Управление LCD 1602 по шине I2C
Дата: 13 Июля 2015. Автор: Алексей
Заполучил я тут от хорошего магазина Чип Резистор очередной девайс для изучения и применения в полезных устройствах. Сей девайс оказался заточен для управления ЖК дисплеем под управлением контроллера HD44780, в 4-х битном режиме. Для этой цели на плате установлена микросхема PCF8574, которая является преобразователем шины I2C в параллельный 8 битный порт.
Плата разведена таким образом, чтобы ее можно было сразу скрестить с ЖК дисплеем. На вход подается питание и линии I2C. На плате сразу установлены подтягивающие резисторы на линиях SCL и SDA, потенциометр для регулировки контрастности и питание самого дисплея.
Джампер справа включает/отключает подсветку. Далее вооружившись тестером была составлена следующая табличка.
Выводы LCD | Выводы модуля |
RS | P0 |
R/W | P1 |
E | P2 |
D4 | P4 |
D5 | P5 |
D6 | P6 |
D7 | P7 |
После изучения модуля было выявлено что P3 управляет подсветкой. Если джампер установлен, то 1 включает подсветку, а 0 выключает. При снятом джампере подсветка всегда выключена. Далее было принято решение дополнить библиотеку axlib функциями для работы с шиной I2C(программная реализация) и функциями для управления микросхемой PCF8574. В двух словах как работает модуль. Для того чтобы вывести параллельно байт, для этого нужно послать в шину I2C адрес микросхемы (по умолчанию он равен 0x4E. Так же можно менять адрес методом впаивания перемычек на плате и меняя значение трех младших разрядов адреса), затем после получения ACK посылается байт данных. После того как микросхема отвечает ACK, байт появляется на параллельном порту микросхемы. Для управления ЖК дисплеем я взял функции из библиотеки axlib и немного переделал их для работы с шиной I2C.
#include <avr/io.h> #include <axlib/main_init.h> #include <axlib/i2c.h> #include <axlib/pcF8574.h> #define ADD 0x4E // Адрес микросхемы /* LCD Микросхема RS P0 RW P1 EN P2 D4 P4 D5 P5 D6 P6 D7 P7 На ножке P3 подключени подсветка. 1 вкл, 0 выкл. */ void com(BYTE com) { com |= 0x08; // Р3 в единицу, дабы горела подсветка pcf8574_byte_out(com, ADD); // Вывод данных com |= 0x04; // Е в единицу pcf8574_byte_out(com, ADD); // Вывод данных com &= 0xFB; // Е в ноль pcf8574_byte_out(com, ADD); // Вывод данных } void init(void) { _delay_ms(30); // Пауза после подачи питания com(0x30); // Переход в 4-х битный режим _delay_us(40); // Задержка для выполнения команды com(0x30); // Переход в 4-х битный режим _delay_us(40); // Задержка для выполнения команды com(0x30); // Переход в 4-х битный режим _delay_us(40); // Задержка для выполнения команды com(0x20); // Переход в 4-х битный режим _delay_us(40); // Задержка для выполнения команды com(0x20); // Установка параметров com(0x80); // Установка параметров com(0x00); // Выключаем дисплей com(0x80); // Выключаем дисплей com(0x00); // Очищаем дисплей com(0x10); // Очищаем дисплей com(0x00); // Устанавливаем режим ввода данных com(0x60); // Устанавливаем режим ввода данных com(0x00); // Включаем дисплей с выбранным курсором com(0xC0); // Включаем дисплей с выбранным курсором } void char_out(BYTE data) { BYTE data_h = ((data & 0xF0) + 0x09); BYTE data_l = ((data << 4) + 0x09); pcf8574_byte_out(data_h, ADD); // Передача старших 4 бит data_h |= 0x04; pcf8574_byte_out(data_h, ADD); // Передача старших 4 бит data_h &= 0xF9; pcf8574_byte_out(data_h, ADD); // Передача старших 4 бит pcf8574_byte_out(data_l, ADD); // Передача младших 4 бит data_l |= 0x04; pcf8574_byte_out(data_l, ADD); // Передача младших 4 бит data_l &= 0xF9; pcf8574_byte_out(data_l, ADD); // Передача младших 4 бит } void str_out(BYTE *str) { while((*str) != '\0') { char_out(*str); str++; } } int main(void) { init(); str_out("ЁPҐBET MҐP!"); while(1) { } }Собственно что здесь происходит. Сначала подключаем библиотеки для I2C и для PCF8574. Про I2C я писал уже здесь, поэтому распинаться еще раз на буду, а вот что в PCF8574.h я расскажу. В состав библиотеки вошли всего три функции.
BYTE pcf8574_test(BYTE add) { BYTE ask = ACK; add &= 0xFE; i2c_start(); ask = i2c_send_byte(add); i2c_stop(); return ask; }Первая функция была написана для проверки наличия устройства на шине. В принципе ее можно применять для поиска любого устройства находящегося на шине. Функция принимает адрес искомого устройства и если оно отвечает, то возвращает ноль. Если устройство с таким адресом нет на шине, то вернет единицу.
BYTE pcf8574_byte_out(BYTE data, BYTE add) { BYTE ask = ACK; add &= 0xFE; i2c_start(); ask = i2c_send_byte(add); if(!ask) ask = i2c_send_byte(data); i2c_stop(); return ask; }Эта функция уже заточена чисто под данную микросхему. В качестве аргументов ей передаются байт для передачи в шину и адрес микросхемы. Функция сначала запросит микросхему по адресу, а затем пошлет байт. Если микросхема получила байт и ответила ACK, то функция закончит работу с микросхемой и вернет ноль как удачная посылка байта. А микросхема в это время выведет этот байт в свой параллельный порт. Иначе получим NACK и вернем единицу, передача провалилась.
BYTE pcf8574_str_out(BYTE *data, BYTE col, BYTE add) { BYTE ask = ACK; add &= 0xFE; i2c_start(); ask = i2c_send_byte(add); for(BYTE i=0; i<col; i++) { ask = i2c_send_byte(*data); if(ask) { i2c_stop(); return ask; } data++; } i2c_stop(); return ask; }Эта функция создана для эксперимента. Принимает указатель на массив однобайтовых данных, количество этих байт и адрес микросхемы. Собственно попытка передать все данные одной сессией, а не одним байтом за сессию. Функция работает, но так для ЖК дисплея и не подошла. А теперь давайте вернемся к основной программе. После подключения библиотек, прописываем адрес микросхемы. Далее создаем три функции по аналогии с lcd.h. Отличие лишь в принципе передачи данных.
void com(BYTE com) { com |= 0x08; // Р3 в единицу, дабы горела подсветка pcf8574_byte_out(com, ADD); // Вывод данных com |= 0x04; // Е в единицу pcf8574_byte_out(com, ADD); // Вывод данных com &= 0xFB; // Е в ноль pcf8574_byte_out(com, ADD); // Вывод данных }Эта функция передает только команды дисплею. Отсюда появилась первая строка с логическим сложением команды с 0х08. Эта бяка нужна из-за того что мы передаем байт не прямо в порт ЖК дисплея, а через наш ретранслятор. То есть если мы подали байт, а потом нам нужно вывести только один бит, то соизвольте к предыдущему байту присвоит нужный бит и уже его снова отправить в порт. Вот такая заморочка. Сложение с 0х08 необходимо для постоянного удержания единицы на третьем разряде. Помните про подсветку? Вот именно это сложение и включает подсветку. После вызываем функцию передачи байта в шину. О ней написано выше. Затем передаем байт по шине в микросхему. Далее следует выставить в единицу Е, чем собственно занимается логическое сложение байта с 0х04. После обнуление Е. Таким образом можно послать любую команду дисплею лишь передав в качестве аргумента саму команду.
void init(void) { _delay_ms(30); // Пауза после подачи питания com(0x30); // Переход в 4-х битный режим _delay_us(40); // Задержка для выполнения команды com(0x30); // Переход в 4-х битный режим _delay_us(40); // Задержка для выполнения команды com(0x30); // Переход в 4-х битный режим _delay_us(40); // Задержка для выполнения команды com(0x20); // Переход в 4-х битный режим _delay_us(40); // Задержка для выполнения команды com(0x20); // Установка параметров com(0x80); // Установка параметров com(0x00); // Выключаем дисплей com(0x80); // Выключаем дисплей com(0x00); // Очищаем дисплей com(0x10); // Очищаем дисплей com(0x00); // Устанавливаем режим ввода данных com(0x60); // Устанавливаем режим ввода данных com(0x00); // Включаем дисплей с выбранным курсором com(0xC0); // Включаем дисплей с выбранным курсором }Эта функция занимается лишь инициализацией дисплея. Последовательность команд взята из даташита на ЖК дисплей.
void char_out(BYTE data) { BYTE data_h = ((data & 0xF0) + 0x09); BYTE data_l = ((data << 4) + 0x09); pcf8574_byte_out(data_h, ADD); // Передача старших 4 бит data_h |= 0x04; pcf8574_byte_out(data_h, ADD); // Передача старших 4 бит data_h &= 0xF9; pcf8574_byte_out(data_h, ADD); // Передача старших 4 бит pcf8574_byte_out(data_l, ADD); // Передача младших 4 бит data_l |= 0x04; pcf8574_byte_out(data_l, ADD); // Передача младших 4 бит data_l &= 0xF9; pcf8574_byte_out(data_l, ADD); // Передача младших 4 бит }Эта функция передает данные ЖК дисплею. Выполняется так же как и команды за исключением того, что передача байта идет сначала старшим полубайтом, а затем младшим. А остальное тоже самое.
void str_out(BYTE *str) { while((*str) != '\0') { char_out(*str); str++; } }Ну, а эта функция чисто для передачи строки дисплею. Собственно к нашей теме она никакого отношения не имеет.
Проект для AtmelStudio 6.2
Грамотный 01.08.15 17:11
Запятая пропущена. Правильно: "ПРИВЕТ, МИР!"
И сей девайс заточен не только для HD44780.
Подтягивающие резисторы ставятся со стороны мастера.
Согласно спецификации, запись данных в контроллер LCD идет по спаду Е. Отсюда первая же функция упрощается:
void com(BYTE com)
{
com |= 0x08; // подсветка
pcf8574_byte_out(com | 0x04, ADD);// Вывод данных
pcf8574_byte_out(com, ADD); // Е в ноль
}
Да и остальные тоже существенно меньше могут быть. Например, void char_out(BYTE data) будет всего из двух вызовов, и уж тем более без дополнительных переменных.
Инициализация LCD выполнена с нарушениями спецификации таймингов.
Алексей 02.08.15 19:11
Из-за отсутствия запятой, дисплей не пострадает. Сей девайc как раз заточен именно под дисплеи с таким, либо аналогичным контроллером. А вот именно микросхема действительно простой расширитель порта. По поводу Е я согласен. Дополнительные переменные нужны. Если передать функции аргумент с выполнением неких действий с логикой, могут возникнуть глюки. Уже с таким сталкивался. Инициализация выполняется без нарушений тайменгов. В документации сказано, что между командами ставиться пауза 40 мкс. Из-за того что передача идет по шине i2c, а та в свою очередь программная и медленная, то периоды выполняются с лихвой. Если все же Вам не лень, то напишите свой вариант и пришлите мне. Я его опубликую. В конце концов данный сайт предназначен на любительскую аудиторию и каждый кто хочет может высказать свое мнение и видение на жизнь МК.
Алексей 06.08.15 09:14
Добавлены тайменги при инициализации дисплея по замечанию уважаемого "Грамотного"
Дмитрий 14.06.16 21:57
Здравствуйте Алексей.Можно в генератор кода добавить библиотеку для работы с PCF8574.
Алексей 14.06.16 22:32
Я подумаю.))
ruslan 21.12.16 19:54
Ребята, нашел подробное описание по подключению LCD 1602 по I2C интерфейсу на основе PCF8574 Подключение LCD 1602 I2C
Алексей 21.12.16 21:53
О да. Особенно код на асме. Ардуинщики оценят по полной)))
пы.сы.
Даже если не взирать на асм, то там прога написана под PIC контроллер. Для AVRщиков это "очень" полезная информация? особенно начинающим))) Я ничего не имею против PIC, но даже асм у PIC и AVR разный. А по поводу подробностей работы ЖК дисплея, то можно глянуть тут))) Правда я ее еще писал под CVAVR но все команды разобраны и разложены по полочкам. Но в любом случае решайте сами где понятнее написано))) Автор пишет, читатель выбирает.
пы.сы.
Даже если не взирать на асм, то там прога написана под PIC контроллер. Для AVRщиков это "очень" полезная информация? особенно начинающим))) Я ничего не имею против PIC, но даже асм у PIC и AVR разный. А по поводу подробностей работы ЖК дисплея, то можно глянуть тут))) Правда я ее еще писал под CVAVR но все команды разобраны и разложены по полочкам. Но в любом случае решайте сами где понятнее написано))) Автор пишет, читатель выбирает.
GeK 04.01.17 12:52
"I2C адрес микросхемы (по умолчанию он равен 0x4E"
Старшие 4 бита адреса фиксированы,
префикс У PCF8574 равен 0100, а у PCF8574A — 0111
Младшие 3 бита зависят от состояния входов микросхемы A2-A0. По умолчанию все 3 перемычки разомкнуты, соответственно адрес микросхемы принимает значение 0111111.
// A2 A1 A0 PCF8574 PCF8574A
// 1 1 1 0x20 0x38
// 1 1 0 0x21 0x39
// 1 0 1 0x22 0x3A
// 1 0 0 0x23 0x3B
// 0 1 1 0x24 0x3C
// 0 1 0 0x25 0x3D
// 0 0 1 0x26 0x3E
// 0 0 0 0x27 0x3F
Старшие 4 бита адреса фиксированы,
префикс У PCF8574 равен 0100, а у PCF8574A — 0111
Младшие 3 бита зависят от состояния входов микросхемы A2-A0. По умолчанию все 3 перемычки разомкнуты, соответственно адрес микросхемы принимает значение 0111111.
// A2 A1 A0 PCF8574 PCF8574A
// 1 1 1 0x20 0x38
// 1 1 0 0x21 0x39
// 1 0 1 0x22 0x3A
// 1 0 0 0x23 0x3B
// 0 1 1 0x24 0x3C
// 0 1 0 0x25 0x3D
// 0 0 1 0x26 0x3E
// 0 0 0 0x27 0x3F
Алексей 04.01.17 14:27
Что-то вы перепутали.
Выписка из документации на микросхему
0b01001110 это 0x4E
Так что тут все верно. А если нужно сменить адрес, то всего лишь нужно его поменять в дефайне.
Выписка из документации на микросхему
0b01001110 это 0x4E
Так что тут все верно. А если нужно сменить адрес, то всего лишь нужно его поменять в дефайне.
Юрий 14.12.17 21:26
Доброго времени суток! А можно еще код функции lcdgotoxy и lcdclear для работы с переходником на PCF8574.
Александр 20.05.18 18:14
Доброго времени суток! как вы выводите русский текст.
Алексей 20.05.18 23:04
Это отечественный дисплей от фирмы МЭЛТ. У него в памяти зашита кириллица.
Александр 21.05.18 04:55
Доброго времени суток! Я пиши как у вас в Проект для AtmelStudio 6.2 " ЁPҐBET MҐP!" то выводит нормально
а если пиши "ПРИВЕТ МИР!" выводит ерунду всякую. у меня два
варианта дисплеев у одного зашита кириллица. второй китайский.
а если пиши "ПРИВЕТ МИР!" выводит ерунду всякую. у меня два
варианта дисплеев у одного зашита кириллица. второй китайский.
Алексей 21.05.18 09:22
Я бы для начала написал бы тестовою программу. Перебор всей памяти с выводом на дисплей символов и их адресов. А потом уже выеснять в чем проблема. Скорее всего таблица символов не совпадает с таблицей ascii.
Андрей 03.09.18 08:32
день Добрый!
А схемку под Proteus не можете подкинуть?
А схемку под Proteus не можете подкинуть?
Андрей 03.09.18 10:22
Или в Proteuse никто не проверял?
Андрей 03.09.18 10:56
Разобрался main_init
Павел 30.05.19 23:35
Любопытная вещь, адрес дисплея 0х4Е, а если тот же дисплей подключить к ардуинке то адрес 0х27
Павел 31.05.19 11:04
Спасибо огромное за Вашу работу! Перерыл весь интернет, ни один из приведенных примеров кроме Вашего не заработал. Единственное, в архиве проекта в функции инициализации дисплея не прописаны задержки _delay_, и он соответственно не работает
Алексей 01.06.19 09:52
Ну это больше демонстрационный проект. По хорошему нужно библиотеку axlib переписывать, но с учетом того что STM32 и STM8 двигается семимильными шагами, смысла в AVR уже нет вообще.
Павел 05.06.19 12:57
У STM нет DIP корпусов, сложнее делать печатные платы. Для моих проектов возможностей AVR хватает с запасом, на одной Atmega 8 очень много можно уместить
Алексей 05.06.19 15:20
Да, но сколько стоит Atmega8 и stm8s003)))
Дмитрий 07.06.19 00:41
Здравствуй, Алексей.
Подскажи, пожалуйста, как нужно читать из pcf8574 состояние порта ?
Хочу сделать внешний блок, 8 GPIO по шине i2c - саме оно.
Подскажи, пожалуйста, как нужно читать из pcf8574 состояние порта ?
Хочу сделать внешний блок, 8 GPIO по шине i2c - саме оно.
Дмитрий 07.06.19 17:56
Сам себе отвечу
Функция возвращает байт - состояние портов микросхемы
uint8_t pcf8574_byte_rcv(uint8_t addr)
{
uint8_t ask = ACK;
addr |= 0b01; //READ
uint8_t data=0;
i2c_start();
ask = i2c_send_byte(addr);
if(!ask) data = i2c_read_byte(NACK);
i2c_stop();
return data;
}
Функция возвращает байт - состояние портов микросхемы
uint8_t pcf8574_byte_rcv(uint8_t addr)
{
uint8_t ask = ACK;
addr |= 0b01; //READ
uint8_t data=0;
i2c_start();
ask = i2c_send_byte(addr);
if(!ask) data = i2c_read_byte(NACK);
i2c_stop();
return data;
}
Павел 07.06.19 20:37
Сколько стоит, 150 рублей, по цене релюшки в общем), а как вы разводите платы под STM? ЛУТ ненадежен, ЧПУ фрезер не уверен что возьмет (не пробовал)
Алексей 09.06.19 18:59
Фоторезист или китайцы.