GPIO接続のLCDへ表示する(基本的な接続)

Raspberry Piを使って、i2c接続のLCDモジュールへの表示はいくつか紹介されていますが、
GPIO接続のLCDモジュールへの表示に関するページはなかなか見つからなかったので紹介します。
使用するLCDはHD44780のコントローラを搭載した一般的な16文字2行表示のLCDです。
秋月電子で売られているSUNLIKE社製のSC1602BSLB(バックライト付き)／SC1602BS*B(バックライト無し)などもこれに該当します。
RaspBerryPiのGPIOは3.3V仕様ですが、入力が無いので5V仕様のLCDでも問題なく使うことができます。
同じくSUNLIKE社製3.3V駆動のSC1602BBWBも、電源電圧だけ変更すれば動きます。

【RaspberryPIとの結線】

このページを参考にして結線を行いましたが、RSとEnable Signalのピン番号は変更しています。
４ピン接続と８ピン接続の例が載っていますが、私は結線が楽な４ピンを選びました。
注意する点として、LCDによっては１番ピンがVss(GND)、２番ピンがVdd(供給電源)のものと、
１番ピンがVdd(供給電源)、２番ピンがVss(GND)のものがありますので、ここはお使いのLCDのデータシートで確認してください。
私が使用したLCDは１番ピンがVss(GND)、２番ピンがVdd(供給電源)で、バックライトは１５番と１６番から供給しますので結線は以下のようになります。
コントラスト調整用には10KΩの可変抵抗器を使いました。

LCDのピン番号	LCDのピンのSymbol	Raspberryのピン番号	WringPiでの番号	GPIOの番号
1	Vss(GND)	GND
2	Vdd(※１)	3V3/5V
3	Vo(Contrast Adj)(※２)	可変抵抗器
4	RS(Register Select)	16	4	23
5	R/W(Read/Write)	GND
6	Enable Signal(Clock)	18	5	24
7	DB0	N/C
8	DB1	N/C
9	DB2	N/C
10	DB3	N/C
11	DB4	11	0	17
12	DB5	12	1	18
13	DB6	13	2	27
14	DB7	15	3	22
15	LED-A(※１)	3V3/5V
16	LED-K(※３)	GND

(※１)駆動電圧が3.3Vのモジュール(低電圧版)と5Vのモジュールが有ります。モジュールに合わせて電源を供給してください。5Vモジュールは3.3V給電では動きません
(※２)個体差があるかもしれませんがGNDでも大丈夫なぐらい低電圧です。
(※３)カソードは一般的に英語で「Cathode」ですが、LEDに関してはLED-K(ドイツ語のKathode）が使われます。

【ライブラリのインストール】

Raspberry PiにWiringPiライブラリをインストールします。
ライブラリのURLが昔と変わりました。

$ git clone
              https://github.com/WiringPi/WiringPi

              $ cd WiringPi

              $ ./build

              $ gpio -v

              gpio version: 2.46

              Copyright (c) 2012-2018 Gordon Henderson

              This is free software with ABSOLUTELY NO WARRANTY.

              For details type: gpio -warranty

              

              Raspberry Pi Details:

                Type: Model B, Revision: 02, Memory: 512MB, Maker:
              Sony

                * Device tree is enabled.

                *--> Raspberry Pi Model B Rev 2

                * This Raspberry Pi supports user-level GPIO
              access.

【ソースコード】

このページを参考に以下のコード(lcd-gpio.c)を書きました。

#include <stdio.h>

              #include <string.h>

              #include <stdlib.h>

              #include <wiringPi.h>

              #include <lcd.h>

              

              int main(int argc, char **argv) {

                  int fd;

                  int c;

                  int i;

              

                  if(wiringPiSetup() == -1) {

                      printf("Setup
              Fail\n");

                      exit(1);

                  }

                  fd =
              lcdInit(2,16,4,4,5,0,1,2,3,0,0,0,0);

              

                  lcdClear(fd);

                  lcdPuts(fd,"ABCDEFGHIJKLMNOP");

                  lcdPosition(fd,0,1);

                  lcdPuts(fd,"abcdefghijklmnop");

              

                  while (1){

                     
              printf("0:lcdDisplay test\n");

                     
              printf("1:lcdCursor test\n");

                     
              printf("2:lcdBlink test\n");

                     
              printf("q:End\n");

                      c=getchar();

                      if(c == 'q')
              break;

              

                      if(c == '0') {

                         







































































              for(i=0;i<10;i++) {

                             







































































              lcdDisplay(fd,0);

                             







































































              sleep(1);

                             







































































              lcdDisplay(fd,1);

                             







































































              sleep(1);

                         







































































              }

                      }

              

                      if(c == '1') {

                         







































































              for(i=0;i<16;i++){

                             







































































              lcdPosition(fd,i,0);

                             







































































              lcdCursor(fd,1);

                             







































































              sleep(1);

                         







































































              }

                         







































































              lcdCursor(fd,0);

                      }

              

                      if(c == '2') {

                         







































































              for(i=0;i<16;i++){

                             







































































              lcdPosition(fd,i,1);

                             







































































              lcdCursorBlink(fd,1);

                             







































































              sleep(1);

                         







































































              }

                         







































































              lcdCursorBlink(fd,0);

                      }

                  }

                  lcdClear(fd);

              }

悩んだのはリンク方法です。
上記のページではWiringPiのライブラリ(WiringPi Library)にはLCDライブラリが含まれてるように見えますが、
LCDライブラリは「WiringPi Devices Library」に含まれていて、これを使うときには下線部分の指定が必要になります。

$ cc -o lcd-gpio lcd-gpio.c -lwiringPi
              -lwiringPiDev

実行するとLCDに文字が表示され以下のメニューが表示されますので選んでください。

$ sudo ./lcd-gpio

              0:lcdDisplay test

              1:lcdCursor test

              2:lcdBlink test

              q:End

wiringPiSetup()をwiringPiSetupGpio()に変更すると、GPIO番号でピン番号を指定することができます。

#include <stdio.h>

              #include <string.h>

              #include <stdlib.h>

              #include <wiringPi.h>

              #include <lcd.h>

              

              int main(int argc, char **argv) {

                  int fd;

                  int c;

                  int i;

              

                  if(wiringPiSetupGpio() == -1) {

                      printf("Setup
              Fail\n");

                      exit(1);

                  }

                  fd_lcd =
              lcdInit(2,16,4,23,24,17,18,27,22,0,0,0,0);

              

                  lcdClear(fd);

                  lcdPuts(fd,"ABCDEFGHIJKLMNOP");

                  lcdPosition(fd,0,1);

                  lcdPuts(fd,"abcdefghijklmnop");

              

                  while (1){

                     
              printf("0:lcdDisplay test\n");

                     
              printf("1:lcdCursor test\n");

                     
              printf("2:lcdBlink test\n");

                     
              printf("q:End\n");

                      c=getchar();

                      if(c == 'q')
              break;

              

                      if(c == '0') {

                         
















































for(i=0;i<10;i++)






















              {

                             






















              lcdDisplay(fd,0);

                             






















              sleep(1);

                             






















              lcdDisplay(fd,1);

                             






















              sleep(1);

                         






















              }

                      }

              

                      if(c == '1') {

                         






















              for(i=0;i<16;i++){

                             






















              lcdPosition(fd,i,0);

                             






















              lcdCursor(fd,1);

                             






















              sleep(1);

                         






















              }

                         






















              lcdCursor(fd,0);

                      }

              

                      if(c == '2') {

                         






















              for(i=0;i<16;i++){

                             






















              lcdPosition(fd,i,1);

                             






















              lcdCursorBlink(fd,1);

                             






















              sleep(1);

                         






















              }

                         






















              lcdCursorBlink(fd,0);

                      }

                  }

                  lcdClear(fd);

              }

HD44780のデータシートを見ると、2行表示の場合、DDRAMには40文字＊2行まで格納できる様ですが、
WinringPiのLCD関数では17文字目以降を表示することができません。
17文字以上の文字を表示する場合、以下の様に自力でスクロールする必要が有ります。

#include <stdio.h>

              #include <string.h>

              #include <stdlib.h>

              #include <unistd.h>

              #include <wiringPi.h>

              #include <lcd.h>

              

              /*

               cc -o lcd-gpio2 lcd-gpio2.c -lwiringPi -lwiringPiDev

              */

              

              #define INTERVAL 400

              

              int main(int argc, char **argv) {

              

                     
              if(wiringPiSetup() == -1) {

                             










              printf("Setup Fail\n");

                             










              exit(1);

                      }

                      int fd_lcd;

                      fd_lcd =
              lcdInit(2,16,4,4,5,0,1,2,3,0,0,0,0);

              

                      const char
              *message = "Wiring Pi by Gordon Henderson.
              HTTP://WIRINGPI.COM/";

              

                     
              lcdClear(fd_lcd);

                     
              lcdPosition(fd_lcd,0,0);

                     
              lcdPuts(fd_lcd,"SCROLLING");

              

                      char buf
              [32]  = {0};

                      int timer =
              millis();

                      int position =
              0;

                      while (1) {

                             










              if (millis () < timer) continue;

                             










              lcdPosition(fd_lcd,0,1);

                             










              strncpy (buf, &message [position], 16);

                             










              lcdPuts(fd_lcd,buf);

                             










              printf("position=%d\n",position);

                             










              timer = millis () + INTERVAL;

                             










              position++;

                             










              if (position > (strlen(message)-16)) break;

                      }

                      sleep(5);

                     
              lcdClear(fd_lcd);

              }

i2c接続に比べGPIO接続の場合、たとえば20文字＊4行のLCDなど、LCDの選択肢は増えますが、接続のためのワイヤーが多くなるのが欠点です。
そこで、I/OエクスパンダICを入手して、 i2c、またはSPI経由での表示を試してみたいと思います。

続く．．．