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

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(连接NanoPC-T2)
 
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[[Matrix - I2C LCD1602 Keypad|English]]
+
[[Matrix - I2C LCD1602 Keypad|English]]
  
 
==介绍==
 
==介绍==
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==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。
 
* 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。
  
==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>
* nanopi分支用于支持NanoPi;
+
[[File:Matrix-I2C_LCD1602_Keypad_nanopi_m1.jpg|frameless|600px|Matrix-I2C_LCD1602_Keypad_nanopi_m1]]
* nanopi2分支用于支持NanoPi 2;
+
* tiny4412分支用于支持Tiny4412;
+
* raspberrypi分支用于支持RaspberryPi;
+
  
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名为matrix的目录,里面存放着所有Matrix配件的代码。
+
  
==与NanoPi 2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 2上运行Debian系统,然后在主机PC上安装并使用相应的编译器。<br>
+
[[File:Matrix-I2C_LCD1602_Keypad_NanoPC-T2.jpg|frameless|600px|Matrix-I2C_LCD1602_Keypad_NanoPC-T2]]
参考wiki: [[NanoPi_2/zh|NanoPi_2]] & [[How_to_build_the_Compiling_Environment/zh|How to Build the Compiling Environment]]。<br>
+
注意: 只有使用s5p4418-nanopi2-matrix分支编译出来的内核才能配合Matrix配件正常工作。<br>
+
下载NanoPi 2内核源代码并编译:<br>
+
<syntaxhighlight lang="bash">
+
$ git clone https://github.com/friendlyarm/linux-3.4.y.git
+
$ cd linux-3.4.y
+
$ git checkout s5p4418-nanopi2-matrix
+
$ make nanopi2_linux_defconfig
+
$ touch .scmversion
+
$ make
+
</syntaxhighlight>
+
编译好后的uImage位于内核源码arch/arm/boot/目录下,把该uImage替换掉SD卡boot分区上的uImage即可。<br>
+
 
+
===硬件连接===
+
参考下图连接模块Matrix-I2C_LCD1602_Keypad和NanoPi 2:<br>
+
[[File:matrix-i2c_lcd1602_keypad_nanopi 2.jpg|frameless|600px|matrix-i2c_lcd1602_keypad_nanopi 2]]
+
  
 
连接说明:
 
连接说明:
 
{| class="wikitable"
 
{| class="wikitable"
 
|-
 
|-
|Matrix-I2C_LCD1602_Keypad || NanoPi 2     
+
|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nanopi2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 nanopi2
+
$ 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">
+
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
+
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
+
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install
+
</syntaxhighlight>
+
注意:请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi 2配套的arm-linux-gcc.4.8.5。<br>
+
编译成功后库文件位于install/lib目录下,而测试程序则位于install/usr/bin目录下,模块Matrix-I2C_LCD1602_Keypad对应的测试程序为matrix-lcd1602_keypad。<br>
+
 
+
===运行测试程序===
+
将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑,可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。<br>
+
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs,执行以下命令可将Matrix的所有库文件和测试程序拷贝到NanoPi 2的文件系统上。<br>
+
<syntaxhighlight lang="bash">
+
$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/
+
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d
+
</syntaxhighlight>
+
 
+
将SD卡重新插入NanoPi 2,上电启动,在Debian的shell终端中执行以下命令运行模块Matrix-I2C_LCD1602_Keypad的测试程序。<br>
+
<syntaxhighlight lang="bash">
+
$ matrix-lcd1602_keypad
+
</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。
+
 
+
===代码展示===
+
<syntaxhighlight lang="c">
+
int main(int argc, char ** argv)
+
{
+
    int devFD;
+
    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];
+
 
+
    if ((devFD = LCD1602KeyInit()) == -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;
+
}
+
</syntaxhighlight>
+
 
+
==与NanoPi连接使用==
+
===准备工作===
+
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。<br>
+
参考wiki: [[NanoPi/zh|NanoPi]] & [[How_to_build_the_Compiling_Environment/zh|How to Build the Compiling Environment]]。<br>
+
注意: 只有使用nanopi-v4.1.y-matrix分支编译出来的内核才能配合Matrix配件正常工作。<br>
+
下载NanoPi内核源代码并编译:<br>
+
<syntaxhighlight lang="bash">
+
$ git clone https://github.com/friendlyarm/linux-4.x.y.git
+
$ cd linux-4.x.y
+
$ git checkout nanopi-v4.1.y-matrix
+
$ make nanopi_defconfig
+
$ touch .scmversion
+
$ make
+
</syntaxhighlight>
+
编译好后的zImage位于内核源码arch/arm/boot/目录下,把该zImage替换掉NanoPi烧写文件sd-fuse_nanopi/prebuilt下的zImage,重新制作SD卡即可。
+
 
+
===硬件连接===
+
参考下图连接模块Matrix-I2C_LCD1602_Keypad和NanoPi:<br>
+
[[File:matrix-i2c_lcd1602_keypad_nanopi.jpg|frameless|600px|matrix-i2c_lcd1602_keypad_nanopi]]
+
 
+
连接说明:
+
{| class="wikitable"
+
|-
+
|Matrix-I2C_LCD1602_Keypad || NanoPi     
+
|-
+
|SDA    || Pin3
+
|-
+
|SCL    || Pin5
+
|-
+
|5V      || Pin4
+
|-
+
|GND    || Pin6
+
|}
+
 
+
===编译测试程序===
+
进入Matrix代码仓库,切换到nanopi分支
+
 
<syntaxhighlight lang="bash">
 
<syntaxhighlight lang="bash">
 
$ cd matrix
 
$ cd matrix
$ git checkout nanopi
+
$ make && make install
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
  
编译Matrix配件代码
+
运行测试程序:
<syntaxhighlight lang="bash">
+
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
+
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
+
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install
+
</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>
+
编编译成功后库文件位于install/lib目录下,而测试程序则位于install/usr/bin目录下,模块Matrix-I2C_LCD1602_Keypad对应的测试程序为matrix-lcd1602_keypad。<br>
+
 
+
===运行测试程序===
+
将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑,可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。<br>
+
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs,执行以下命令可将Matrix的所有库文件和测试程序拷贝到NanoPi的文件系统上。<br>
+
<syntaxhighlight lang="bash">
+
$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/
+
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d
+
</syntaxhighlight>
+
 
+
将SD卡重新插入NanoPi,上电启动,在Debian的shell终端中执行以下命令运行模块Matrix-I2C_LCD1602_Keypad的测试程序。<br>
+
 
<syntaxhighlight lang="bash">
 
<syntaxhighlight lang="bash">
 
$ matrix-lcd1602_keypad
 
$ matrix-lcd1602_keypad
 
</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正常连接。
+
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。
  
===代码展示===
+
==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 302: 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 ((devFD = LCD1602KeyInit()) == -1) {
+
   
         printf("Fail to init LCD1602\n");
+
     if ((board = boardInit()) < 0) {
 +
         printf("Fail to init board\n");
 
         return -1;
 
         return -1;
 
     }
 
     }
     LCD1602KeyClear(devFD);
+
      
     printf("waiting key press...\n");
+
     if (argc == 2)
 
+
         i2cDev = atoi(argv[1]);     
    while (1) {
+
     if ((devFD = LCD1602KeyInit(i2cDev)) == -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;
+
}
+
</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_Keypad和Tiny4412:<br>
+
[[File:matrix-i2c_lcd1602_keypad_tiny4412.jpg|frameless|600px|matrix-i2c_lcd1602_keypad_tiny4412]]
+
<br>
+
连接说明:
+
{| class="wikitable"
+
|-
+
|Matrix-I2C_LCD1602_Keypad || Tiny4412     
+
|-
+
|SDA    || CON15 SDA
+
|-
+
|SCL    || CON15 SCL
+
|-
+
|5V    || CON15 5V
+
|-
+
|GND    || CON15 GND
+
|}
+
 
+
===编译测试程序===
+
进入Matrix代码仓库,切换到tiny4412分支
+
<syntaxhighlight lang="bash">
+
$ cd matrix
+
$ git checkout 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>
+
编译成功后库文件位于install/lib目录下,而测试程序则位于install/usr/bin目录下,模块Matrix-I2C_LCD1602_Keypad对应的测试程序为matrix-lcd1602_keypad。
+
 
+
===运行测试程序===
+
将带有UbuntuCore系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑,可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。<br>
+
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs,执行以下命令可将Matrix的所有库文件和测试程序拷贝到Tiny4412的文件系统上。<br>
+
<syntaxhighlight lang="bash">
+
$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/
+
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d
+
</syntaxhighlight>
+
 
+
将SD卡重新插入Tiny4412,上电启动,在UbuntuCore的shell终端中执行以下命令运行模块Matrix-I2C_LCD1602_Keypad的测试程序。<br>
+
<syntaxhighlight lang="bash">
+
$ matrix-lcd1602_keypad
+
</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。
+
 
+
===代码展示===
+
<syntaxhighlight lang="c">
+
int main(int argc, char ** argv)
+
{
+
    int devFD;
+
    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];
+
 
+
     if ((devFD = LCD1602KeyInit()) == -1) {
+
 
         printf("Fail to init LCD1602\n");
 
         printf("Fail to init LCD1602\n");
 
         return -1;
 
         return -1;
Line 455: 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 529: Line 205:
 
}
 
}
 
</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==
+
  
 
==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

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

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