. Измерение расстояния – это всего лишь приятный бонус.


Лично для меня в этом проекте гораздо интереснее OLED-дисплей. Он мне понравился, надо в будущем применить подобный в каком-нибудь другом проекте. Для этого куплены OLED-модули разных цветов и размеров.


Надо сказать, что проектировать интерфейс на графическом дисплее крайне трудоемко и неудобно. Если делать это сразу на микроконтроллере, то требуется большое количество перепрошивок при отладке, чтобы увидеть, как будет смотреться тот или иной вариант экрана. Для упрощения разработки надо на компьютере написать эмулятор такого дисплея, чтобы с комфортом разрабатывать интерфейс, а потом просто перенести весть текст на Си, вместе с массивами картинок и шрифтами в микроконтроллер. Но это тоже кусок работы, требующий времени. На что именно надо в первую очередь тратить свое время – это тоже вопрос, и на его решение тоже уходит время.