在 LCD 上顯示文字

發行項
07/15/2023

在不需要外部監視器的情況下顯示資訊時，LCD 字元顯示會很有用。常見的 LCD 字元顯示器可以直接連接到 GPIO 針腳，但這種方法需要使用最多 10 個 GPIO 針腳。對於需要連線至裝置組合的案例，將太多 GPIO 連接器用於字元顯示通常不切實際。

許多製造商都販售 20x4 的 LCD 字元顯示器，其中包含整合式 GPIO 展開器。字元顯示器會直接連接到 GPIO 展開器，然後透過內部整合電路 (I²C) 序列通訊協定連接到 Raspberry Pi。

在本主題中，您將使用 .NET，使用 I²C GPIO 展開器，在一個 LED 字元顯示器上顯示文字。

必要條件

ARM 型 (ARMv7 或更新版本) 單一面板電腦 (SBC)
具有 I²C 介面的 20x4 LCD 字元顯示器
跳線
試驗電路板 (選擇性/建議)
Raspberry Pi GPIO 擴充板 (選擇性/建議)
.NET SDK 7 或更新版本

注意

本教學課程是以 Raspberry Pi 為目標裝置所撰寫。不過，本教學課程可用於任何支援 .NET 的 Linux 型 SBC，例如 Orange Pi、ODROID 等等。

注意

LCD 字元顯示器有許多製造商。大部分的設計都相同，製造商的不同應不會對功能造成任何差異。供參考之用，本教學課程是使用 SunFounder LCD2004 所開發。

準備 SBC

確定 SBC 已設定完成以支援下列服務：

對於許多裝置，不需要額外的設定。針對 Raspberry Pi，請使用 raspi-config 命令。如需 raspi-config 的詳細資訊，請參閱 Raspberry Pi 文件。

準備硬體

使用跳線將 I²C GPIO 擴充器上的四個針腳連接到 Raspberry Pi，如下所示：

GND 接地
VCC 連接至 5V
SDA 連接至 SDA (GPIO 2)
SCL 連接至 SCL (GPIO 3)

請視需要參閱下圖：

I²C 介面 (顯示器背面)	Raspberry Pi GPIO
	影像由 Raspberry Pi Foundation 提供。

提示

建議將 GPIO 擴充板與試驗電路板搭配使用，以簡化 GPIO 連接器的連接。

建立應用程式

在慣用的開發環境中完成下列步驟：

使用 .NET CLI 或 Visual Studio建立新的 .NET 主控台應用程式。將其命名為 LcdTutorial。
```
dotnet new console -o LcdTutorial
cd LcdTutorial
```
將 Iot.Device.Bindings 套件新增至專案。從專案目錄或Visual Studio使用.NET CLI。
```
dotnet add package Iot.Device.Bindings --version 2.2.0-*
```
以下列程式碼取代 Program.cs 的內容：
```
using System;
using System.Device.Gpio;
using System.Device.I2c;
using System.Threading;
using Iot.Device.CharacterLcd;
using Iot.Device.Pcx857x;

Console.WriteLine("Displaying current time. Press Ctrl+C to end.");

using I2cDevice i2c = I2cDevice.Create(new I2cConnectionSettings(1, 0x27));
using var driver = new Pcf8574(i2c);
using var lcd = new Lcd2004(registerSelectPin: 0, 
                        enablePin: 2, 
                        dataPins: new int[] { 4, 5, 6, 7 }, 
                        backlightPin: 3, 
                        backlightBrightness: 0.1f, 
                        readWritePin: 1, 
                        controller: new GpioController(PinNumberingScheme.Logical, driver));
int currentLine = 0;

while (true)
{
    lcd.Clear();
    lcd.SetCursorPosition(0,currentLine);
    lcd.Write(DateTime.Now.ToShortTimeString());
    currentLine = (currentLine == 3) ? 0 : currentLine + 1; 
    Thread.Sleep(1000);
}
```
在上述程式碼中：
- using 宣告會透過呼叫 I2cDevice.Create，並使用 busId 和 deviceAddress 參數傳入新的 I2cConnectionSettings，以建立 I2cDevice 的執行個體。這個 I2cDevice 代表 I²C 匯流排。 using 宣告可確保已處置物件，且正確釋放硬體資源。
  
  警告
  
  GPIO 擴充器的裝置位址取決於製造商所使用的晶片。配備 PCF8574 的 GPIO 擴充器會使用位址 0x27，而使用 PCF8574A 晶片的擴充器則會使用 0x3F。請參閱您的 LCD 文件。
- 另一個 using 宣告會建立 Pcf8574 的執行個體，並將 I2cDevice 傳遞至建構函式。這個執行個體代表 GPIO 擴充器。
- 另一個 using 宣告會建立 Lcd2004 的執行個體來表示顯示器。數個參數會傳遞至建構函式，以描述要用來與 GPIO 擴充器通訊的設定。 GPIO 擴充器會傳遞為 controller 參數。
- while 迴圈會無限期執行。每個反覆運算：
  1. 清除顯示。
  2. 將游標位置設定為目前行的第一個位置。
  3. 將目前時間寫入目前游標位置的顯示。
  4. 逐一查看目前的行計數器。
  5. 睡眠 1000 毫秒。
建置應用程式。如果使用 .NET CLI，請執行 dotnet build 。若要在 Visual Studio 中建置，請按 Ctrl+Shift+B。
將應用程式部署至 SBC 作為獨立應用程式。如需指示，請參閱將 .NET 應用程式部署至 Raspberry Pi。請務必使用 chmod +x 提供可執行檔「執行」權限。
切換至部署目錄並執行可執行檔，在 Raspberry Pi 上執行應用程式。
```
./LcdTutorial
```
當每一行上顯示目前的時間時，觀察 LCD 字元顯示器。

提示

如果顯示器已亮起，但您看不到任何文字，請嘗試調整顯示器背面的對比刻度盤。
按 Ctrl+C 以終止程式。

恭喜！您已使用 I²C 和 GPIO 擴充器在 LCD 上顯示文字！

取得原始程式碼

本教學課程中的來源來自於 GitHub。

下一步

了解如何使用一般目的輸入/輸出讓 LED 閃爍