Русификация библиотеки LiquidCrystal_I2C для OLED-дисплеев Winstar

Для строчных дисплеев Winstar очень соблазнительно сократить число управляющих соединений, которых даже при четырехпроводном включении получается не меньше шести (R/W можно не подключать, см. вот эту публикацию автора). Говорят (в том числе и сами винстары, см. оф. сайт), что контроллер WS0010 может управляться по SPI (а некоторые даже и по I2C!), но инструкций в документации на эту тему упорно не помещают, и как с этим управляться — непонятно. К тому же SPI помогает не сильно — вместо шести соединений получаем четыре привязанных к дисплею, потому что еще для каких-то целей SPI в любительской практике употребляют нечасто. Потому самое удобное решение в плане сокращения числа соединений для стандартных плат Arduino — использовать так называемый расширитель (экспандер) портов на основе шины I2C под названием PCF8574. Это позволяет сократить число необходимых соединений до двух (не считая питания), причем на основе выводов стандартного порта TWI, что не мешает подключать к нему же различные датчики, часы и т.п. Вообще-то микросхема PCF8574 может быть приспособлена к большому количеству самых разных применений (считывание кнопок, засвечивание светодиодов и т. п.). В режиме записи микросхема при этом напрямую транслирует значение битов в переданном по шине I2C байте в состояние восьми выходов (при чтении, наоборот, состояние восьми линий передается в передаваемый байт). I2C-адрес в PCF8574 может меняться установкой уровня на трех входах задания адреса, так что с помощью одной шины по двум проводам можно устанавливать или читать состояние до 64 линий. В этом деле имеются некоторые особенности из-за несимметрии состояний «0» и «1» выводов параллельного порта PCF8574, причем как при работе на вход, так и на выход (см. здесь), но нашей задаче управления ЖК- или OLED-дисплеями по шине I2C они не помешают. Нет даже необходимости разводить переходную плату для дисплеев самостоятельно. Специально для управления HD44780-совместимыми дисплеями выпускаются многочисленные разновидности модулей-переходников (см. фото). По одному краю у них установлен игольчатый однорядный разъем типа PLS, разводка которого позволяет напрямую стыковать такой модуль с ЖК- или OLED-дисплеем. Если при этом ориентировать модуль так, чтобы вывод модуля номер 1 (отсчет ведется от входного разъема, см. фото выше) совпадал с выводом 1 дисплея, то плату-переходник можно установить прямо на плату дисплея так, как показано на фото ниже (фото с сайта 9zip.ru). При этом, конечно, должен совпадать и шаг выводов и сам тип разъема. Поэтому среди распространенных строчных OLED-дисплеев Winstar так, как на картинке, подключить можно только типы WEH1602A и 2004A, для типа 1602B модуль придется поворчивать на 180, а для любимых народом 2002A/B и 1202/1204 изготавливать переходные кабелЯ. Разводка выводов для случая OLED-дисплея показана в таблице. Если вы хотите вместо готового модуля самостоятельно подключить микросхему (что позволит уменьшить габариты), но собираетесь использовать описанную далее библиотеку, то по этой таблице можно также определить правильное подключение «голой» микросхемы. Отметим, что фактически здесь используется четырехпроводная схема подключения дисплея и биты DB0-DB3 не подключены никуда, поэтому в таблице обозначены серым цветом.Разводка выводов при подключении PCF8574 и модуля на ее основе к OLED-дисплею Синенький подстроечный резистор, а также перемычка на торце платы, которые видны на фото, предназначены для управления подсветкой в ЖК-дисплеях (выводы 15 и 16) и в нашем случае не задействуется. (Кстати, то же самое относится к биту Р3 выходного порта PCF8574, который в нашем случае не используется.) Поэтому при подключении напрямую OLED-дисплея 1602B, у которого выводы 15 и 16 находятся перед выводом 1, их можно просто не подключать (а у модуля при этом 15 и 16 выводы придется удалить, чтобы не мешались). Под этим резистором на плате имеются контакты A0, A1 и A2 для задания младших битов I2C-адреса. По умолчанию они подключены к высокому уровню, поэтому адрес имеет наибольшее возможное значение из заданного диапазона. Микросхемы PCF8574 выпускаются в нескольких модификациях, отличающихся этим диапазоном. Для PCF8574 без буквенного индекса (или у PCF8574Т) адрес по умолчанию будет равен 0x27, и может меняться в меньшую сторону до 0x20. У PCF8574A адрес по умолчанию равен 0x3F и меняется до 0x38. Для работы с дисплеем, подключенным через PCF8574 по I2C-интерфейсу, имеется рекомендованная библиотека под названием LiquidCrystal_I2C (см. официальный сайт arduino.cc). Разумеется, как и оригинальная LiquidCrystal, она работает только с английским языком. Русскоязычных версий ее не имеется (по крайней мере, таких, которые бы уверенно работали в современных версиях Arduino IDE), и вариант для работы с OLED-дисплеем тоже отсутствует. Поэтому автор взял на себя труд доработки, приняв за исходный самый простой из вариантов LiquidCrystal_I2C. Очевидным методом русификации было бы объединить LiquidCrystal_I2C и LiquidCrystalRus, доработав последнюю в части инициализации OLED-дисплеев. Но лобовое решение здесь не прокатывает — в I2C-режиме LiquidCrystalRus выводит только первую букву посланной через функцию print() строки. С чем это связано, я разбираться не стал, попросту дополнив библиотеку LiquidCrystal_I2C своей функцией вывода outStr(), которая отбрасывает старший байт кодировки UTF-8, а младший перекодирует в символ из внутренней таблицы ENGLISH_RUSSIAN (0x02) контроллера WS0010. Исправленную и дополненную версию под названием LiquidCrystal_I2C_OLED можно скачать отсюда. Если строка не содержит русских букв, то ее следует выводить обычной функцией print(), которая работает быстрее. Значок градуса, а также буквы «ё» и «Ё» выводить можно только прямым указанием восьмеричных кодов (например, «всё» — «вс265», «22,5°» — «22,5337», см. таблицу далее). Примеры вывода имеются в папке examples (не забудьте сменить адрес микросхемы PCF8574, если у вас версия, отличная от PCF8574A или адрес изменен переключением бит модификации). Пример вывода русского алфавита на дисплей конфигурации 1602 (микросхема PCF8574A, адрес по умолчанию 0x3F):

#include   #include <liquidcrystal_i2c oled1="" void="" setup="" oled1.init="" oled1.clear="" oled1.print="" oled1.setcursor="" oled1.outstr="" delay="" loop="">

Корректный результат вывода первой половины алфавита показан на фото: Подчеркнем, что такая русифицированная библиотека (как и LiquidCrystalRus, кстати) предназначена для работы в современных версиях Arduino IDE (начиная примерно с 1.6.1 и далее) в среде Windows 7/8/10. В среде Arduino IDE 1.0, а также в других редакторах и ОС, работающих в однобайтовой кодировке win1251 (ANSI, cp1251), эти библиотеки прямой русский текст в строке не воспринимают. В этом случае следует пользоваться функцией print() с указанием восьмеричных кодов русских букв, согласно таблице ниже, только библиотеку все равно придется использовать эту (либо доработать LiquidCrystal_I2C для переключения в таблицу ENGLISH_RUSSIAN при инициализации, см. здесь). В контроллере WS0010 применен экономичный метод кодирования — вводятся только русские буквы, не совпадающие с английскими по начертанию. Например, «суббота» будет выглядеть, как «cy262262o277a». Коды кириллических символов и значка градуса для контроллера WS0010 (таблица ENGLISH_RUSSIAN, код 0x02) Признаком того, что ваша среда/редактор выдает вместо UTF-8 однобайтную кодировку win1251 будет вывод вместо «А» — «ч», вместо «а» — «Д» и т. п. (фото прислал Tomasina): Если не справитесь с выяснением причин, откуда в современных средах под Windows берется однобайтовая кодировка, то остается только либо воспользоваться прямым выводом кодов, как указано выше, либо просто изменить в моей функции outStr() по очереди все коды младшего байта UTF-8 на код из таблицы win1251. Например, оператор case 0x90 (заглавная «А») заменяем на case 0xC0 и так далее, при этом строки, фильтрующие старший байт (case 0xd0: break; и case 0xd1: break;) необходимо удалить.

Цена: $0.94

Решил я сделать текстовую панель оператора(HMI) и подключить ее по «квадратной» шине I2C к Arduino. Для этого разработал на основе микросхемы PCF8574P плату клавиатуры из 5 кнопок. PCF8574P это расширитель портов, корпус DIP, работает по шине I2C. Приобрел я партию из двух таких микросхем за 0.94$ с бесплатной доставкой из Китая, таким образом одна штука стоит 0.47$. Покупка выгодная, так как в местных магазинах эти же микросхемы стоят больше 2 долларов за штуку. Дисплеем HMI будет стандартный экранчик 1602, так же через платку FC-113 работающий по квадратной шине. PCF8574P выслали, дали трек-номер и через 2 недели я их уже получил на почте. Извлекаем из пластиковой трубки, вроде бы все нормально. Однако, снизу на корпусе одной из микросхем есть следы загадочных термомеханических воздействий. Природа этих повреждений мне не ясна, но очевидно, что во время пересылки они появиться не могли. Долго думал над этой загадкой, пока меня не осенило. Просто на склад продавца пробрался Люк Скайуокер, вдруг уменьшившийся до микроскопических размеров. Там он приметил один из расширителей портов, спутал с имперским шагоходом и принялся рубить его световым мечем. Тут зашла комплектовальщица, увидела эту картину и такая говорит: «Прекрати, Люк Скайуокер! Это не имперский шагоход, это микросхема PCF8574P, за которую уже уплочено из Запорожья». Хорошо хоть, обе микросхемы при проверке оказались рабочими. Приступаем к созданию самой клавиатуры по такой схеме. В Layout 6.0 нарисовал одностороннюю плату. Скачать файл с платой можно тут. Плату травил перекисью водорода и лимонной кислотой. В сети много рецептов травления платы перекисью. Я делал такой раствор: 100 мл перекиси водорода 3%, 50 г лимонной кислоты, 3 чайные ложки соли. Баночку с перекисью подогрел в кастрюле с водой. Погружаем плату в раствор рисунком вниз, как рекомендуют при травлении перекисью. Пшшшшшш! Сначала процесс идет бурно. Пс… Потом заметно стихает. Переворачиваем, смотрим на рисунок. Красота. Готовая плата выглядит так.

Адресные ножки микросхемы подключены на GND, поэтому адрес платы на шине будет 0x20. Пишем программу для Ардуино.Скетч Загружаем программу в Ардуино и подключаем его к созданной клавиатурной плате и дисплею. Включаем, работает! Мой HMI будет работать не просто с Arduino, а с ардуино-совместимым ПЛК CONTROLLINO. Если будет вдохновение и интерес читателей, напишу и про него как-нибудь.Плюсы PCF8574P: 1. Минимальная обвязка. 2. Прост в работе.Минусы PCF8574P: У самой микросхемы не обнаружил, хотя и советую покупать у другого продавца. На этом обзор микросхемы PCF8574P заканчиваю. Но как опытный уже обозреватель, заранее отвечу на вопросы, которые обязательно зададут:Почему в DIP корпусе? SOIC лучше. При прочих равных, я предпочитаю DIP, мне с ними проще.DIP и выводные элементы ставят только ламеры, все специалисты используют SOIC и SMD. Вот я паяю исключительно SMD и вообще я молодец. Вы молодец.Почему бы просто не купить на алиэкспрессе готовый модуль с дисплеем 1602 и клавиатурой 5 кнопок? Он тоже работает по I2C. Его цена от 11 $. Я же потратил: Дисплей 1602 — 1.3 $ Плата FC-113 — 0.55 $ Микросхема PCF8574P — 0.47 $ Кнопки и колпачки — 0.7 $ Реактивы для травления платы — 0.3 $ Текстолит, резисторы и прочая мелочевка — бесплатно, из старых запасов. Итого: 3.32 $ Но главное- на своей плате я поставил кнопки с квадратным толкателем что бы одеть на них красивые цветные колпачки.Ого, всего одна микросхема PCF8574P стоит почти как целая плата FC-113! Да уж…Вы сделали все неправильно. Неправильно рисовали, неправильно травили в неправильном растворе и поставили неправильные кнопки. Я бы на вашем месте сделал все правильно. Вы молодец.Почему пятая кнопка так далеко от остальных? Это специально так, они функционально различны. Те четыре это влево, вправо, отмена, ввод, а пятая будет SETUP.Я ждал более захватывающую историю про Люка Скайуокера, вы меня обманули! Я молодец.UPD 2017-02-20:доделал девайс

Перечень функций библиотеки LiquidCrystal и LiquidCrystal_I2C

Системные функции:

init() – Обязательная инициализация

begin(col, row, size) – Инициализация дисплея с указанием количества col — столбцов, строк — row и размера символа — size

backlight() – Активация подсветки

noBacklight() – Деактивация подсветки

display() – Включить вывод на экран