Raspberry Pi スターターキット第13回:I2C 1602 LCD

正規のオンライン小売業者:

• 紹介
• ハードウェアの準備
• ソフトウェアの準備
• 実験原理
• ハードウェアのセットアップ
• ソフトウェア
• C言語ユーザー向け
• Python 言語ユーザー向け

紹介

このレッスンでは、Raspberry Piを使用してIIC（時にはI2Cとも呼ばれる）1602 LCDを制御する方法を紹介します。

ハードウェアの準備

1 * Raspberry Pi
1 * ブレッドボード
1 * IIC 1602 LCD（16 x 2文字）
数本のジャンパーワイヤー

数本のジャンパーワイヤー

注：このレッスンでは、PC上のPuTTyを介してRaspberry Piをリモートで制御します。Raspberry Piの設定方法については、レッスン1：Raspberry Piの入門をご覧ください。

動作原理

この1602 LCDディスプレイは、16（各行）x 2（行）の文字を表示できます。一般的に、LCD 1602には並列ポートがあり、多くのGPIOピンを占有します。この1602 LCDは、PCF8574
PCF8574ICチップを使用したI2C通信インターフェイスを備えています。これは、データ表示を2本のワイヤーで実現できることを意味します。

IIC 1602 LCDをPiに配線するには、以下の接続図に従ってください。

注：SDA 1はBCM 2、SCL 1はBCM 3です。GPIO＃の詳細については、レッスン2を読んでください。これらの2つのピンは通常、外部デバイスとのシリアルデータの交換に使用されます。

ハードウェアの設定：

サンプルコード

IIC 1602 LCDを使用するには、まずI2Cポートを有効にする必要があります。以下の手順に従ってください。

1) IICをオープンする

sudo  nano  /boot/config.txt

/boot/config.txtファイルを開き、コード行「dtparam = i2c_arm」を見つけ、その行の前に#記号があるかどうかを確認し、それをコメント解除します（この行の前の#を削除します）。そして、行の最後が「on」であることを確認し、最終的にコードは次のようになります：

Ctrl + Xを押し、修正したファイルを保存するために「Y」と入力してください。

2) モジュールをロードする

sudo nano /etc/modules

/etc/modulesファイルを開き、以下の2行を追加します。

i2c-bcm2708
i2c-dev

Ctrl + Xを押し、修正したファイルを保存するために「Y」と入力してください。

3) i2c pythonライブラリとsmbusをインストールする

sudo apt-get install -y python-smbus i2c-tools

今すぐPiを再起動します

reboot

4) 次のコマンドを入力してライブラリが正常にインストールされたかを確認します。

lsmod | grep i2c

正常にインストールされた場合、端末は以下のようなメッセージを表示します。そうでない場合は、前述の手順を繰り返してください。

5) i2c 検出を使用して i2c バスに接続されているコンポーネントを確認する

sudo i2cdetect -y 1

または古い Raspberry Pi のポート 0

sudo i2cdetect -y 0

コマンドを実行すると、下記のような表が表示され、接続されているデバイスがあればそのアドレスが表示されます。以下では、デバイスがi2cバスに接続され、そのアドレスが0x3fを使用していることが分かります。

注意：上記のコードライン5はLCD I2Cアドレスを定義するためのものです。LCDが正しく表示されない場合は、0x3fの値を0x27に変更する必要があるかもしれません。

C言語を使用する場合は、以下の手順に従ってください。
:

1) 次のターミナルコマンドを入力して、サンプルコードをダウンロードします。

cd  ~

sudo  wget http://osoyoo.com/driver/pi3_start_learning_kit_lesson_13/i2c1602_lcd.c

サンプルコードファイルをカスタマイズする場合は、次のコマンドを入力してソースコードを編集することができます。
sudo nano  i2c1602_lcd.c

2)コードをコンパイルします。

gcc   -Wall   -o  i2c1602_lcd   i2c1602_lcd.c    -lwiringPi

3) プログラムを実行します。

sudo  ./i2c1602_lcd

4) 実行結果

プログラムを実行すると、ターミナルにメッセージが表示され、同時にLCD画面にもメッセージが表示されます。

注意：LCDのコントラストは、LCDの裏側にあるポテンショメーターを時計回りまたは反時計回りに回して、文字がはっきり表示されるまで調整できます。

C 言語のソースコードとコメント：

#include < stdio.h>
#include < wiringPi.h>
#include < wiringPiI2C.h>
#include < string.h>
int LCDAddr = 0x3f;//I2c address of LCD, some LCD i2c address might be 0x27
int BLEN = 0;//1--open backlight.0--close backlight
int fd;//linux file descriptor
//send an  16 bits data to LCD buffer
void write_word(int data){
    int temp = data;
    if ( BLEN == 1 )
        temp |= 0x08;
    else
        temp &= 0xF7;
    wiringPiI2CWrite(fd, temp);
}
//send control command to lcd
void send_command(int comm){
    int buf;
    // Send bit7-4 firstly
    buf = comm & 0xF0;
    buf |= 0x04;            // RS = 0, RW = 0, EN = 1
    write_word(buf);
    delay(2);
    buf &= 0xFB;            // Make EN = 0
    write_word(buf);
    // Send bit3-0 secondly
    buf = (comm & 0x0F) 
    buf |= 0x04;            // RS = 0, RW = 0, EN = 1
    write_word(buf);
    delay(2);
    buf &= 0xFB;            // Make EN = 0
    write_word(buf);
}
//send character to lcd
void send_data(int data){
    int buf;
    // Send bit7-4 firstly
    buf = data & 0xF0;
    buf |= 0x05;            // RS = 1, RW = 0, EN = 1
    write_word(buf);
    delay(2);
    buf &= 0xFB;            // Make EN = 0
    write_word(buf);
    // Send bit3-0 secondly
    buf = (data & 0x0F) 
    buf |= 0x05;            // RS = 1, RW = 0, EN = 1
    write_word(buf);
    delay(2);
    buf &= 0xFB;            // Make EN = 0
    write_word(buf);
}
//initialize the lcd
void init(){
    send_command(0x33); // Must initialize to 8-line mode at first
    delay(5);
    send_command(0x32); // Then initialize to 4-line mode
    delay(5);
    send_command(0x28); // 2 Lines & 5*7 dots
    delay(5);
    send_command(0x0C); // Enable display without cursor
    delay(5);
    send_command(0x01); // Clear Screen
    wiringPiI2CWrite(fd, 0x08);
}
//clear screen
void clear(){
    send_command(0x01); //clear Screen
}
//Print the message on the lcd
void write(int x, int y, char data[]){
    int addr, i;
    int tmp;
    if (x < 0) x = 0; if (x > 15) x = 15;
    if (y < 0) y = 0; if (y > 1)  y = 1;
    // Move cursor
    addr = 0x80 + 0x40 * y + x;
    send_command(addr);
    
    tmp = strlen(data);
    for (i = 0; i < tmp; i++){
        send_data(data[i]);
    }
}
void print_info()
{
    printf("\n");
    printf("|***************************|\n");
    printf("|    IIC 1602 LCD test      |\n");
    printf("| --------------------------|\n");
    printf("| | LCD |            | Pi   |\n");
    printf("| --------------------------|\n");
    printf("| | GND | connect to | GND  |\n");
    printf("| | VCC | connect to | 5V   |\n");
    printf("| | SDA | connect to | SDA.1|\n");
    printf("| | SCL | connect to | SCL.1|\n");
    printf("| --------------------------|\n");
    printf("|                     OSOYOO|\n");
    printf("|***************************|\n");
    printf("Program is running...\n");
    printf("Press Ctrl+C to end the program\n");
}
int main(){
    //init I2C, assign a buffer handler to variable fd
    fd = wiringPiI2CSetup(LCDAddr);
    init();
    print_info();
    write(0, 0, "Hi man.Welcome ");
    write(0, 1, "to osoyoo.com");
    delay(3000);
    clear();
    while(1){
        write(0,0,"This is Lesson13");
        write(0,1,"IIC LCD Test");
        delay(1000);
    }
    return 0;
}

Python言語を使用する場合は、以下の手順に従ってください。

1) 次のコマンドを入力して、osoyooからPythonコードをダウンロードします。

cd  ~

sudo  wget http://osoyoo.com/driver/pi3_start_learning_kit_lesson_13/i2c1602_lcd.py

ターミナルで次のコマンドを入力して、i2c1602_lcd.pyファイルを開きます。

sudo nano i2c1602_lcd.py

以下のようなコードラインを検索し、アドレスを正しいI2Cアドレスに変更します。この例では、I2Cアドレスは0x3Fです。

2) プログラムを実行します。

sudo  python  ./i2c1602_lcd.py

3)実行結果

プログラムを実行すると、ターミナルにメッセージがコードとして表示され、同時にLCD画面にもメッセージが表示されます。

注意：LCDのコントラストは、文字がはっきり表示されるまでポテンショメーターを時計回りまたは反時計回りに回して調整できます。

Pythonのサンプルコード解析：

import smbus
import time

# Define some device parameters
I2C_ADDR  = 0x3F # I2C device address, if any error, change this address to 0x27
LCD_WIDTH = 16   # Maximum characters per line

# Define some device constants
LCD_CHR = 1 # Mode - Sending data
LCD_CMD = 0 # Mode - Sending command

LCD_LINE_1 = 0x80 # LCD RAM address for the 1st line
LCD_LINE_2 = 0xC0 # LCD RAM address for the 2nd line
LCD_LINE_3 = 0x94 # LCD RAM address for the 3rd line
LCD_LINE_4 = 0xD4 # LCD RAM address for the 4th line

LCD_BACKLIGHT  = 0x08  # On
#LCD_BACKLIGHT = 0x00  # Off

ENABLE = 0b00000100 # Enable bit

# Timing constants
E_PULSE = 0.0005
E_DELAY = 0.0005

#Open I2C interface
#bus = smbus.SMBus(0)  # Rev 1 Pi uses 0
bus = smbus.SMBus(1) # Rev 2 Pi uses 1

def lcd_init():
 # Initialise display
 lcd_byte(0x33,LCD_CMD) # 110011 Initialise
 lcd_byte(0x32,LCD_CMD) # 110010 Initialise
 lcd_byte(0x06,LCD_CMD) # 000110 Cursor move direction
 lcd_byte(0x0C,LCD_CMD) # 001100 Display On,Cursor Off, Blink Off 
 lcd_byte(0x28,LCD_CMD) # 101000 Data length, number of lines, font size
 lcd_byte(0x01,LCD_CMD) # 000001 Clear display
 time.sleep(E_DELAY)

def lcd_byte(bits, mode):
 # Send byte to data pins
 # bits = the data
 # mode = 1 for data
 #        0 for command

 bits_high = mode | (bits & 0xF0) | LCD_BACKLIGHT
 bits_low = mode | ((bits<<4) & 0xF0) | LCD_BACKLIGHT

 # High bits
 bus.write_byte(I2C_ADDR, bits_high)
 lcd_toggle_enable(bits_high)

 # Low bits
 bus.write_byte(I2C_ADDR, bits_low)
 lcd_toggle_enable(bits_low)

def lcd_toggle_enable(bits):
 # Toggle enable
 time.sleep(E_DELAY)
 bus.write_byte(I2C_ADDR, (bits | ENABLE))
 time.sleep(E_PULSE)
 bus.write_byte(I2C_ADDR,(bits & ~ENABLE))
 time.sleep(E_DELAY)

def lcd_string(message,line):
 # Send string to display

 message = message.ljust(LCD_WIDTH," ")

 lcd_byte(line, LCD_CMD)

 for i in range(LCD_WIDTH):
   lcd_byte(ord(message[i]),LCD_CHR)

def main():
 # Main program block

 # Initialise display
 lcd_init()

 while True:

   # Send some test
   lcd_string("Created by         <",LCD_LINE_1)
   lcd_string("Osoyoo.com        <",LCD_LINE_2) time.sleep(3) # Send some more text lcd_string("> Tutorial Url:",LCD_LINE_1)
   lcd_string("> https://osoyoo.com",LCD_LINE_2)

   time.sleep(3)

if __name__ == '__main__':

 try:
   main()
 except KeyboardInterrupt:
   pass
 finally:
   lcd_byte(0x01, LCD_CMD)