lcd1602+NanoPi 2

介绍  
I2C LCD1602 Keypad


  
I2C LCD1602 Keypad

• 模块Matrix-I2C_LCD1602_Keypad让LCD1602显示更简单。
• 它由液晶显示屏模块LCD1602和IIC扩展模块MCP23017构成，同时集成5个可独立编程按键，使用这些按键可以控制接在板子上的外设模块或者控制LCD显示的字符。
• 模块上的电位器是调节屏幕显示的灰度。
• LCD1602是可以显示16x2个字符的液晶显示屏，其本身是并行接口，需要较多的IO资源才可以与之通讯。使用IIC控制模块之后，只需要两根GPIO引脚即可。
• MCP23017带有串行接口的16位双向I/O 扩展器，高速IIC接口，三个硬件地址引脚，最多可允许总线上连接8个器件。它可通过I2C与主控通讯，将主控发过来的数据信息转换成并行信号再转发给LCD1602，从而在实现LCD1602的显示和背光调节功能，达到节约IO资源和简化控制的目的。
  

特性

• I2C通讯，显示和背光可控
• 2.54mm排针接口，接线方便，通用性强
• IIC模块PCB尺寸（mm）：57x80
• LCD1602 PCB尺寸（mm）：36x80
  

  

• 引脚说明:
  

名称	描述
IRQ	BUTTON IRQ
SDA	I2C SDA
SCL	I2C SCL
5V	电源5V
GND	地

工作原理MCP23017工作原理

• MCP23017器件为IIC总线扩展，带有串行接口的16位远程双向I/O端口。系统主器件可通过写入I/O配置位将I/O使能为输入或输出，每个输入输出的数据都保存在对应的输入输出寄存器中，它为高速IIC接口，有三个硬件地址引脚，最多可允许总线上连接8个器件，具有两个可配置的中断引脚INTA和INTB。
• I2C 写操作包括控制字节和寄存器地址序列，该序列后面跟随来自系统主器件的8 位数据和来自MCP23017 的应答（ACK）。该操作以主系统生成的停止（P）或重新启动（SR）条件结束。
• I2C读操作包括控制字节序列，该序列后跟R/W位置1（R/W = 1）的另一个控制字节（包括启动条件和ACK）。MCP23017 随后会发送被寻址寄存器中包含的数据。该序列以系统主器件生成停止或重新启动条件结束。
• I2C 顺序写入/ 读取对于顺序操作（读操作或写操作），在完成数据传送后，系统主器件将发送地址指针指向的下一字节，而不是发送停止或重新启动条件。该序列以系统主器件发送停止或重新启动条件结束。MCP23017 地址指针在到达最后一个寄存器地址后，将返回到地址0。
  

LCD1602工作原理

• 由模块的原理图可以看出MCP23017模块的输出引脚P0-P7与LCD模块的引脚连接如下图：
  

• RS为指令/数据控制位，RW为读/写控制位，E为使能位（边沿触发），BL为背光灯控制位，D4-D7为数据位。
• 由于LCD用到四个数据位，因此只能使用4线来驱动。通过指令表我们可以对LCD进行写指令设置LCD的工作转态，但这里的指令/数据（DB7-DB0）是八位的，而LCD却是4线驱动，因此每次写指令/数据时是先写高四位（DB7-DB4），再写低四位（DB3-DB0）。
• 注意：LCD内置了192个常用字模，存放在CGROM，所以我们在显示字符A时可以直接写入“A”，此外LCD还有8个允许用户自定义的字符产生的RAM，称为CGRAM，这里由于没有涉及到所以不介绍，有兴趣的用户可以去了解一下。
  

下载Matrix源码Matrix配件相关的代码是完全开源的，统一由一个仓库进行管理：git://github.com/friendlyarm/matrix.git
该仓库里不同的分支代表着Matrix配件所支持的不同开发板。

• nanopi分支用于支持NanoPi；
• nanopi2分支用于支持NanoPi 2；
• tiny4412分支用于支持Tiny4412；
• raspberrypi分支用于支持RaspberryPi；
  

在主机PC上安装git，以Ubuntu14.04为例
$ sudo apt-get install git

克隆Matrix配件代码仓库
$ git clone git://github.com/friendlyARM/matrix.git

克隆完成后会得到一个名为matrix的目录，里面存放着所有Matrix配件的代码。
与NanoPi 2连接使用准备工作在NanoPi 2上运行Debian系统，然后在主机PC上安装并使用相应的编译器，参考wiki: NanoPi_2 & How to Build the Compiling Environment。
注意: 只有使用s5p4418-nanopi2-matrix分支编译出来的内核才能配合Matrix配件正常工作。
下载NanoPi 2内核源代码并编译:

$ git clone https://github.com/friendlyarm/linux-3.4.y.git$ cd linux-3.4.y$ git checkout s5p4418-nanopi2-matrix$ make nanopi2_linux_defconfig$ touch .scmversion$ make

编译好后的uImage位于内核源码arch/arm/boot/目录下，把该uImage替换掉SD卡boot分区上的uImage即可。

硬件连接参考下图连接模块Matrix-I2C_LCD1602_Keypad和NanoPi 2:

连接说明：

Matrix-I2C_LCD1602_Keypad	NanoPi 2
SDA	Pin3
SCL	Pin5
5V	Pin4
GND	Pin6

编译测试程序进入Matrix代码仓库，切换到nanopi2分支
$ cd matrix$ git checkout nanopi2

编译Matrix配件代码
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi 2配套的arm-linux-gcc.4.8.5。
编译成功后库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-I2C_LCD1602_Keypad对应的测试程序为matrix-lcd1602_keypad。

运行测试程序将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令可将Matrix的所有库文件和测试程序拷贝到NanoPi 2的文件系统上。

$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d

将SD卡重新插入NanoPi 2，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令运行模块Matrix-I2C_LCD1602_Keypad的测试程序。

$ matrix-lcd1602_keypad

注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件连接正确。