秋月の I2C接続キャラクタLCD を Raspberry Pi に接続

秋月のI2C接続キャラクタLCDを Raspberry Pi 使う方法を紹介します．

Rasberry Pi と LCD モジュールを接続しようとした場合，一般的な LCD モジュールは，I/O 電圧が 5V だったりインターフェースがパラレルだったりするので，ちょっと苦労することになります．

その点，この LCD モジュールは，3.3V での I2C で制御できるので，直結することができます．

問題点

ただし，一つ大きな欠点があります．それは，I2C の標準モード(Standard Mode) である 100kHz に対応していないこと．

データシートにの Clock Frequency の規定としては 100kHz とあるので一見問題無いようにみえるのですが，その下にある Clock Low Period が 5.2us と規定されており，100kHz Duty 50% 時の値である 5us を上回ってしまっています．

解決策

これを解決する方法としては，以下の2つあります．

• I2C の周波数を下げる
• LCD モジュールのファームを書き換えて 100kHz に対応させる

周波数を下げる場合，ドライバのロード時に引数で周波数を指定すればOK．例えば 50kHz にする場合，このページにあるように，下記のようにします．

ただし，この方法だと 100kHz 対応しているデバイスとの通信も遅くなってしまうので，あまり嬉しくありません．

そこで，以降ではファームを書き換える方法について説明します．

ファームの書き換え

基本的には，下記のページで紹介されているファームを書き込めば OK です．

I2C LCD ACM1602NI用プログラム（解析資料）
http://www.ne.jp/asahi/air/variable/picmel/applications/ACM1602NI/

ただ，私もそうでしたが，PIC の書き換えを行ったことがない人にはこれだけだとちょっとハードルが高いので，以降では少し詳しく手順を紹介します．

1. ファーム書き換え用のツールである PICkit3 を入手します．秋月では4,500円しますが，AliExpress とかを使って個人輸入すれば送料込みで 2,000円未満で済むのでお勧めです．
   

2. 書き込みソフトである，PICkit 3 Programmer App and Scripting Tool を Microchip のページからダウンロードしてインストールします．

   Downloads Archive
   http://www.microchip.com/pagehandler/en-us/devtools/dev-tools-parts.html

   ソフトを動かすには，.NET framework version 4.00 が必要になりますので，適宜こちらもダウンロードします．

3. LCD モジュールと PICkit の間を下記のように接続します．

   

   余談ですが，接続に使用するケーブルは，AliExpress のJumper wire Dupont cableとかを利用するとリーズナブルです．

4. パソコンと PICkit3 を USB ケーブルで接続し，PICkit 3 Programmer を起動します．
5. 「Device」として PIC16F689 を選択します．
   
6. [File]→[Import Hex] をクリックして，書き換え対象のファームを読み込みます．
   ファームは，以下のいずれかがお勧めです．

   I2C LCD ACM1602NI用プログラム（解析資料）のファーム

   「プログラムダウンロード」の場所からファイルをダウンロードし，中に含まれる dist/default/production/lcd_i2c_16f68x.X.production.hex がファーム．

   上記をもとに私の手元でビルドしたファーム

   ACM1602NI.zip

   機能としては上記と変わりませんが，電源 ON すると，自動的に「Initializing…」と表示されるようにしてあります．実際になにか作るときの見栄えが良くなるかと思います．ソースの変更点については同封してある diff.txt を参照ください．

7. Write ボタンをクリックしてエラーが出なければ書き換え完了．
8. Raspberry Pi 等と接続してやれば，普通に動作します．

   例えば，下記のコマンドを入力すると，「ABCabc」と表示されます．

   $ sudo /usr/sbin/i2cset -y 1 0x50 0x00 0x01 # clear display $ sudo /usr/sbin/i2cset -y 1 0x50 0x00 0x38 # function set: 8bit, 2lines, 5x8 $ sudo /usr/sbin/i2cset -y 1 0x50 0x00 0x0c # display on, no cursor $ sudo /usr/sbin/i2cset -y 1 0x50 0x00 0x06 # direction=INC, no shift $ sudo /usr/sbin/i2cset -y 1 0x50 0x80 0x41 # 'A' $ sudo /usr/sbin/i2cset -y 1 0x50 0x80 0x42 # 'B' $ sudo /usr/sbin/i2cset -y 1 0x50 0x80 0x43 # 'C' $ sudo /usr/sbin/i2cset -y 1 0x50 0x00 0xc0 # move to second line $ sudo /usr/sbin/i2cset -y 1 0x50 0x80 0x61 # 'a' $ sudo /usr/sbin/i2cset -y 1 0x50 0x80 0x62 # 'b' $ sudo /usr/sbin/i2cset -y 1 0x50 0x80 0x63 # 'c'

   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

   $ sudo /usr/sbin/i2cset -y 1 0x50 0x00 0x01     # clear display $ sudo /usr/sbin/i2cset -y 1 0x50 0x00 0x38     # function set: 8bit, 2lines, 5x8 $ sudo /usr/sbin/i2cset -y 1 0x50 0x00 0x0c     # display on, no cursor $ sudo /usr/sbin/i2cset -y 1 0x50 0x00 0x06     # direction=INC, no shift $ sudo /usr/sbin/i2cset -y 1 0x50 0x80 0x41     # 'A' $ sudo /usr/sbin/i2cset -y 1 0x50 0x80 0x42     # 'B' $ sudo /usr/sbin/i2cset -y 1 0x50 0x80 0x43     # 'C' $ sudo /usr/sbin/i2cset -y 1 0x50 0x00 0xc0     # move to second line $ sudo /usr/sbin/i2cset -y 1 0x50 0x80 0x61     # 'a' $ sudo /usr/sbin/i2cset -y 1 0x50 0x80 0x62     # 'b' $ sudo /usr/sbin/i2cset -y 1 0x50 0x80 0x63     # 'c'