Arduino Unoを利用した電子工作を学習する講座シリーズ。Arduino工作講座の第１３弾。この講座では、とっても小さな液晶ディスプレイをI2Cという通信で表示させる方法を学ぶことができます。
Arduino工作講座 とっても小さい液晶をI2Cで使ってみよう
このレッスンはAdafruit社の SSD1306 という型番のOLEDディスプレイを使ってみます。サンプルプログラムについては、Adafruit社のデモプログラム利用させていただいています。
この講座をクリアすると、とっても小さな液晶ディスプレイに文字を表示させる方法を学ぶことができるようになります。前回、小さな液晶ディスプレイといっていたものよりも、もっと、小さいものになります。３ｃｍ × ２ｃｍ という大きさで、１２８ × ６４ の画素を表示することができます。
この小さなディスプレイはI2Cと呼ばれる通信でデータでやり取りします。前回はジャンパー線が沢山つながっていたのですが、今回は４本です。電源の線。グランドの線。そして、信号の送受信に使う２本の線だけです。
I2Cという通信では、同じI２Cという信号のやり取りができる部品であれば、子供が電車のまねごとをするように、車両という部品をつなげることができます。電車が何両編成かで走るイメージを想像してもらうと良いかもしれません。伸ばした手が２本の信号線になります。たくさん連結ができます。
サンプルプログラムは、とても、小さいのにいろいろできることを見てもらうために、少し長めのものになっています。
しかし、Adafruit社がサンプルプログラムとして、用意してくれているのでSSD1306のヘッダファイル等を入れると、スケッチ例から参照ができるようになっています。
Arduinoで工作をすると、Arduino IDEに事前に豊富なサンプルが入っています。それ以外にも、部品メーカーなどがサンプルプログラムを提供していたり、有志がネットで自分が作ったプログラムを公開したりしています。なので、ピン番号を調整するだけで動かせることも多いです。そこから、プログラムを自分の工作にあった改造をしていくのが簡単だと思います。
必要となる部品
- Arduino Uno
- OLED LCDディスプレイ SSD1306 液晶 128×64 ３V－５V
- ジャンパー線 赤色と黒色と黄色と青色（もちろん、色は何でもOKです）
回路と回路図
SSD1306 液晶 128×64
プログラムコード Adafruit OLEDディスプレイサンプルデモ
/**************************************************************************
This is an example for our Monochrome OLEDs based on SSD1306 drivers
Pick one up today in the adafruit shop!
------> http://www.adafruit.com/category/63_98
This example is for a 128x32 pixel display using I2C to communicate
3 pins are required to interface (two I2C and one reset).
Adafruit invests time and resources providing this open
source code, please support Adafruit and open-source
hardware by purchasing products from Adafruit!
Written by Limor Fried/Ladyada for Adafruit Industries,
with contributions from the open source community.
BSD license, check license.txt for more information
All text above, and the splash screen below must be
included in any redistribution.
**************************************************************************/
#include <SPI.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#define SCREEN_WIDTH 128 // OLED display width, in pixels
#define SCREEN_HEIGHT 64 // OLED display height, in pixels
// Declaration for an SSD1306 display connected to I2C (SDA, SCL pins)
#define OLED_RESET 4 // Reset pin # (or -1 if sharing Arduino reset pin)
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);
#define NUMFLAKES 10 // Number of snowflakes in the animation example
#define LOGO_HEIGHT 16
#define LOGO_WIDTH 16
static const unsigned char PROGMEM logo_bmp[] =
{ B00000000, B11000000,
B00000001, B11000000,
B00000001, B11000000,
B00000011, B11100000,
B11110011, B11100000,
B11111110, B11111000,
B01111110, B11111111,
B00110011, B10011111,
B00011111, B11111100,
B00001101, B01110000,
B00011011, B10100000,
B00111111, B11100000,
B00111111, B11110000,
B01111100, B11110000,
B01110000, B01110000,
B00000000, B00110000 };
void setup() {
Serial.begin(9600);
// SSD1306_SWITCHCAPVCC = generate display voltage from 3.3V internally
if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) { // Address 0x3D for 128x64
Serial.println(F("SSD1306 allocation failed"));
for(;;); // Don't proceed, loop forever
}
// Show initial display buffer contents on the screen --
// the library initializes this with an Adafruit splash screen.
display.display();
delay(2000); // Pause for 2 seconds
// Clear the buffer
display.clearDisplay();
// Draw a single pixel in white
display.drawPixel(10, 10, WHITE);
// Show the display buffer on the screen. You MUST call display() after
// drawing commands to make them visible on screen!
display.display();
delay(2000);
// display.display() is NOT necessary after every single drawing command,
// unless that's what you want...rather, you can batch up a bunch of
// drawing operations and then update the screen all at once by calling
// display.display(). These examples demonstrate both approaches...
testdrawline(); // Draw many lines
testdrawrect(); // Draw rectangles (outlines)
testfillrect(); // Draw rectangles (filled)
testdrawcircle(); // Draw circles (outlines)
testfillcircle(); // Draw circles (filled)
testdrawroundrect(); // Draw rounded rectangles (outlines)
testfillroundrect(); // Draw rounded rectangles (filled)
testdrawtriangle(); // Draw triangles (outlines)
testfilltriangle(); // Draw triangles (filled)
testdrawchar(); // Draw characters of the default font
testdrawstyles(); // Draw 'stylized' characters
testscrolltext(); // Draw scrolling text
testdrawbitmap(); // Draw a small bitmap image
// Invert and restore display, pausing in-between
display.invertDisplay(true);
delay(1000);
display.invertDisplay(false);
delay(1000);
testanimate(logo_bmp, LOGO_WIDTH, LOGO_HEIGHT); // Animate bitmaps
}
void loop() {
}
void testdrawline() {
int16_t i;
display.clearDisplay(); // Clear display buffer
for(i=0; i<display.width(); i+=4) {
display.drawLine(0, 0, i, display.height()-1, WHITE);
display.display(); // Update screen with each newly-drawn line
delay(1);
}
for(i=0; i<display.height(); i+=4) {
display.drawLine(0, 0, display.width()-1, i, WHITE);
display.display();
delay(1);
}
delay(250);
display.clearDisplay();
for(i=0; i<display.width(); i+=4) {
display.drawLine(0, display.height()-1, i, 0, WHITE);
display.display();
delay(1);
}
for(i=display.height()-1; i>=0; i-=4) {
display.drawLine(0, display.height()-1, display.width()-1, i, WHITE);
display.display();
delay(1);
}
delay(250);
display.clearDisplay();
for(i=display.width()-1; i>=0; i-=4) {
display.drawLine(display.width()-1, display.height()-1, i, 0, WHITE);
display.display();
delay(1);
}
for(i=display.height()-1; i>=0; i-=4) {
display.drawLine(display.width()-1, display.height()-1, 0, i, WHITE);
display.display();
delay(1);
}
delay(250);
display.clearDisplay();
for(i=0; i<display.height(); i+=4) {
display.drawLine(display.width()-1, 0, 0, i, WHITE);
display.display();
delay(1);
}
for(i=0; i<display.width(); i+=4) {
display.drawLine(display.width()-1, 0, i, display.height()-1, WHITE);
display.display();
delay(1);
}
delay(2000); // Pause for 2 seconds
}
void testdrawrect(void) {
display.clearDisplay();
for(int16_ti=0; i<display.height()/2; i+=2) {
display.drawRect(i, i, display.width()-2*i, display.height()-2*i, WHITE);
display.display(); // Update screen with each newly-drawn rectangle
delay(1);
}
delay(2000);
}
void testfillrect(void) {
display.clearDisplay();
for(int16_t i=0; i<display.height()/2; i+=3) {
// The INVERSE color is used so rectangles alternate white/black
display.fillRect(i, i, display.width()-i*2, display.height()-i*2, INVERSE);
display.display(); // Update screen with each newly-drawn rectangle
delay(1);
}
delay(2000);
}
void testdrawcircle(void) {
display.clearDisplay();
for(int16_t i=0; i<max(display.width(),display.height())/2; i+=2) {
display.drawCircle(display.width()/2, display.height()/2, i, WHITE);
display.display();
delay(1);
}
delay(2000);
}
void testfillcircle(void) {
display.clearDisplay();
for(int16_t i=max(display.width(),display.height())/2; i>0; i-=3) {
// The INVERSE color is used so circles alternate white/black
display.fillCircle(display.width() / 2, display.height() / 2, i, INVERSE);
display.display(); // Update screen with each newly-drawn circle
delay(1);
}
delay(2000);
}
void testdrawroundrect(void) {
display.clearDisplay();
for(int16_t i=0; i<display.height()/2-2; i+=2) {
display.drawRoundRect(i, i, display.width()-2*i, display.height()-2*i,
display.height()/4, WHITE);
display.display();
delay(1);
}
delay(2000);
}
void testfillroundrect(void) {
display.clearDisplay();
for(int16_t i=0; i<display.height()/2-2; i+=2) {
// The INVERSE color is used so round-rects alternate white/black
display.fillRoundRect(i, i, display.width()-2*i, display.height()-2*i,
display.height()/4, INVERSE);
display.display();
delay(1);
}
delay(2000);
}
void testdrawtriangle(void) {
display.clearDisplay();
for(int16_t i=0; i<max(display.width(),display.height())/2; i+=5) {
display.drawTriangle(
display.width()/2 , display.height()/2-i,
display.width()/2-i, display.height()/2+i,
display.width()/2+i, display.height()/2+i, WHITE);
display.display();
delay(1);
}
delay(2000);
}
void testfilltriangle(void) {
display.clearDisplay();
for(int16_t i=max(display.width(),display.height())/2; i>0; i-=5) {
// The INVERSE color is used so triangles alternate white/black
display.fillTriangle(
display.width()/2 , display.height()/2-i,
display.width()/2-i, display.height()/2+i,
display.width()/2+i, display.height()/2+i, INVERSE);
display.display();
delay(1);
}
delay(2000);
}
void testdrawchar(void) {
display.clearDisplay();
display.setTextSize(1); // Normal 1:1 pixel scale
display.setTextColor(WHITE); // Draw white text
display.setCursor(0, 0); // Start at top-left corner
display.cp437(true); // Use full 256 char 'Code Page 437' font
// Not all the characters will fit on the display. This is normal.
// Library will draw what it can and the rest will be clipped.
for(int16_t i=0; i<256; i++) {
if(i == '\n') display.write(' ');
else display.write(i);
}
display.display();
delay(2000);
}
void testdrawstyles(void) {
display.clearDisplay();
display.setTextSize(1); // Normal 1:1 pixel scale
display.setTextColor(WHITE); // Draw white text
display.setCursor(0,0); // Start at top-left corner
display.println(F("Hello, world!"));
display.setTextColor(BLACK, WHITE); // Draw 'inverse' text
display.println(3.141592);
display.setTextSize(2); // Draw 2X-scale text
display.setTextColor(WHITE);
display.print(F("0x")); display.println(0xDEADBEEF, HEX);
display.display();
delay(2000);
}
void testscrolltext(void) {
display.clearDisplay();
display.setTextSize(2); // Draw 2X-scale text
display.setTextColor(WHITE);
display.setCursor(10, 0);
display.println(F("scroll"));
display.display(); // Show initial text
delay(100);
// Scroll in various directions, pausing in-between:
display.startscrollright(0x00, 0x0F);
delay(2000);
display.stopscroll();
delay(1000);
display.startscrollleft(0x00, 0x0F);
delay(2000);
display.stopscroll();
delay(1000);
display.startscrolldiagright(0x00, 0x07);
delay(2000);
display.startscrolldiagleft(0x00, 0x07);
delay(2000);
display.stopscroll();
delay(1000);
}
void testdrawbitmap(void) {
display.clearDisplay();
display.drawBitmap(
(display.width() - LOGO_WIDTH ) / 2,
(display.height() - LOGO_HEIGHT) / 2,
logo_bmp, LOGO_WIDTH, LOGO_HEIGHT, 1);
display.display();
delay(1000);
}
#define XPOS 0 // Indexes into the 'icons' array in function below
#define YPOS 1
#define DELTAY 2
void testanimate(const uint8_t *bitmap, uint8_t w, uint8_t h) {
int8_t f, icons[NUMFLAKES][3];
// Initialize 'snowflake' positions
for(f=0; f< NUMFLAKES; f++) {
icons[f][XPOS] = random(1 - LOGO_WIDTH, display.width());
icons[f][YPOS] = -LOGO_HEIGHT;
icons[f][DELTAY] = random(1, 6);
Serial.print(F("x: "));
Serial.print(icons[f][XPOS], DEC);
Serial.print(F(" y: "));
Serial.print(icons[f][YPOS], DEC);
Serial.print(F(" dy: "));
Serial.println(icons[f][DELTAY], DEC);
}
for(;;) { // Loop forever...
display.clearDisplay(); // Clear the display buffer
// Draw each snowflake:
for(f=0; f< NUMFLAKES; f++) {
display.drawBitmap(icons[f][XPOS], icons[f][YPOS], bitmap, w, h, WHITE);
}
display.display(); // Show the display buffer on the screen
delay(200); // Pause for 1/10 second
// Then update coordinates of each flake...
for(f=0; f< NUMFLAKES; f++) {
icons[f][YPOS] += icons[f][DELTAY];
// If snowflake is off the bottom of the screen...
if (icons[f][YPOS] >= display.height()) {
// Reinitialize to a random position, just off the top
icons[f][XPOS] = random(1 - LOGO_WIDTH, display.width());
icons[f][YPOS] = -LOGO_HEIGHT;
icons[f][DELTAY] = random(1, 6);
}
}
}
}一つ一つの関数は、決して難しいことはしていません。どの関数も、最初に画面をクリアしています。その後も、線や円だったり、描くものが少し違うだけです。
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