Raspberry Pi で SSD1306 OLED ディスプレイにセンサーデータを表示する

📝 はじめに

Raspberry Pi に I2C 接続した SSD1306 OLED ディスプレイに、センサーデータやシステム情報を表示する方法を解説します。

対象読者

• Raspberry Pi で小型ディスプレイを活用したい人
• ヘッドレス環境でのデバッグ・監視方法を知りたい人

前提条件

• Raspberry Pi の I2C が有効化済み
• Python 3.10 以上

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🎯 背景・動機

IoT センサーシステムを運用する中で、現場での確認が面倒（毎回 PC を開く必要がある）、ネットワーク接続前のデバッグが困難という課題がありました。小型の OLED ディスプレイを追加することで、ローカル表示機能を実装しました。

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🛠️ 手順

1. ハードウェア接続

SSD1306 OLED ディスプレイを I2C バスに接続します。

SSD1306	Raspberry Pi
VCC	3.3V (Pin 1)
GND	GND (Pin 6)
SDA	GPIO 2 / SDA (Pin 3)
SCL	GPIO 3 / SCL (Pin 5)

ディスプレイ仕様: 128 x 64 ピクセル、モノクロ、I2C アドレス: 0x3C

i2cdetect -y 1 で 0x3c に認識されることを確認します。

2. 必要なライブラリ

[tool.poetry.dependencies]
adafruit-blinka = "^8.47.0"
adafruit-circuitpython-ssd1306 = "^2.12.15"
pillow = "^10.0.0"

3. OLED ディスプレイクラスの実装

import logging
logger = logging.getLogger(__name__)

class OLEDDisplay:
    def __init__(self, address=0x3c, width=128, height=64):
        self.address = address
        self.width = width
        self.height = height
        self.display = None
        self.is_available = False

    def init_display(self):
        try:
            import board
            import adafruit_ssd1306

            i2c = board.I2C()
            self.display = adafruit_ssd1306.SSD1306_I2C(
                self.width, self.height, i2c, addr=self.address
            )
            self.display.fill(0)
            self.display.show()
            self.is_available = True
            return True
        except Exception as e:
            logger.warning(f'OLED 初期化失敗: {e}')
            return False

    def clear(self):
        if self.is_available and self.display:
            self.display.fill(0)
            self.display.show()

4. Pillow を使った画像描画

SSD1306 は Pillow の Image オブジェクトを直接表示できます。

def show_sensor_data(self, temperature, humidity):
    if not self.is_available:
        return

    from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont

    # 128x64 の白黒画像を作成
    image = Image.new("1", (self.width, self.height))
    draw = ImageDraw.Draw(image)

    try:
        font_large = ImageFont.truetype(
            "/usr/share/fonts/truetype/dejavu/DejaVuSans-Bold.ttf", 20
        )
        font_label = ImageFont.truetype(
            "/usr/share/fonts/truetype/dejavu/DejaVuSans.ttf", 12
        )
    except:
        font_large = font_label = ImageFont.load_default()

    # センサーデータを描画
    draw.text((0, 10), "Temp:", font=font_label, fill=255)
    draw.text((55, 10), f"{temperature:.1f}C", font=font_large, fill=255)

    draw.text((0, 40), "Humid:", font=font_label, fill=255)
    draw.text((55, 40), f"{humidity:.1f}%", font=font_large, fill=255)

    # ディスプレイに表示
    self.display.image(image)
    self.display.show()

5. システム情報の表示

def show_system_info(self, hostname, ip_address=None):
    if not self.is_available:
        return

    from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont

    image = Image.new("1", (self.width, self.height))
    draw = ImageDraw.Draw(image)

    try:
        font = ImageFont.truetype(
            "/usr/share/fonts/truetype/dejavu/DejaVuSans-Bold.ttf", 18
        )
    except:
        font = ImageFont.load_default()

    draw.text((5, 15), hostname[:20], font=font, fill=255)
    if ip_address:
        draw.text((5, 43), ip_address, font=font, fill=255)

    self.display.image(image)
    self.display.show()

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🚨 つまずきポイント

フォントが見つからない

Docker コンテナ内ではフォントがない場合があります。Dockerfile に追加するか、フォールバック処理を実装します。

RUN apt-get install -y fonts-dejavu-core

ディスプレイが点灯しない

• I2C アドレスを確認（0x3C または 0x3D の場合がある）
• 配線を確認（特に VCC/GND）

文字がはみ出る

128x64 ピクセルの制約内でレイアウトを設計します。hostname[:20] のように文字数制限を設けましょう。

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📈 まとめ

• ヘッドレス環境でのデバッグが改善: IP アドレスやセンサー状態を即座に確認可能
• Pillow を使った柔軟な描画: テキスト、図形を自由に配置
• フェイルセーフの重要性: is_available フラグでディスプレイ未接続でもシステム動作継続