Почему квадраты на дисплее 1602
В группах ВК по тематике Arduino часто встречаю вопросы о дисплеях 1602 (и подобных), построенных на контроллере HD44780. Один из них — почему на дисплее отображаются квадраты вместо того, что запрограммировано в скетче. И чтобы не повторять каждый раз всё это в комментариях, я решил написать эту статейку.
HD44780 (а также совместимый с ним KS0066) — контроллер монохромных жидкокристаллических знакосинтезирующих дисплеев с параллельным 4- или 8-битным интерфейсом. Разработан фирмой Hitachi. Управляющий интерфейс и протокол являются де-факто стандартом для такого типа дисплеев. Эти контроллеры были фактически монополистами на рынке в 90-е годы.
На базе этого контроллера выпускалось огромное количество моделей с различным конструктивом и разрешением, начиная с 8×1 (восемь символов в одной строке), и заканчивая 40×4 (содержащих два независимых управляющих чипа). Часто встречаются 16×2 и 20×4, а также некоторые другие.
Википедия
Квадраты это не неисправность дисплея, а вполне адекватная его реакция на отсутствие инициализации. Своеобразный self-test. Отсутствовать инициализация может по нескольким причинам. Но для начала надо вспомнить, какие типы подключения бывают у дисплеев этого формфактора.
Вариант 1: подключение к микроконтроллеру по интерфейсу HD44780
В этом случае между дисплеем и МК идёт шина из, как минимум, шести проводов (не считая питания):
Код для Arduino в этом случае выглядит примерно так:
#include <liquidcrystal.h>
//Создаем объект для работы с дисплеем.
//При создании указываем номера портов
//в порядке RS, E, DB4, DB5, DB6, DB7
LiquidCrystal lcd(12, 10, 5, 4, 3, 2);
void setup()
{
//Выставлем число столбцов и строк
lcd.begin(16, 2);
//Выводим текст
lcd.print("hello, world!");
}
void loop()
{
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(millis()/1000);
}
Причины отображения квадратов:
- Плохой контакт или неправильное подключение проводов (не те пины или перепутан порядок);
- Неправильно указаны номера пинов в коде
LiquidCrystal lcd(12, 10, 5, 4, 3, 2);
Исправление ошибки сводится к проверке качества пайки контактов, а также соответствия пинов в коде.
Вариант 2: подключение к микроконтроллеру по интерфейсу I2C
Здесь используется всего два пина для подключения. И эти пины жёстко фиксированы:
- Arduino Uno, Arduino Ethernet — A4 (SDA), A5 (SCL)
- Arduino Mega2560 — 20 (SDA), 21 (SCL)
- Arduino Leonardo — 2 (SDA), 3 (SCL)
- Arduino Due — 20 (SDA), 21 (SCL)
На самом же дисплее уже впаян конвертор с I2C на HD44780, который по сути представляет из себя обычный I2C-расширитель на базе чипа PCF8574. Особенность шины в том, что по двум проводам можно параллельно подключить множество различных устройств. Каждое устройство имеет уникальный (в пределах одной шины) адрес, который либо жёстко установлен производителем, либо может менять в определённых пределах с помощью перемычек или джамперов:
Адрес для PCF8574 можно посмотреть по таблице:
| Вход | Адрес на шине I2C | |||
|---|---|---|---|---|
| A2 | A1 | A0 | DEC | HEX |
| 0 | 0 | 0 | 32 | 0x20 |
| 0 | 0 | 1 | 33 | 0x21 |
| 0 | 1 | 0 | 34 | 0x22 |
| 0 | 1 | 1 | 35 | 0x23 |
| 1 | 0 | 0 | 36 | 0x24 |
| 1 | 0 | 1 | 37 | 0x25 |
| 1 | 1 | 0 | 38 | 0x26 |
| 1 | 1 | 1 | 39 | 0x27 |
Есть ещё PCF8574A. Для них адресация немного другая:
| Вход | Адрес на шине I2C | |||
|---|---|---|---|---|
| A2 | A1 | A0 | DEC | HEX |
| 0 | 0 | 0 | 56 | 0x38 |
| 0 | 0 | 1 | 57 | 0x39 |
| 0 | 1 | 0 | 58 | 0x3A |
| 0 | 1 | 1 | 59 | 0x3B |
| 1 | 0 | 0 | 60 | 0x3C |
| 1 | 0 | 1 | 61 | 0x3D |
| 1 | 1 | 0 | 62 | 0x3E |
| 1 | 1 | 1 | 63 | 0x3F |
Код при подключении по I2C обычно выглядит примерно так:
#include <wire.h>
#include <liquidcrystal_i2c.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x20,16,2); // установка адреса и размера дисплея
void setup()
{
lcd.init(); // инициализация дисплея
lcd.backlight();
lcd.print("Hello, world!");
}
void loop()
{
}
Но есть ещё одна версия библиотеки, в которой указывается не только адрес дисплея, но и порядок подключения контактов дисплея к контактам чипа PCF8574. Тогда код выглядит так:
#include <wire.h>
#include <liquidcrystal_i2c.h>
// Установка адреса и пинов I2C чипа, используемых для LCD подключения:
// addr, en,rw,rs,d4,d5,d6,d7,bl,blpol
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 2, 1, 0, 4, 5, 6, 7, 3, POSITIVE);
void setup()
{
lcd.begin(16,2); // инициализация дисплея и указание его размера
lcd.backlight();
lcd.print("Hello, world!");
}
void loop()
{
}
Обратите внимание на отличия в объявлении объекта дисплея и инициализации. И всё было бы хорошо, но разные дисплеи иногда имеют разный порядок подключения контактов между собственно самим дисплеем и чипом PCF8574. Я лично встречал два варианта. Первый указан в коде выше. Второй способ объявления выглядит так:
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 4, 5, 6, 0, 1, 2, 3, 7, NEGATIVE);
Соответственно возможны следующие причины появления квадратов:
- Плохой контакт или неправильное подключение проводов (перепутаны местами SDA и SCL);
- Неправильно указано соответствие пинов дисплея и I2C чипа в коде
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 2, 1, 0, 4, 5, 6, 7, 3, POSITIVE); - Неправильно указан адрес дисплея.
Порядок поиска неисправности в данном случае такой:
- Проверить правильность подключения SDA и SCL;
- Запустить сканер шины I2C: [drain file 98 url I2C scanner] ([drain file 98 size]);
- Если сканер выдал информацию об адресе устройства, то сверяем его с тем, который указан в скетче. Если сканер «молчит», то возвращаемся к первому пункту или делаем вывод о неисправности I2C модуля на дисплее;
- Пробуем менять в коде комбинации пинов (соответствия дисплей — I2C). Два варианта я привёл выше. Есть ли ещё другие — не знаю.
Иногда встречаются советы покрутить контрастность. На самом деле это не поможет, так как если вы видите отчётливо верхние квадраты, но не видите нижние (как на фото в статье) — значит контрастность УЖЕ настроена нормально.
