Difference between revisions of "Matrix - I2C LCD1602 Keypad/zh"
From FriendlyELEC WiKi
(→与NanoPi M2连接使用) |
(→连接NanoPC-T2) |
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==工作原理== | ==工作原理== | ||
===MCP23017工作原理=== | ===MCP23017工作原理=== | ||
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* MCP23017器件为IIC总线扩展，带有串行接口的16位远程双向I/O端口。系统主器件可通过写入I/O配置位将I/O使能为输入或输出，每个输入输出的数据都保存在对应的输入输出寄存器中，它为高速IIC接口，有三个硬件地址引脚，最多可允许总线上连接8个器件，具有两个可配置的中断引脚INTA和INTB。 | * MCP23017器件为IIC总线扩展，带有串行接口的16位远程双向I/O端口。系统主器件可通过写入I/O配置位将I/O使能为输入或输出，每个输入输出的数据都保存在对应的输入输出寄存器中，它为高速IIC接口，有三个硬件地址引脚，最多可允许总线上连接8个器件，具有两个可配置的中断引脚INTA和INTB。 | ||
* I2C 写操作包括控制字节和寄存器地址序列，该序列后面跟随来自系统主器件的8 位数据和来自MCP23017 的应答（ACK）。该操作以主系统生成的停止（P）或重新启动（SR）条件结束。 | * I2C 写操作包括控制字节和寄存器地址序列，该序列后面跟随来自系统主器件的8 位数据和来自MCP23017 的应答（ACK）。该操作以主系统生成的停止（P）或重新启动（SR）条件结束。 | ||
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* 注意：LCD内置了192个常用字模，存放在CGROM，所以我们在显示字符A时可以直接写入“A”，此外LCD还有8个允许用户自定义的字符产生的RAM，称为CGRAM，这里由于没有涉及到所以不介绍，有兴趣的用户可以去了解一下。 | * 注意：LCD内置了192个常用字模，存放在CGROM，所以我们在显示字符A时可以直接写入“A”，此外LCD还有8个允许用户自定义的字符产生的RAM，称为CGRAM，这里由于没有涉及到所以不介绍，有兴趣的用户可以去了解一下。 | ||
| − | == | + | ==硬件连接== |
| − | + | ===连接NanoPi M1=== | |
| − | + | 参考下图连接模块：<br> | |
| − | + | [[File:Matrix-I2C_LCD1602_Keypad_nanopi_m1.jpg|frameless|600px|Matrix-I2C_LCD1602_Keypad_nanopi_m1]] | |
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| − | + | ===连接NanoPi 2=== | |
| − | + | 参考下图连接模块：<br> | |
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[[File:matrix-i2c_lcd1602_keypad_nanopi 2.jpg|frameless|600px|matrix-i2c_lcd1602_keypad_nanopi 2]] | [[File:matrix-i2c_lcd1602_keypad_nanopi 2.jpg|frameless|600px|matrix-i2c_lcd1602_keypad_nanopi 2]] | ||
| − | + | ===连接NanoPi M2 / NanoPi 2 Fire=== | |
| − | + | NanoPi M2和NanoPi 2 Fire的40 Pin引脚定义是一模一样的，所以它们操作Matrix配件的步骤是一样的，这里仅以NanoPi M2为例。<br> | |
| − | + | 参考下图连接模块：<br> | |
| − | + | [[File:Matrix-I2C_LCD1602_Keypad_nanopi_m2.jpg|frameless|600px|Matrix-I2C_LCD1602_Keypad_nanopi_m2]] | |
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| − | === | + | ===连接NanoPC-T2/NanoPC-T3=== |
| − | + | 由于NanoPC-T2跟NanoPC-T3的引脚是一样的，所以连接方式是一样的，这里仅以T2为例，参考下图连接模块：<br> | |
| − | + | [[File:Matrix-I2C_LCD1602_Keypad_NanoPC-T2.jpg|frameless|600px|Matrix-I2C_LCD1602_Keypad_NanoPC-T2]] | |
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连接说明： | 连接说明： | ||
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|} | |} | ||
| − | == | + | ==编译运行测试程序== |
| − | + | 启动开发板并运行Debian系统，进入系统后克隆Matrix代码仓库： | |
<syntaxhighlight lang="bash"> | <syntaxhighlight lang="bash"> | ||
| − | $ | + | $ apt-get update && apt-get install git |
| − | $ git | + | $ git clone https://github.com/friendlyarm/matrix.git |
</syntaxhighlight> | </syntaxhighlight> | ||
| + | 克隆完成后会得到一个名为matrix的目录。 | ||
| − | + | 编译并安装Matrix： | |
<syntaxhighlight lang="bash"> | <syntaxhighlight lang="bash"> | ||
| − | $ | + | $ cd matrix |
| − | $ make | + | $ make && make install |
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</syntaxhighlight> | </syntaxhighlight> | ||
| − | + | 运行测试程序： | |
<syntaxhighlight lang="bash"> | <syntaxhighlight lang="bash"> | ||
$ matrix-lcd1602_keypad | $ matrix-lcd1602_keypad | ||
| Line 416: | Line 101: | ||
运行效果如下：<br> | 运行效果如下：<br> | ||
[[File:matrix-lcd1602_keypad_result.png|frameless|600px|matrix-lcd1602_keypad_result]] <br> | [[File:matrix-lcd1602_keypad_result.png|frameless|600px|matrix-lcd1602_keypad_result]] <br> | ||
| − | 在LCD上默认会显示当前时间，按下F1键会显示IP地址，F2、F3、F4键的功能则由用户自行定义，按下F5键重新显示时间。 | + | 在LCD上默认会显示当前时间，按下F1键会显示IP地址，F2、F3、F4键的功能则由用户自行定义，按下F5键重新显示时间。<br> |
| + | 如果LCD上没有显示，则需要旋转模块上的可调电阻以调节字体颜色的深浅。 | ||
| − | == | + | ==代码说明== |
| + | 所有的开发板都共用一套Matrix代码，本模块的测试示例代码为matrix-i2c_lcd1602_keypad，内容如下: | ||
<syntaxhighlight lang="c"> | <syntaxhighlight lang="c"> | ||
int main(int argc, char ** argv) | int main(int argc, char ** argv) | ||
{ | { | ||
| − | int devFD; | + | int devFD, board; |
int keyValue = 0; | int keyValue = 0; | ||
int lastKeyValue = -1; | int lastKeyValue = -1; | ||
| Line 430: | Line 117: | ||
char curTime[TIME_STR_BUFSIZE]; | char curTime[TIME_STR_BUFSIZE]; | ||
char preTime[TIME_STR_BUFSIZE]; | char preTime[TIME_STR_BUFSIZE]; | ||
| − | + | int i2cDev = 0; | |
| − | if (( | + | |
| − | printf("Fail to init | + | if ((board = boardInit()) < 0) { |
| + | printf("Fail to init board\n"); | ||
return -1; | return -1; | ||
} | } | ||
| − | + | ||
| − | + | if (argc == 2) | |
| − | + | i2cDev = atoi(argv[1]); | |
| − | + | if ((devFD = LCD1602KeyInit(i2cDev)) == -1) { | |
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
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| − | if ((devFD = LCD1602KeyInit()) == -1) { | + | |
printf("Fail to init LCD1602\n"); | printf("Fail to init LCD1602\n"); | ||
return -1; | return -1; | ||
| Line 594: | Line 132: | ||
LCD1602KeyClear(devFD); | LCD1602KeyClear(devFD); | ||
printf("waiting key press...\n"); | printf("waiting key press...\n"); | ||
| − | |||
while (1) { | while (1) { | ||
keyValue = LCD1602GetKey(devFD); | keyValue = LCD1602GetKey(devFD); | ||
| Line 668: | Line 205: | ||
} | } | ||
</syntaxhighlight> | </syntaxhighlight> | ||
| − | + | API说明参考维基：[[Matrix API reference manual/zh|Matrix API reference manual]] <br> | |
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| − | + | ||
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| − | + | ||
==相关资料== | ==相关资料== | ||
[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21952b.pdf MCP23017.pdf] <br> | [http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21952b.pdf MCP23017.pdf] <br> | ||
[https://www.openhacks.com/uploadsproductos/eone-1602a1.pdf LCD1602.pdf] | [https://www.openhacks.com/uploadsproductos/eone-1602a1.pdf LCD1602.pdf] | ||
Latest revision as of 08:45, 10 November 2016
Contents
1 介绍
- 模块Matrix-I2C_LCD1602_Keypad让LCD1602显示更简单。
- 它由液晶显示屏模块LCD1602和IIC扩展模块MCP23017构成，同时集成5个可独立编程按键，使用这些按键可以控制接在板子上的外设模块或者控制LCD显示的字符。
- 模块上的电位器是调节屏幕显示的灰度。
- LCD1602是可以显示16x2个字符的液晶显示屏，其本身是并行接口，需要较多的IO资源才可以与之通讯。使用IIC控制模块之后，只需要两根GPIO引脚即可。
- MCP23017带有串行接口的16位双向I/O 扩展器，高速IIC接口，三个硬件地址引脚，最多可允许总线上连接8个器件。它可通过I2C与主控通讯，将主控发过来的数据信息转换成并行信号再转发给LCD1602，从而在实现LCD1602的显示和背光调节功能，达到节约IO资源和简化控制的目的。
2 特性
- I2C通讯，显示和背光可控
- 2.54mm排针接口，接线方便，通用性强
- IIC模块PCB尺寸（mm）：57x80
- LCD1602 PCB尺寸（mm）：36x80
- 引脚说明:
| 名称 | 描述 |
| IRQ | BUTTON IRQ |
| SDA | I2C SDA |
| SCL | I2C SCL |
| 5V | 电源5V |
| GND | 地 |
3 工作原理
3.1 MCP23017工作原理
- MCP23017器件为IIC总线扩展，带有串行接口的16位远程双向I/O端口。系统主器件可通过写入I/O配置位将I/O使能为输入或输出，每个输入输出的数据都保存在对应的输入输出寄存器中，它为高速IIC接口，有三个硬件地址引脚，最多可允许总线上连接8个器件，具有两个可配置的中断引脚INTA和INTB。
- I2C 写操作包括控制字节和寄存器地址序列，该序列后面跟随来自系统主器件的8 位数据和来自MCP23017 的应答（ACK）。该操作以主系统生成的停止（P）或重新启动（SR）条件结束。
- I2C读操作包括控制字节序列，该序列后跟R/W位置1（R/W = 1）的另一个控制字节（包括启动条件和ACK）。MCP23017 随后会发送被寻址寄存器中包含的数据。该序列以系统主器件生成停止或重新启动条件结束。
- I2C 顺序写入/ 读取对于顺序操作（读操作或写操作），在完成数据传送后，系统主器件将发送地址指针指向的下一字节，而不是发送停止或重新启动条件。该序列以系统主器件发送停止或重新启动条件结束。MCP23017 地址指针在到达最后一个寄存器地址后，将返回到地址0。
3.2 LCD1602工作原理
- 由模块的原理图可以看出MCP23017模块的输出引脚P0-P7与LCD模块的引脚连接如下图：
- RS为指令/数据控制位，RW为读/写控制位，E为使能位（边沿触发），BL为背光灯控制位，D4-D7为数据位。
- 由于LCD用到四个数据位，因此只能使用4线来驱动。通过指令表我们可以对LCD进行写指令设置LCD的工作转态，但这里的指令/数据（DB7-DB0）是八位的，而LCD却是4线驱动，因此每次写指令/数据时是先写高四位（DB7-DB4），再写低四位（DB3-DB0）。
- 注意：LCD内置了192个常用字模，存放在CGROM，所以我们在显示字符A时可以直接写入“A”，此外LCD还有8个允许用户自定义的字符产生的RAM，称为CGRAM，这里由于没有涉及到所以不介绍，有兴趣的用户可以去了解一下。
4 硬件连接
4.1 连接NanoPi M1
参考下图连接模块：
4.2 连接NanoPi 2
参考下图连接模块：
4.3 连接NanoPi M2 / NanoPi 2 Fire
NanoPi M2和NanoPi 2 Fire的40 Pin引脚定义是一模一样的，所以它们操作Matrix配件的步骤是一样的，这里仅以NanoPi M2为例。
参考下图连接模块：
Matrix-I2C_LCD1602_Keypad_nanopi_m2
4.4 连接NanoPC-T2/NanoPC-T3
由于NanoPC-T2跟NanoPC-T3的引脚是一样的，所以连接方式是一样的，这里仅以T2为例，参考下图连接模块：
Matrix-I2C_LCD1602_Keypad_NanoPC-T2
连接说明：
| Matrix-I2C_LCD1602_Keypad | NanoPC-T2 |
| SDA | Pin6 |
| SCL | Pin5 |
| 5V | Pin29 |
| GND | Pin30 |
5 编译运行测试程序
启动开发板并运行Debian系统，进入系统后克隆Matrix代码仓库：
$ apt-get update && apt-get install git $ git clone https://github.com/friendlyarm/matrix.git
克隆完成后会得到一个名为matrix的目录。
编译并安装Matrix：
$ cd matrix $ make && make install
运行测试程序：
$ matrix-lcd1602_keypad注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件连接正确。
运行效果如下：
在LCD上默认会显示当前时间，按下F1键会显示IP地址，F2、F3、F4键的功能则由用户自行定义，按下F5键重新显示时间。
如果LCD上没有显示，则需要旋转模块上的可调电阻以调节字体颜色的深浅。
6 代码说明
所有的开发板都共用一套Matrix代码，本模块的测试示例代码为matrix-i2c_lcd1602_keypad，内容如下:
int main(int argc, char ** argv) { int devFD, board; int keyValue = 0; int lastKeyValue = -1; int showDefault = 1; int needClear = 1; time_t lt; char curTime[TIME_STR_BUFSIZE]; char preTime[TIME_STR_BUFSIZE]; int i2cDev = 0; if ((board = boardInit()) < 0) { printf("Fail to init board\n"); return -1; } if (argc == 2) i2cDev = atoi(argv[1]); if ((devFD = LCD1602KeyInit(i2cDev)) == -1) { printf("Fail to init LCD1602\n"); return -1; } LCD1602KeyClear(devFD); printf("waiting key press...\n"); while (1) { keyValue = LCD1602GetKey(devFD); if (keyValue != lastKeyValue) { lastKeyValue = keyValue; } else if (showDefault != 1){ usleep(1000); continue; } switch (keyValue) { // F1 case 0x1e: showDefault = 0; LCD1602KeyClear(devFD); LCD1602KeyDispStr(devFD, 0, 0, "#F1-IP address"); if (showIP(devFD, "eth0")) { if (showIP(devFD, "wlan0")) { if (showIP(devFD, "usb0")) { showIP(devFD, "lo"); } } } break; // F2 case 0x1d: showDefault = 0; LCD1602KeyClear(devFD); LCD1602KeyDispStr(devFD, 0, 0, "#F2-Your favor"); LCD1602KeyDispStr(devFD, 0, 1, "Come add it"); break; // F3 case 0x1b: showDefault = 0; LCD1602KeyClear(devFD); LCD1602KeyDispStr(devFD, 0, 0, "#F3-Your idea"); LCD1602KeyDispStr(devFD, 0, 1, "Come show it"); break; // F4 case 0x17: showDefault = 0; LCD1602KeyClear(devFD); LCD1602KeyDispStr(devFD, 0, 0, "#F4-About"); LCD1602KeyDispStr(devFD, 0, 1, "by FriendlyARM"); break; // F5 case 0xf: showDefault = 1; break; } if (showDefault == 1) { if (needClear) { LCD1602KeyClear(devFD); LCD1602KeyDispStr(devFD, 0, 0, "#Default"); needClear = 0; } memset(curTime, 0, TIME_STR_BUFSIZE); lt = time(NULL); strncpy(curTime, ctime(<) + 11, 8); if(strcmp(curTime, preTime)) { printf("time:%s\n", curTime); LCD1602KeyDispStr(devFD, 0, 1, curTime); } memset(preTime, 0, TIME_STR_BUFSIZE); strcpy(preTime, curTime); } else { needClear = 1; usleep(1000); } } printf("quit reading key press\n"); LCD1602KeyDeInit(devFD); return 0; }
API说明参考维基：Matrix API reference manual
