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

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(→‎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===
−
 
 
* 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：https://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 https://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===
−
===硬件连接===
+
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>
−
参考下图连接模块Matrix-I2C_LCD1602_Keypad和NanoPi 2：<br>
+
[[File:Matrix-I2C_LCD1602_Keypad_NanoPC-T2.jpg|frameless|600px|Matrix-I2C_LCD1602_Keypad_NanoPC-T2]]
−
[[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">
 
<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 2配套的arm-linux-gcc-4.9.3。<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。<br>
 
−
硬件驱动模块位于modules目录下，对应的驱动源码都包含在在NanoPi 2的Linux内核仓库里：https://github.com/friendlyarm/linux-3.4.y.git <br>
 
  
−
===运行测试程序===
+
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，执行以下命令将Matrix的硬件驱动、库文件和测试程序拷贝到NanoPi 2的文件系统上。<br>
+
−
<syntaxhighlight lang="bash">
+
−
$ cp modules /media/rootfs/ -r
+
−
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d
+
−
$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/
+
−
</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">
 
<syntaxhighlight lang="bash">
 
$ matrix-lcd1602_keypad
 
$ matrix-lcd1602_keypad
Line 120: 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 134: 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，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">
+
−
$ cd matrix
+
−
$ git checkout nanopi
+
−
</syntaxhighlight>
+
−
 
+
−
编译Matrix配件代码
+
−
<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">
+
−
$ 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正常连接。
+
−
 
+
−
===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 298: 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 372: Line 205:
 
}
 
}
 
</syntaxhighlight>
 
</syntaxhighlight>
−
==与Tiny4412连接使用==
+
API说明参考维基：[[Matrix API reference manual/zh|Matrix API reference manual]] <br>
−
===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    || 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");
+
−
        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 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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