LoginSignup
4
0

More than 3 years have passed since last update.

@naoppy(Naoppy)

I2C制御のLCDをRock64で動かせたけど罠が多かった話

Last updated at Posted at 2019-08-21

きっかけ

出先でシングルボードコンピュータにsshするとき、出先のネットワークでのipアドレスがわからず不便だった。
ipを確認するためだけにモニタを持ち運ぶのは不可能なので、起動時にLCDにipを表示するか～ということでやってみた。

ハードウェアについてはまるっきりの初心者です。

ハードの準備

LCD

今回購入したLCDはこちら。画面サイズは20x4、5V駆動にした。
最初からI2Cインターフェースが半田付けされているタイプなので、はんだ付けが苦手な私にぴったりだった。
20x4 キャラクタLCDディスプレイモジュール／I2C(IIC,TWI)シリアルインタフェース／バックライト付き／HD44780コントローラ(2004 LCD 5V青)

ジャンパー線

I2Cで制御する場合、たったの4本しか必要ない。
今回は制御に使うRock64のGPIOがオス、I2Cインターフェースもオスだったのでメス-メスのジャンパー線を使った。

3.3V-5Vコンバーター(任意)

LCDは3.3V駆動と5V駆動の二種類があり、GPIOの出力も3.3Vや5Vなどの種類がある。
異なる場合は論理レベルを相互変換するコンバーターが必要。
今回は使用しなかった。

ソフトの準備

モジュールファイルを編集

sudo vim /etc/modules

image.png
末尾に二行、このように追記すればOK
モジュールファイルを適応させるため再起動が必要。

必要なパッケージのインストール

sudo apt-get install python-smbus
sudo apt-get install python3-smbus
sudo apt-get install i2c-tools

これでi2cdetectやi2csetなどのコマンドを使ってi2c通信をできるようになります。

LCDディスプレイをつなぐ

GPIOに触る前にボードの電源を落としてください。

ここで大きな落とし穴があります！！！
Rock64 ハードウェア情報を参照すると、このように書いてあります。

Pins P3 and P5 are not configured as an i2c buss (no /dev/i2c-0).
Pins P27 and P28 operate as an i2c-buss, /dev/i2c-1, including pull-up resistors 2.2kΩ. Address 0x18 is reserved for the PMIO but others can be used.

より、Rock64の場合、I2C通信に使うGPIOは27, 28ピンでなくてはなりません。私は3, 5ピンを使用しておりずっと悩んでいました。

I2Cインターフェースのピン4本とRock64のGPIOの対応図です。ラズパイやその他の方はGPIOピンを確認して読み替えてください。

IC2インターフェース GPIO Rock64のピン番号
GND GND 6, 9, 14, 20, 25, 30, 34, 39など
VCC VCC5V 2, 4
SDA I2C-SDA 27
SCL I2C-SCL 28

　　

スレーブアドレスを探す

I2C通信では制御される機器（スレーブ）は機器固有のアドレスを持っています。今回LCDのI2Cインターフェースとして接続されているPCF8574Tがスレーブになります。PCF8574Tのデータシートよりスレーブアドレスは0x27となるそうですが、ちゃんと確かめる必要があります。

まずI2Cのバスを見つけます。

rock64@rock64:~$ i2cdetect -l
i2c-1   unknown         rk3x-i2c                                N/A
i2c-4   unknown         DesignWare HDMI                         N/A

i2c-1とi2c-4がヒットしたので、それぞれに対して調べていきます。

rock64@rock64:~$ sudo i2cdetect -y 1
     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:          -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- UU -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- 27 -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- --
rock64@rock64:~$ sudo i2cdetect -y 4
     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:          -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: 30 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- --

UUと表示されているものはCPUなどに使われてるやつなので関係ないです。この場合LCDのアドレスはバス1の0x27、バス4の0x30のどちらかということがわかります。

データシートと突き合わせてLCDのスレーブアドレスが0x27だとわかったので、さっそくプログラミングをしていきましょう。

とりあえずLCDを点灯させるプログラム

wget http://osoyoo.com/driver/i2clcda.py
sudo python i2clcda.py

このプログラムのIC2_ADDRの部分を自分のLCDのスレーブアドレスにして、IC2_WIDTHを自分の使っているLCDのサイズにすれば動くはずです。
I2Cを使うのでsudoを付ける必要があります。
上手く表示されない場合、I2Cインターフェースの裏の、画面の濃度を調整するツマミをドライバーで回すと文字が見えるようになるかもしれません。

ipを表示するやつ

ソースコード貼り付けちゃいます。
このコードは20x4のLCDで動くことを想定しているので、それ以外のサイズの場合は表示する文字列を弄ってください。

get_address.py
import uuid
import subprocess
import re


def get_mac_address():
    node = uuid.getnode()
    mac = uuid.UUID(int=node)
    addr = mac.hex[-12:]
    addr_with_minus = "-".join([(i + j) for (i, j) in zip(addr[::2], addr[1::2])])
    return addr_with_minus


def get_ip_address():
    proc = subprocess.check_output(["ifconfig", "eth0"])
    proc = str(proc)
    pattern = r'(?<![\.\d])(?:\d{1,3}\.){3}\d{1,3}(?![\.\d])'
    repatter = re.compile(pattern)
    for stri in proc.splitlines():
        if "inet " in stri:
            result = repatter.search(stri)
            return result.group()
        else:
            continue
i2clcd.py
import smbus
import time

# Define some device parameters
I2C_ADDR = 0x27  # I2C device address, if any error, change this address to 0x3f
LCD_WIDTH = 20  # 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_ON = 0x08  # On
LCD_BACKLIGHT_OFF = 0x00  # Off
LCD_BACKLIGHT = LCD_BACKLIGHT_ON

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()

    import get_address
    board_mac_addr = get_address.get_mac_address()
    board_ip_addr = get_address.get_ip_address()

    while True:
        # Send some test
        lcd_string("Thank you for >", LCD_LINE_1)
        lcd_string("watching my work!", LCD_LINE_2)
        lcd_string("Created by >", LCD_LINE_3)
        lcd_string("naoppy", LCD_LINE_4)

        time.sleep(4)

        # Send some more text
        lcd_string("This board is Rock64", LCD_LINE_1)
        lcd_string("ip: " + board_ip_addr, LCD_LINE_2)
        lcd_string("mac address:", LCD_LINE_3)
        lcd_string(board_mac_addr, LCD_LINE_4)

        time.sleep(4)


if __name__ == '__main__':
    try:
        main()
    except KeyboardInterrupt:
        pass
    finally:
        LCD_BACKLIGHT = 0x00
        lcd_byte(0x01, LCD_CMD)

こんな感じで動きます。

終わりに

ここまで読んでいただいてありがとうございました。
これからI2C制御のLCDで工作をする人の助けになれば幸いです。
この記事は中身がスカスカだったのでそのうちI2C通信について、HD44780 LCDについて、I2Cインターフェースについての記事を分割してあげようかなと思ってます。

4
0
0

Register as a new user and use Qiita more conveniently

  1. You get articles that match your needs
  2. You can efficiently read back useful information
  3. You can use dark theme
What you can do with signing up
Sign upLogin
4
0