RaspberrypiでLCD1602Aのi2c通信

ラズパイでLCDを制御してハローワールドを表示する。
使用ライブラリはpigpio
i2c接続するLCDはosoyoo製の物を使うが、たぶん他社製品でも似たようなもの
とりあえずpythonで実行してみる

プログラムを実行する前にpigpiodの起動を忘れないこと

$ sudo pigpiod

サンプルコード
 製品ページのwgetコマンドはosoyoocomとなっていて、「.」が抜けているので
追加しないとエラーになります
マニュアル osoyooのマニュアルがどこにあるのかわからなかったので
似たような製品を秋月で調べて参考にしました

サンプルコードを参考にpigpioで動くように改変

import time
import pigpio   # pigpioのインポート

I2C_ADDR  = 0x3f    # i2cアドレス i2cdetect -y 1 とかで調べておく
LCD_WIDTH = 16      # 表示文字数

LCD_BACKLIGHT  = 0x08   # 00001000 バックライトの点灯

ENABLE = 0b00000100     # 書き込みを可能にするビット?よくわからん

LCD_CHR = 1     # データ送信モード
LCD_CMD = 0     # コマンド送信モード

LCD_LINE_1 = 0x80   # 1-Lineアドレス(上段)
LCD_LINE_2 = 0xC0   # 2-Lineアドレス(下段)

# タイミング調整用の定数
E_PULSE = 0.0005
E_DELAY = 0.0005

# pigpio初期設定
pi = pigpio.pi()
lcd = pi.i2c_open(1, I2C_ADDR, 0)

# 「ハロー ワールド！」表示用の配列
# 文字コードはマニュアル参照
hello = [202, 219, 176, 32, 220, 176, 217, 196, 222, 33]

def lcd_init():             # LCDの初期設定
    lcd_byte(0x33,LCD_CMD)  # 110011
    lcd_byte(0x32,LCD_CMD)  # 110010
    lcd_byte(0x06,LCD_CMD)  # 000110 カーソルの移動方向
    lcd_byte(0x0C,LCD_CMD)  # 001100 ディスプレイ ON, カーソル OFF
    lcd_byte(0x28,LCD_CMD)  # 101000
    lcd_byte(0x01,LCD_CMD)  # 000001 ディスプレイのクリア
    time.sleep(E_DELAY)

def lcd_byte(bits, mode):   # データ書き込み
    bits_high = mode | (bits & 0xF0) | LCD_BACKLIGHT
    bits_low = mode | ((bits<<4) & 0xF0) | LCD_BACKLIGHT

    # 上位ビット
    pi.i2c_write_byte(lcd, bits_high)
    lcd_toggle_enable(bits_high)

    # 下位ビット
    pi.i2c_write_byte(lcd, bits_low)
    lcd_toggle_enable(bits_low)

def lcd_toggle_enable(bits):
    time.sleep(E_DELAY)
    pi.i2c_write_byte(lcd, (bits | ENABLE))
    time.sleep(E_PULSE)
    pi.i2c_write_byte(lcd, (bits & ~ENABLE))
    time.sleep(E_DELAY)

def lcd_string(message,line):
  message = message.ljust(LCD_WIDTH," ")

  lcd_byte(line, LCD_CMD)

  for i in range(LCD_WIDTH):
    lcd_byte(ord(message[i]),LCD_CHR)

def lcd_jp(line):   # 日本語表示用
    lcd_byte(line, LCD_CMD)

    for i in hello:
        lcd_byte(i, LCD_CHR)

def main():
  lcd_init()

  while True:
    lcd_string("Hello!",LCD_LINE_1)
    lcd_string("World!",LCD_LINE_2)

    time.sleep(3)

    lcd_jp(LCD_LINE_1)
    lcd_jp(LCD_LINE_2)

    time.sleep(3)

if __name__ == '__main__':

  try:
    main()
  except KeyboardInterrupt:
    pass
  finally:
    lcd_byte(0x01, LCD_CMD)

実行すると

Hello!
World!

3秒後

ハロー ワールド!
ハロー ワールド!

3秒後

以降ループ

と、LCDに表示される

送信データの制御について

LCD1602のデータシートにはi2c通信についてほとんど記載が無いので
どのようにデータを制御しているのか分かりませんでした
なのでサンプルコードとにらめっこして考えた結果
おそらく下記のようになると思います (推測です)

i2c制御フォーマット (S,A,Pは省略)

15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
S7	S6	S5	S4	S3	S2	S1	S0	D7	D6	D5	D4	BL	EN	RW	MO
S7	S6	S5	S4	S3	S2	S1	S0	D3	D2	D1	D0	BL	EN	RW	MO

8 - 15 : スレーブアドレス用
0 - 7 : コマンド、データ書き込み用ビット

D4 - D7 : 上位ビット
D0 - D3 : 下位ビット
BL : バックライトのON(1)、OFF(0)
EN : 書き込みの有効(1)、無効(0)
RW : 読み込み(1)、書き込み(0)
MO : データ送信モード(1)、コマンド送信モード(0)

LCDへ書き込むためにはENの書き込み有効化したあと無効化する必要があり
上位ビットを書き込んだあとに下位ビットを書き込む必要がある
つまり、最低4回書き込むことになる
サンプルコードではEN有効を書き込む前にEN無効を書き込んでいるので
計6回書き込んでいる(必要があるのかどうかはわからない)

例、 1-Line(上段)にAを書き込む場合

# 表示するラインを設定
10001100 # 1-Line(0x80)の上位ビットを書き込み有効 # 140
10001000 # 1-Line(0x80)の上位ビットを書き込み無効 # 136
00001100 # 1-Line(0x80)の下位ビットを書き込み有効 # 12
00001000 # 1-Line(0x80)の下位ビットを書き込み無効 # 8

# 表示する文字を送信
01001101 # A(01000001)の上位ビットを書き込み有効 # 77
01001001 # A(01000001)の上位ビットを書き込み無効 # 73
00011101 # A(01000001)の下位ビットを書き込み有効 # 29
00011001 # A(01000001)の下位ビットを書き込み無効 # 25