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.. _py_lcd:

1.1.7 I2C LCD1602
======================

前書き
------------------

LCD1602は文字型液晶ディスプレイで、32（16 * 2）文字を同時に表示できる。

部品
-------------------

.. image:: media/list_i2c_lcd.png

原理
-----------

**I2C LCD1602**

ご存知のように、LCDやその他のディスプレイはマンマシンの相互作用を大幅に強化するが、共通の弱点を共有している。
それらがコントローラーに接続されると、外部ポートがあまりないコントローラーの複数のIOが占用される。
また、コントローラーの他の機能も制限される。したがって、この問題を解決するために、I2Cバスを備えたLCD1602が開発された。

.. image:: img/i2c_lcd1602.png

**I2C通信**

I2C（アイ・スクエアド・シー）バスは、一つマスターデバイス（または複数のマスターデバイス）と単一または複数のスレーブデバイス間の通信用の非常に強力なバスである。

I2Cメインコントローラーを使用して、IOエクスパンダー、各種センサー、EEPROM、ADC/DACなどを制御できる。
これらはすべて、ホストの2つのピン、シリアルデータ（SDA1）ラインとシリアルクロックライン（SCL1）によってのみ制御される。

回路図
---------------------

============ ========
T-Board Name physical
SDA1         Pin 3
SCL1         Pin 5
============ ========

.. image:: media/schematic_i2c_lcd.png


実験手順
-----------------------------

ステップ1： 回路を作る。

.. image:: media/image96.png
    :width: 800



ステップ2： I2Cをセットアップします（ :ref:`i2c_config` 。I2Cを設定している場合は、このステップをスキップしてください。）

C言語ユーザー向け
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

ステップ3： ディレクトリを変更する。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/c/1.1.7/

ステップ4： コンパイルする。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    gcc 1.1.7_Lcd1602.c -lwiringPi

ステップ5： 実行する。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo ./a.out

コードの実行後、LCDに「Greetings」、「SunFounderから」が表示される。

.. note::

    コードと配線に問題がないのに LCD に内容が表示されない場合は、背面のポテンショメータをひねってみてください。


**コード**

.. code-block:: c

    #include <stdio.h>
    #include <wiringPi.h>
    #include <wiringPiI2C.h>
    #include <string.h>

    int LCDAddr = 0x27;
    int BLEN = 1;
    int fd;

    void write_word(int data){
        int temp = data;
        if ( BLEN == 1 )
            temp |= 0x08;
        else
            temp &= 0xF7;
        wiringPiI2CWrite(fd, temp);
    }

    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) << 4;
        buf |= 0x04;			// RS = 0, RW = 0, EN = 1
        write_word(buf);
        delay(2);
        buf &= 0xFB;			// Make EN = 0
        write_word(buf);
    }

    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) << 4;
        buf |= 0x05;			// RS = 1, RW = 0, EN = 1
        write_word(buf);
        delay(2);
        buf &= 0xFB;			// Make EN = 0
        write_word(buf);
    }

    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);
    }

    void clear(){
        send_command(0x01);	//clear Screen
    }

    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 main(){
        fd = wiringPiI2CSetup(LCDAddr);
        init();
        write(0, 0, "Greetings!");
        write(1, 1, "From SunFounder");
    }

**コードの説明**

.. code-block::

    void write_word(int data){……}
    void send_command(int comm){……}
    void send_data(int data){……}
    void init(){……}
    void clear(){……}
    void write(int x, int y, char data[]){……}

これらの関数は、I2C LCD1602オープンソースコードを制御するために使用される。
これにより、I2C LCD1602を簡単に使用できる。
これらの関数の中で、 ``init()`` は初期化に使用され、 ``clear()`` は画面の消去に使用され、 ``write()`` は表示内容の書き込みに使用され、
他の関数は上記の関数をサポートする。

.. code-block:: c

    fd = wiringPiI2CSetup(LCDAddr);

この関数は指定されたデバイスシンボルでI2Cシステムを初期化する。関数のプロトタイプ：

.. code-block:: c

    int wiringPiI2CSetup(int devId);

パラメーターdevIdはI2Cデバイスのアドレスであり、i2cdetectコマンド（付録を参照）で見つけることができ、I2C LCD1602のdevIdは通常0x27である。

.. code-block:: c

    void write(int x, int y, char data[]){}

この関数では、 ``data[]`` はLCDにプリントされる文字であり、パラメーターxとyはプリントの位置を決定する（行y + 1、列x + 1はプリントされる文字の開始位置である）。

Python言語ユーザー向け
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

ステップ3： ディレクトリを変更する。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/python/

ステップ4： 実行。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo python3 1.1.7_Lcd1602.py

コードの実行後、LCDに「Greetings」、「SunFounderから」が表示される。

.. note::

    * ``FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1'`` というエラーが発生した場合は、 :ref:`i2c_config` を参照して I2C を有効にする必要があります。
    * ``ModuleNotFoundError: No module named 'smbus2'`` エラーが発生した場合は、 ``sudo apt install python3-smbus2`` を実行してください。
    * ``OSError: [Errno 121] Remote I/O`` というエラーが発生した場合は、モジュールの配線が間違っているか、モジュールが破損しています。
    * コードと配線に問題がないのに LCD に内容が表示されない場合は、背面のポテンショメータをひねってみてください。


**コード**

.. note::

   以下のコードを **変更/リセット/コピー/実行/停止** できます。 ただし、その前に、 ``davinci-kit-for-raspberry-pi/python`` のようなソースコードパスに移動する必要があります。 
    
.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

    import LCD1602
    import time

    def setup():
        LCD1602.init(0x27, 1)	# init(slave address, background light)
        LCD1602.write(0, 0, 'Greetings!!')
        LCD1602.write(1, 1, 'from SunFounder')
        time.sleep(2)

    def destroy():
        LCD1602.clear()

    if __name__ == "__main__":
        try:
            setup()
        except KeyboardInterrupt:
            destroy()


**コードの説明**

.. code-block:: python

    import LCD1602

このファイルはI2C LCD1602を制御するためのオープンソースファイルである。I2C LCD1602を簡単に使用できる。

.. code-block:: python

    LCD1602.init(0x27, 1) 

この関数は指定されたデバイスシンボルでI2Cシステムを初期化する。最初のパラメーターはI2Cデバイスのアドレスで、i2cdetectコマンドで検出できる（詳細については付録を参照してください）。I2C LCD1602のアドレスは通常0x27である。

.. code-block:: python

    LCD1602.write(0, 0, 'Greetings!!')

コードの実行後、LCDに「Greetings」、「SunFounderから」が表示される。

現象画像
--------------------------

.. image:: media/image97.jpeg