Python から I2C 接続のディスプレイを操作する

Posted: 2014-12-31, Modified: 2017-05-11 Python RaspberryPi Qiita

本稿は Qiita 投稿記事のバックアップです．

概要

RaspberryPi に I2C 経由で繋いだ LCD を Python から操作する．今回は，HD44780 に SpikenzieLabs の MPTH を付けた LCD を使用する．

準備

RaspberryPi 側で I2C を利用する準備が必要．先ずは，/etc/modules に次の2行を追加する．

i2c-bcm2708
i2c-dev

次に，/etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf から次の行を削除 / コメントアウトする．

blacklist i2c-bcm2708

一旦再起動し，その後 i2c-tools と python-smbus をインストールする．

sudo apt-get install i2c-tools python-smbus

I2C バス番号とデバイスアドレスの取得

始めに，使用する LCD のバス番号とアドレスを取得する． sudo i2cdetect 0 と sudo i2cdetect 1 を実行し，エラーの出ない方がバス番号（0 か 1）であり，出力からアドレスを取得する．例えば，出力が次のような場合，0x20 がアドレスである．

WARNING! This program can confuse your I2C bus, cause data loss and worse!
I will probe file /dev/i2c-1.
I will probe address range 0x03-0x77.
Continue? [Y/n] y
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: 20 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- — -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- --

実際の通信

I2C 通信には smbus ライブラリを利用する．smbus.SMBus(bus_number) にてコネクションオブジェクトを取得しwrite_i2c_block_data にてデータを送信する。このメソッドは、addr、cmd、vals を取る。addr はデバイスアドレスである。cmd と vals は変わっていて、送信データのうち最初の 1バイトを cmd に、残りを vals に入れる。これは最低 1バイトを送る必要があるからだそうだ(参考)。

import smbus

bus = smbus.SMBus(bus_number)
s = "abcde"

bus.write_i2c_block_data(addr, ord(s[0]), ord(s[1:]))

HD44780 はなぜかコントロールシーケンスを読めないので、クリアなどは MPTH が用意しているコマンド利用する。

特殊コマンドは 0x80 に続けて呼び出す。画面クリアは 0x05 0x01 なので、

bus.write_i2c_block_data(addr, 0x80, [0x05, 0x01])

となる。

ライブラリ

これらをまとめたライブラリを作成した。他のプログラムから呼び出すことも，コマンドラインから試してみることも可能．どちらの場合も root 権限で実行する必要がある．

コマンドラインでの利用

書式は次の通り．

sudo ./i2cdisplay.py <bus> <addr> {write|clear|cursor|backlight}

<bus>, <addr> はそれぞれバス番号とデバイスアドレスである．サブコマンドは，それぞれ文字の出力，画面のクリア，カーソルの表示切り替え，バックライトの調節である．

文字の出力

文字の出力は sudo ./i2cdisplay.py <bus> <addr> write <input>+． <input> にスペース区切りで複数の文字列を渡すと複数行に分けて出力する．例えば１行目に abc を 2行目に def を表示する場合，

sudo ./i2cdisplay.py <bus> <addr> write "abc" "def"

となる．

画面のクリア

sudo ./i2cdisplay.py <bus> <addr> clear

カーソルの表示切り替え

# カーソルを表示する
sudo ./i2cdisplay.py <bus> <addr> cursor True
# 非表示にする
sudo ./i2cdisplay.py <bus> <addr> cursor False

バックライトの調節

# 強度は 0-255 から選ぶ（下記の例では 128）
sudo ./i2cdisplay.py <bus> <addr> backlight 128

ライブラリとしての利用

# 初期化
d = MPTHDisplay(<bus>, <addr>)

# 文字の出力
d.write("abc")

# 改行
d.newline()

# クリア
d.clear()

# 複数行の出力
d.writelines("abc", "def")