使用 SPI 介面的 LCD12864

先前曾用 LCD1602 當做自製操作面板的顯示元件，不過那只能顯示英文數字，這次因為有顯示中文字元的需要，所以尋找了這款 LCD12864 不但內建了 8192 個繁體中文字形 (Big5) 還可讓我們選擇以串列週邊介面 (Serial Peripheral Interface, SPI) 輸出指令及資料，如此省去我自製 I²C 介面或 SPI 的功夫了。



什麼是 SPI？簡言之，也是一種串列傳輸資料的介面，和 I²C 介面有些類似但需要三線信號 (SCLK, MOSI, MISO) 做主從裝置間的雙向傳輸，一組匯流排上只允許一個主裝置 (Master)，可有多個從屬裝置 (Slave) 但需要再各有一線選擇信號 (CS)，使用上較簡易。欲了解較詳盡的可看這篇介紹 Serial Peripheral Interface (SPI) 的內文。另外，要啟用 Raspberry Pi 的 SPI 介面之前也可參考這篇範例以確認 SPI 相關的模組是否已安裝載入。

LCD12864 在市面上有多種版本，20 線腳位定義偶有不同，我用的這版若選擇使用 SPI 則腳位定義如下：

  pin#  description
  ====  ========================================
    1   GND   - 電源輸入, 0V
    2   VCC   - 電源輸入, 5V
    3   V0    - LCD偏壓輸入, 控制顯示對比
    4   CS    - 晶片選擇輸入, 1:enable 0:disable
    5   SID   - 串列資料輸入
    6   SCLK  - 串列時脈輸入
   15   PSB   - 控制介面選擇輸入, 0:串列 1:並列
   17   /RST  - 重設輸入, 低態動作
   18   VOUT  - LCD倍壓輸出
   19   LED_A - 背光LED電源正極
   20   LED_K - 背光LED電源負極

與 Raspberry Pi 之間的 SPI 接線：

  Raspberry Pi  LCD12864
  ============  ========
   #19 MOSI   -- #5 SID
   #23 SCLK   -- #6 SCLK
   #24 CE0    -- #4 CS

參考 LCD12864 的串列模式時序圖，每次傳送封包的第一個 byte 的前 5 個位元必須固定為 1 (High)，接下來兩個位元是 RW 與 RS，而最末位元固定為 0 (Low)。要傳送的指令或資料緊接在其後，每一個 byte 將被當做 4 位元模式分拆組成 2 個 byte。

Python 程式使用 SPI 要借重 spidev 模組，撰寫測試程式如下：

?

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62

import spidev import time   class LCD12864B:     def __init__(self, port, cs):         self.spi = spidev.SpiDev()         self.spi.open(port, cs)         self.spi.cshigh = True               def writeCommand(self, cmd):         self.spi.xfer2([0xf8, cmd & 0xf0, (cmd << 4) & 0xf0])         time.sleep(0.001)               def writeByte(self, byte):         self.spi.xfer2([0xfa, byte & 0xf0, (byte << 4) & 0xf0])               def writeData(self, data):         bytes = [0xfa]         for c in data:             b = c.encode('big5')             if len(b) == 1:                 bytes.append(ord(c) & 0xf0)                 bytes.append((ord(c) << 4) & 0xf0)             elif len(b) == 2:                 bytes.append(ord(b[0]) & 0xf0)                 bytes.append((ord(b[0]) << 4) & 0xf0)                 bytes.append(ord(b[1]) & 0xf0)                 bytes.append((ord(b[1]) << 4) & 0xf0)         self.spi.xfer2(bytes)         time.sleep(0.001)               def reset(self):         self.writeCommand(0x30)         self.writeCommand(0x0c)         self.writeCommand(0x01)         self.writeCommand(0x06)               def close(self):         self.spi.close()               def position(self, row, col):         addr = {              0: 0x80,              1: 0x90,              2: 0x88,              3: 0x98,         }         ac = addr.get(row) + col         self.writeCommand(ac)               def display(self, row, col, str):         self.position(row, col)         self.writeData(str)     lcd = LCD12864B(0, 0) lcd.reset() lcd.display(0, 0, u"三山半落青天外") lcd.display(1, 0, u'二水中分白鷺洲') lcd.display(2, 0, u"總為浮雲能蔽日") lcd.display(3, 0, u"長安不見使人愁") lcd.close()

這次僅簡單的做了顯示中文字型的測試，LCD12864 也能有做圖像顯示的能力，以後有機會再試試。