Raspberry Pi b+ 用 Python 控制 LCD 16x2 (HD44780) 簡介 Part 2 基本指令介紹

LCD 基本動作指令/資料寫入

這邊要先說明一下怎麼透過這些GPIO pin腳來對LCD下達命令或是寫入一個個的8bit(1 byte)資料.

LCD模組一般來說有兩個基本動作--"寫入指令"和"寫入資料"--我們先來看看怎麼寫入指令:

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假設想要移動游標的位置到第一行第一格的位置，查 Datasheep 可以知道我們要寫入的指令是0x80，轉換成二進位就變成 0b10000000 。

寫入指令可拆解成四個小動作來達成(假設想要寫入指令0x80)，前兩個小動作送出一個byte中的前(高)4個bit，後兩個小動作送出一個byte中的後(低)4個bit。

1. 第一次寫入，準備好指令前面四個bit要寫入的指令:
    EN pin 設為 low
    RW pin 設為 low ==> 跟LCD說這是一個寫入的動作
    RS pin 設為 low ==> 跟LCD說這次的寫入的 "0x80" 是"指令"
    D7~D4 分別對應"指令"(0x80 == 0b1000 0000)的 bit7 ~ bit4    
    所以: 
    D7 pin 設為 high (0b1000 0000)
    D6 pin 設為 low  (0b1000 0000)
    D5 pin 設為 low  (0b1000 0000)
    D4 pin 設為 low  (0b1000 0000)

2. 用EN pin送出確認信號通知LCD說資料已經準備好了:
    EN pin 先設為high
    等一下
    EN pin 設為low

3. 第二次寫入，準備好指令後面四個bit要寫入的指令，RS,RW都不動
    D7~D4 分別對應"指令"(0x80 == 0b10000000)的 bit3 ~ bit0    
    所以:
    D7 pin 設為 low  (0b1000 0000)
    D6 pin 設為 low  (0b1000 0000)
    D5 pin 設為 low  (0b1000 0000)
    D4 pin 設為 low  (0b1000 0000)

4. 用EN pin送出確認信號通知LCD說資料已經準備好了:
    EN pin 先設為high
    等一下
    EN pin 設為low

5. 等待一段時間，LCD需要一些時間來處理這個指令。(~ 50 micro second)

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這樣就完成傳送一個指令到LCD的動作.用Python程式碼來呈現的話就是這樣:

def write_command(cmd): RS = 20 RW = 21 EN = 26 D4 = 19 D5 = 13 D6 = 6 D7 = 5 GPIO.output(EN,0) GPIO.output(RW,0) GPIO.output(RS,0) GPIO.output(D7, 1 if (0x80 & cmd) else 0) GPIO.output(D6, 1 if (0x40 & cmd) else 0) GPIO.output(D5, 1 if (0x20 & cmd) else 0) GPIO.output(D4, 1 if (0x10 & cmd) else 0) GPIO.output(EN,1) sleep(0.000001) GPIO.output(EN,0) sleep(0.000001) GPIO.output(D7, 1 if (0x08 & cmd) else 0) GPIO.output(D6, 1 if (0x04 & cmd) else 0) GPIO.output(D5, 1 if (0x02 & cmd) else 0) GPIO.output(D4, 1 if (0x01 & cmd) else 0) GPIO.output(EN,1) sleep(0.000001) GPIO.output(EN,0) sleep(0.00005) write_command(0x80)

參考Datasheet的話會發現總共有8指令配合各自的設定參數.有需要的時候再去查就好.

前述的指令"0x80"寫入之後，就會把游標移動到顯示螢幕上第一行第一格的位置。此時要在這個位置顯示ASCII字元(假設是"A",ASCII表中的16進位值為0x41二進位為0b0100 0001)，哪要怎麼寫入"資料"?

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其實所有的動作都和寫入"指令"的時候一樣，只是 RS pin 腳要設為high。詳細的動作如下:

1. 第一次寫入，準備好要寫入的前面四個bit:
    EN pin 設為 low
    RW pin 設為 low  ==> 跟LCD說這是一個寫入的動作
    RS pin 設為 high ==> 跟LCD說這次的寫入的 "0x41" 是"資料"
    D7~D4 分別對應"資料"(0x41 == 0b0100 0001)的 bit7 ~ bit4    
    所以: 
    D7 pin 設為 low  (0b0100 0001)
    D6 pin 設為 high (0b0100 0001)
    D5 pin 設為 low  (0b0100 0001)
    D4 pin 設為 low  (0b0100 0001)

2. 用EN pin送出確認信號通知LCD說資料已經準備好了:
    EN pin 先設為high
    等一下
    EN pin 設為low

3. 第二次寫入，準備好指令後面四個bit要寫入的資料，RS,RW都不動
    D7~D4 分別對應"資料"(0x41 == 0b01000001)的 bit3 ~ bit0    
    所以:
    D7 pin 設為 low  (0b0100 0001)
    D6 pin 設為 low  (0b0100 0001)
    D5 pin 設為 low  (0b0100 0001)
    D4 pin 設為 high (0b0100 0001)

4. 用EN pin送出確認信號:
    EN pin 先設為high
    等一下
    EN pin 設為low

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寫成程式碼後會變成下面這樣...

def write_data(data): RS = 20 RW = 21 EN = 26 D4 = 19 D5 = 13 D6 = 6 D7 = 5 GPIO.output(EN,0) GPIO.output(RW,0) GPIO.output(RS,1) # <<===== 這裡RS要設為high GPIO.output(D7, 1 if (0x80 & data) else 0) GPIO.output(D6, 1 if (0x40 & data) else 0) GPIO.output(D5, 1 if (0x20 & data) else 0) GPIO.output(D4, 1 if (0x10 & data) else 0) GPIO.output(EN,1) sleep(0.000001) GPIO.output(EN,0) sleep(0.000001) GPIO.output(D7, 1 if (0x08 & data) else 0) GPIO.output(D6, 1 if (0x04 & data) else 0) GPIO.output(D5, 1 if (0x02 & data) else 0) GPIO.output(D4, 1 if (0x01 & data) else 0) GPIO.output(EN,1) sleep(0.000001) GPIO.output(EN,0) sleep(0.00005) write_data(0x41) # 或是write_data(ord('A'))

於是乎，"A"的值就會出現在0x80的位置，也就是螢幕上第一行第一格的地方。

了解到這裡後,馬上安裝LCD然後下指令就會發現...LCD還是沒反應...這並不表示前面講的有問題，也不是LCD出問題。而是Datasheet通常不會一開始就說清楚講明白的"開機"動作。

Datasheet通常會在很後面的時候才告訴你，LCD在通電之後正常運作之前，還需要一些 "開機" 和 "設定動作" 才能開始正常使用。

所以下面要來介紹如何才能成功幫LCD "開機"....

下一篇 part3: 初始化動作

--part1: 硬體設定篇
--part2: 基本指令介紹
--part3: 初始化動作
--part4: 自訂字形

Python 控制 LCM模組的Code 可在 Github 下載。
https://github.com/itrobotics/python_LCM_control