Difference between revisions of "Matrix - I2C LCD1602 Keypad/zh"

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(→‎连接NanoPC-T2)
 
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==介绍==
 
==介绍==
−
[[File:Matrix-I2C_LCD1602_Keypad_01.png|thumb]]
+
[[File:I2C LCD1602 Keypad.png|thumb|I2C LCD1602 Keypad]]
−
[[File:Matrix-I2C_LCD1602_Keypad_02.png|thumb]]
+
[[File:I2C LCD1602 Keypad01.png|thumb|I2C LCD1602 Keypad]]
−
* 模块Matrix-I2C_LCD1602由液晶显示屏模块LCD1602和GPIO扩展模块MCP23017两部分构成。<br>
+
* 模块Matrix-I2C_LCD1602_Keypad让LCD1602显示更简单。
−
* 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。<br>
+
* 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。
−
* MCP23017
+
* 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。
  
 
==特性==
 
==特性==
 
* I2C通讯，显示和背光可控
 
* I2C通讯，显示和背光可控
 
* 2.54mm排针接口，接线方便，通用性强
 
* 2.54mm排针接口，接线方便，通用性强
−
* IIC模块PCB尺寸（mm）：
+
* IIC模块PCB尺寸（mm）：57x80
−
* LCD1602 PCB尺寸（mm）：
+
* LCD1602 PCB尺寸（mm）：36x80
−
[[File:lpdpcb.png|frameless|400px|IIC模块PCB]]
+
[[File:lpdpcb01.png|frameless|400px|IIC扩展模块PCB]]
 
[[File:lcdpcb.png|frameless|400px|LCD1602 PCB]]
 
[[File:lcdpcb.png|frameless|400px|LCD1602 PCB]]
  
Line 20: Line 22:
 
|-
 
|-
 
|名称 || 描述
 
|名称 || 描述
 +
|-
 +
|IRQ    || BUTTON IRQ
 
|-
 
|-
 
|SDA    || I2C SDA
 
|SDA    || I2C SDA
Line 25: Line 29:
 
|SCL    || I2C SCL
 
|SCL    || I2C SCL
 
|-  
 
|-  
−
|5V       || 电源5V
+
|5V     || 电源5V
−
|-
+
−
|GND    || 地
+
 
|-
 
|-
−
|IRQ    || 中断引脚
+
|GND    || 地
 
|}
 
|}
  
 
==工作原理==
 
==工作原理==
 
===MCP23017工作原理===
 
===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。
  
 
===LCD1602工作原理===
 
===LCD1602工作原理===
−
* 由模块的原理图可以看出PCF8574模块的输出引脚P0-P7与LCD模块的引脚连接如下图：
+
* 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：
−
[[File:1602.png|frameless|400px|1602]]
+
[[File:图片不正确.png|frameless|400px|1602]]
 
* 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。
 
* 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）。
 
* 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。
 
* 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。
  
−
==下载Matrix源码==
+
==硬件连接==
−
Matrix配件相关的代码是完全开源的，统一由一个仓库进行管理：git://github.com/friendlyarm/matrix.git <br>
+
===连接NanoPi M1===
−
该仓库里不同的分支代表着Matrix配件所支持的不同开发板。<br>
+
参考下图连接模块：<br>
−
*matrix-nanopi分支包含了Matrix对NanoPi的支持；
+
[[File:Matrix-I2C_LCD1602_Keypad_nanopi_m1.jpg|frameless|600px|Matrix-I2C_LCD1602_Keypad_nanopi_m1]]
−
*matrix-tiny4412分支包含了Matrix对Tiny4412的支持；
+
−
*matrix-raspberrypi分支包含了Matrix对RaspberryPi的支持；
+
  
−
在主机PC上安装git，以Ubuntu14.04为例
+
===连接NanoPi 2===
−
<syntaxhighlight lang="bash">
+
参考下图连接模块：<br>
−
$ sudo apt-get install git
+
[[File:matrix-i2c_lcd1602_keypad_nanopi 2.jpg|frameless|600px|matrix-i2c_lcd1602_keypad_nanopi 2]]
−
</syntaxhighlight>
+
  
−
克隆Matrix配件代码仓库
+
===连接NanoPi M2 / NanoPi 2 Fire===
−
<syntaxhighlight lang="bash">
+
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>
−
$ git clone git://github.com/friendlyarm/matrix.git
+
参考下图连接模块：<br>
−
</syntaxhighlight>
+
[[File:Matrix-I2C_LCD1602_Keypad_nanopi_m2.jpg|frameless|600px|Matrix-I2C_LCD1602_Keypad_nanopi_m2]]
−
克隆完成后会得到一个matrix目录，里面存放着所有Matrix配件的代码。
+
  
−
==与NanoPi连接使用==
+
===连接NanoPC-T2/NanoPC-T3===
−
===准备工作===
+
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>
−
在NanoPi上运行Debian系统，然后在主机PC上安装并使用相应的编译器。
+
[[File:Matrix-I2C_LCD1602_Keypad_NanoPC-T2.jpg|frameless|600px|Matrix-I2C_LCD1602_Keypad_NanoPC-T2]]
−
参考wiki：[[http://wiki.friendlyarm.com/wiki/index.php/NanoPi]]
+
−
 
+
−
===硬件连接===
+
−
参考下图连接模块Matrix-I2C_LCD1602和NanoPi <br>
+
−
[[File:matrix-i2c_lcd1602_nanopi.jpg|frameless|600px|matrix-i2c_lcd1602_nanopi]]
+
  
 
连接说明：
 
连接说明：
 
{| class="wikitable"
 
{| class="wikitable"
 
|-
 
|-
−
|Matrix-I2C_LCD1602 || NanoPi     
+
|Matrix-I2C_LCD1602_Keypad || NanoPC-T2
 
|-
 
|-
−
|SDA    || Pin3
+
|SDA    || Pin6
 
|-
 
|-
 
|SCL    || Pin5
 
|SCL    || Pin5
 
|-  
 
|-  
−
|5V       || Pin4
+
|5V     || Pin29
 
|-
 
|-
−
|GND     || Pin6
+
|GND   || Pin30
 
|}
 
|}
  
−
===编译测试程序===
+
==编译运行测试程序==
−
进入Matrix代码仓库，切换到matrix-nanopi分支
+
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">
−
$ cd matrix
+
$ apt-get update && apt-get install git
−
$ git checkout matrix-nanopi
+
$ 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Matrix配件代码
+
编译并安装Matrix：
 
<syntaxhighlight lang="bash">
 
<syntaxhighlight lang="bash">
−
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
+
$ cd matrix
−
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
+
$ make && make install
−
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install
+
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
−
注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi-Debian配套的arm-linux-gcc.4.4.3。<br>
 
−
编译出来的库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/bin目录下，模块Matrix-I2C_LCD1602对应的测试程序为matrix-i2c_lcd1602。<br>
 
  
−
===运行测试程序===
+
运行测试程序：
−
拷贝库文件和测试程序到NanoPi的文件系统上
+
 
<syntaxhighlight lang="bash">
 
<syntaxhighlight lang="bash">
−
$ cp install/bin/* nanopi_rootfs/bin/
+
$ matrix-lcd1602_keypad
−
$ cp install/lib/* nanopi_rootfs/lib/ -d
+
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
 +
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。<br>
 +
运行效果如下：<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。<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。
  
−
然后启动NanoPi，在Debian的shell终端中执行如下命令运行模块Matrix-I2C_LCD1602的测试程序 <br>
+
==代码说明==
−
注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件正常连接。
+
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="bash">
+
−
$ matrix-i2c_lcd1602
+
−
</syntaxhighlight>
+
−
 
+
−
===代码展示===
+
 
<syntaxhighlight lang="c">
 
<syntaxhighlight lang="c">
 
int main(int argc, char ** argv)
 
int main(int argc, char ** argv)
 
{
 
{
−
     int devFD;
+
     int devFD, board;
−
     if ((devFD = LCD1602Init()) == -1) {
+
    int keyValue = 0;
−
         printf("Fail to init LCD1602\n");
+
    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;
 
         return -1;
 
     }
 
     }
−
 
−
    if (LCD1602Clear(devFD) == -1) {
 
−
        printf("Fail to Clear\n");
 
−
        return -1;
 
−
    }
 
−
    printf("clearing LCD1602\n");
 
−
    sleep(1);
 
 
      
 
      
−
     if (LCD1602DispLines(devFD, "  B&G Char LCD", "--by FriendlyARM") == -1) {
+
     if (argc == 2)
−
         printf("Fail to Display String\n");
+
         i2cDev = atoi(argv[1]);     
−
        return -1;
+
     if ((devFD = LCD1602KeyInit(i2cDev)) == -1) {
−
    }
+
−
    printf("displaying LCD1602\n");
+
−
    LCD1602DeInit(devFD);
+
−
    return 0;
+
−
}
+
−
</syntaxhighlight>
+
−
 
+
−
==与Tiny4412连接使用==
+
−
===准备工作===
+
−
参考Tiny4412光盘里的《友善之臂Ubuntu使用手册》，在Tiny4412上运行UbuntuCore系统，然后在主机PC上安装并使用相应的编译器。<br>
+
−
注意：只能使用Tiny4412SDK-1506的底板。
+
−
 
+
−
===硬件连接===
+
−
参考下图连接模块Matrix-I2C_LCD1602和Tiny4412 <br>
+
−
[[File:matrix-i2c_lcd1602_tiny4412.jpg|frameless|600px|matrix-i2c_lcd1602_tiny4412]]
+
−
 
+
−
连接说明：
+
−
{| class="wikitable"
+
−
|-
+
−
|Matrix-I2C_LCD1602 || Tiny4412     
+
−
|-
+
−
|SDA   || CON18 SDA
+
−
|-
+
−
|SCL    || CON18 SCL
+
−
|-
+
−
|5V      || CON18 5V
+
−
|-
+
−
|GND    || CON18 GND
+
−
|}
+
−
 
+
−
===编译测试程序===
+
−
进入Matrix代码仓库，切换到matrix-tiny4412分支
+
−
<syntaxhighlight lang="bash">
+
−
$ cd matrix
+
−
$ git checkout matrix-tiny4412
+
−
</syntaxhighlight>
+
−
 
+
−
编译matrix配件代码
+
−
<syntaxhighlight lang="bash">
+
−
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- clean
+
−
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
+
−
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- install
+
−
</syntaxhighlight>
+
−
注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为Tiny4412-UbuntuCore配套的arm-linux-gnueabihf-gcc-4.7.3。<br>
+
−
编译出来的库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/bin目录下，模块Matrix-I2C_LCD1602对应的测试程序为matrix-i2c_lcd1602。
+
−
 
+
−
===运行测试程序===
+
−
拷贝库文件和测试程序到Tiny4412的UbuntuCore的文件系统上
+
−
<syntaxhighlight lang="bash">
+
−
$ cp install/bin/* tiny4412_rootfs/bin/
+
−
$ cp install/lib/* tiny4412_rootfs/lib/ -d
+
−
</syntaxhighlight>
+
−
 
+
−
然后启动Tiny4412，在UbuntuCore的shell终端中执行如下命令运行模块Matrix-I2C_LCD1602的测试程序<br>
+
−
注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件正常连接。
+
−
<syntaxhighlight lang="bash">
+
−
$ matrix-i2c_lcd1602
+
−
</syntaxhighlight>
+
−
 
+
−
===代码展示===
+
−
<syntaxhighlight lang="c">
+
−
int main(int argc, char ** argv)
+
−
{
+
−
    int devFD;
+
−
     if ((devFD = LCD1602Init()) == -1) {
+
 
         printf("Fail to init LCD1602\n");
 
         printf("Fail to init LCD1602\n");
 
         return -1;
 
         return -1;
 
     }
 
     }
−
 
+
    LCD1602KeyClear(devFD);
−
     if (LCD1602Clear(devFD) == -1) {
+
     printf("waiting key press...\n");
−
         printf("Fail to Clear\n");
+
    while (1) {
−
         return -1;
+
        keyValue = LCD1602GetKey(devFD);
−
    }
+
        if (keyValue != lastKeyValue) {
−
    printf("clearing LCD1602\n");
+
            lastKeyValue = keyValue;
−
    sleep(1);
+
        } else if (showDefault != 1){
−
   
+
            usleep(1000);
−
    if (LCD1602DispLines(devFD, " B&G Char LCD", "--by FriendlyARM") == -1) {
+
            continue;
−
        printf("Fail to Display String\n");
+
         }
−
         return -1;
+
        switch (keyValue) {
−
     }
+
        // F1
−
     printf("displaying LCD1602\n");
+
        case 0x1e:
−
     LCD1602DeInit(devFD);
+
            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(&lt) + 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;
 
     return 0;
 
}
 
}
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
−
 
+
API说明参考维基：[[Matrix API reference manual/zh|Matrix API reference manual]] <br>
−
==与RaspberryPi连接使用==
+
−
 
+
−
==与Arduino连接使用==
+
−
===准备工作===
+
−
确保你的Arduino板能正常下载运行程序，参考：https://www.arduino.cc/en/Guide/HomePage <br>
+
−
这里我们使用的是Arduino uno板。
+
−
 
+
−
===硬件连接===
+
−
参考下图连接模块Matrix-I2C_LCD1602和Arduino Uno <br>
+
−
[[File:matrix-i2c_lcd1602_arduino.jpg|frameless|600px|matrix-i2c_lcd1602_arduino]]
+
−
 
+
−
===编译运行测试程序===
+
−
由于arduino开发板并不运行Linux系统，所以matrix for arduino的代码由独立的仓库进行管理：git://github.com/friendlyarm/matrix-arduino.git <br>
+
−
克隆matrix-arduino代码仓库
+
−
<syntaxhighlight lang="bash">
+
−
$ git clone git://github.com/friendlyarm/matrix-arduino.git
+
−
</syntaxhighlight>
+
−
克隆完成后会得到一个matrix-arduino目录，里面存放着所有Matrix 配件用于支持arduino的代码。
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拷贝matrix-i2c_lcd1602目录到Arduino IDE的libraries目录下
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<syntaxhighlight lang="bash">
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$ cd matrix-arduino
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$ cp matrix-i2c_lcd1602 Arduino_IDE/libraies -r
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</syntaxhighlight>
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启动Arduino IDE <br>
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点击File->Examples->matrix-i2c_lcd1602->displaychar，打开测试程序。 <br>
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点击upload，运行测试程序。 <br>
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===代码展示===
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<syntaxhighlight lang="c">
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#include <Wire.h>
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#include <LiquidCrystal_I2C.h>
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// set the LCD address to 0x27 for a 16 chars and 2 line display
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LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); 
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−
 
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void setup()
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−
{
+
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  lcd.init();                       
+
−
  lcd.backlight();
+
−
  lcd.setCursor(2, 0);
+
−
  lcd.print("B&G Char LCD");
+
−
  lcd.setCursor(0, 1);
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  lcd.println("--by FriendlyARM");
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}
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void loop()
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{
+
−
}
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</syntaxhighlight>
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==相关资料==
 
==相关资料==
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[http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21952b.pdf MCP23017.pdf]  <br>
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[https://www.openhacks.com/uploadsproductos/eone-1602a1.pdf LCD1602.pdf]

Latest revision as of 08:45, 10 November 2016

English

1 介绍

I2C LCD1602 Keypad
I2C LCD1602 Keypad
  • 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

IIC扩展模块PCB LCD1602 PCB

  • 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：

1602

  • 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：
Matrix-I2C_LCD1602_Keypad_nanopi_m1

4.2 连接NanoPi 2

参考下图连接模块：
matrix-i2c_lcd1602_keypad_nanopi 2

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：
matrix-lcd1602_keypad_result
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(&lt) + 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

7 相关资料

MCP23017.pdf
LCD1602.pdf

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