Raspberry + дисплей по I2C + Python

В данной статье мы подключим Модуль дисплея 1602 + I2C адаптер к нашей плате Raspberry Pi 2 - Model B

Для начала посмотрим на наш дисплей. К нему припаяна плата с микросхемой PCF8574AT, которая преобразует сигналы стандартной шины I²C в сигналы, понятные контроллеру дисплея. Для чего это сделано? А для того, чтобы не занимать больше десяти ножек разъёма GPIO платы Raspberry, а обойтись всего двумя сигнальными проводами и двумя проводами питания.

Будьте осторожны! Уровни сигналов платы Raspberry составляют 3,3 В, а дисплея - 5 В. Поэтому если вы подключите дисплей напрямую к плате, что-нибудь обязательно сгорит.

Чтобы этого не произошло, потребуется использовать преобразователь уровней с 3,3 В до 5 В:

Порядок подключения преобразователя:

Следующий шаг - включение и настройка интерфейса I²C в ОС нашей Raspberry

Запустим утилиту настроек Raspberry

sudo raspi-config

Переходим к пункту "8 Advanced Options", выбираем "A7 I2C", а затем "Yes".

Утилита запросит, хотите ли вы включить интерфейс, выберите "Yes" и "Ok".

Далее на вопрос загружать-ли модуль по умолчанию выбираем "Yes", затем "Ok" и "Finish" для возврата в командную строку.

Отредактируем файл модулей

sudo nano /etc/modules

и добавим в него две строки

i2c-bcm2708
i2c-dev

Нажмите Ctrl-X, Y и Enter для сохранения файла и выхода.

Установка утилит

Для облегчения отладки и возможности использования интерфейса I²C в языке Python мы можем установить модули python-smbus и i2c-tools:

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

Выключаем компьютер

sudo halt

Проверим работу интерфейса I²C

После подключения дисплея к Raspberry проверим работу интерфейса. Это можно сделать при помощи команды i2cdetect, которая выдаёт список всех доступных устройств на шине I²C:

sudo i2cdetect -y 0

для плат rev. 1 (B Rev 1)

или

sudo i2cdetect -y 1

для плат rev. 2 (A, B Rev 2 или B+)

Результат выполнения команды:

Результат выполнения команды i2cdetect

На картинке видно, что к нашей плате Raspberry PI подключено три устройства:

• дисплей с адресом #27
• микросхема AT24C32 памяти EEPROM с адресом #50
• часы реального времени DS1307 с адресом #68. Отметка "UU" означает, что данный адрес в настоящий момент используется.

У вас могут быть указаны другие адреса: #28, #24 или любой другой. Проверить какой именно адрес занимает ваш дисплей можно отключив его от платы Raspberry и запустив ещё раз команду i2cdetect.

Python: первый скрипт

Запустим следующий файл

#!/usr/bin/python
#--------------------------------------
#    ___  ___  _ ____
#   / _ \/ _ \(_) __/__  __ __
#  / , _/ ___/ /\ \/ _ \/ // /
# /_/|_/_/  /_/___/ .__/\_, /
#                /_/   /___/
#
#  lcd_i2c.py
#  LCD test script using I2C backpack.
#  Supports 16x2 and 20x4 screens.
#
# Author : Matt Hawkins
# Date   : 20/09/2015
#
# http://www.raspberrypi-spy.co.uk/
#
# Copyright 2015 Matt Hawkins
#
# This program is free software: you can redistribute it and/or modify
# it under the terms of the GNU General Public License as published by
# the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
# (at your option) any later version.
#
# This program is distributed in the hope that it will be useful,
# but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
# MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
# GNU General Public License for more details.
#
# You should have received a copy of the GNU General Public License
# along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
#
#--------------------------------------
import smbus
import time

# Define some device parameters
I2C_ADDR  = 0x27 # I2C device address - установка адреса устройства
LCD_WIDTH = 16   # Maximum characters per line - максимальное количество знаков в строке

# Define some device constants - определим некоторые константы
LCD_CHR = 1 # Mode - Sending data - отправка данных
LCD_CMD = 0 # Mode - Sending command - отправка команды

LCD_LINE_1 = 0x80 # LCD RAM address for the 1st line - адрес в RAM дисплея для первой строки
LCD_LINE_2 = 0xC0 # LCD RAM address for the 2nd line - адрес в RAM дисплея для второй строки
LCD_LINE_3 = 0x94 # LCD RAM address for the 3rd line - адрес в RAM дисплея для третье строки
LCD_LINE_4 = 0xD4 # LCD RAM address for the 4th line - адрес в RAM дисплея для четвёртой строки

LCD_BACKLIGHT  = 0x08  # On - подсветка включена
#LCD_BACKLIGHT = 0x00  # Off - подсветка выключена

ENABLE = 0b00000100 # Enable bit

# Timing constants - временные константы
E_PULSE = 0.0005
E_DELAY = 0.0005

#Open I2C interface - открытие интерфейса
#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 - инициализация
  lcd_byte(0x32,LCD_CMD) # 110010 Initialise - инициализация
  lcd_byte(0x06,LCD_CMD) # 000110 Cursor move direction - направление движения курсора
  lcd_byte(0x0C,LCD_CMD) # 001100 Display On,Cursor Off, Blink Off  - дисплей включён, курсор показывает, мигание курсора выключено
  lcd_byte(0x28,LCD_CMD) # 101000 Data length, number of lines, font size - длина данных, количество строк, размер шрифта
  lcd_byte(0x01,LCD_CMD) # 000001 Clear display - очистка дисплея
  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 - главный блок программы

  # Initialise display  - инициализируем дисплей
  lcd_init()

  while True:

    # Send some test - отправим на дисплей тестовые строки 
    lcd_string("RPiSpy         <",LCD_LINE_1)
    lcd_string("I2C LCD        <",LCD_LINE_2)

    time.sleep(3)

    # Send some more text - ещё текст
    lcd_string(">         RPiSpy",LCD_LINE_1)
    lcd_string(">        I2C LCD",LCD_LINE_2)

    time.sleep(3)

if __name__ == '__main__':

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

командой

sudo python lcd_i2c.py