在 LCD 上显示文本

项目
06/05/2023

LCD 字符显示器可用于显示信息，而无需外部监视器。常见的 LCD 字符显示器可以直接连接到 GPIO 引脚，但这种方法最多需要使用 10 个 GPIO 引脚。对于需要连接到设备组合的场景，将如此多的 GPIO 标头分配给字符显示器通常不切实际。

许多制造商会销售带有集成 GPIO 扩展器的 20x4 LCD 字符显示器。字符显示器将直接连接到 GPIO 扩展器，然后通过内置集成电路 (I²C) 串行协议连接到 Raspberry Pi。

在本主题中，你将使用 .NET 通过 I²C GPIO 扩展器在 LCD 字符显示器上显示文本。

先决条件

基于 ARM（ARMv7 或更高版本）的单板计算机 (SBC)
带有 I²C 接口的 20x4 LCD 字符显示器
跳线
线路板（可选/推荐）
Raspberry Pi GPIO 分线板（可选/推荐）
.NET SDK 7 或更高版本

注意

本教程编写时假设目标设备是 Raspberry Pi。但是，本教程可用于支持 .NET 的任何基于 Linux 的 SBC，例如 Orange Pi、ODROID 等。

注意

LCD 字符显示器的制造商有很多。大多数设计都相同，并且制造商不应对功能进行任何更改。作为参考，本教程按照 SunFounder LCD2004 开发。

准备 SBC

确保 SBC 配置为支持以下服务：

对于许多设备，无需其他配置。对于 Raspberry Pi，请使用 raspi-config 命令。有关 raspi-config 的详细信息，请参阅 Raspberry Pi 文档。

准备硬件

使用跳线将 I²C GPIO 扩展器上的四个引脚连接到 Raspberry Pi，如下所示：

GND 到地面
VCC 到 5V
SDA 到 SDA (GPIO 2)
SCL 到 SCL (GPIO 3)

请根据需要参阅下图：

I²C 接口（显示器背面）	Raspberry Pi GPIO
	图片由 Raspberry Pi 基金会提供。

提示

建议将 GPIO 分组讨论板与试验板结合使用，以便简化与 GPIO 标头的连接。

创建应用

在首选开发环境中完成以下步骤：

使用 .NET CLI 或 Visual Studio 创建新 .Net 控制台应用。将其命名为 LcdTutorial。
```
dotnet new console -o LcdTutorial
cd LcdTutorial
```
将 Iot.Device.Bindings 包添加到项目。使用项目目录或 Visual Studio 中的任一 .NET CLI。
```
dotnet add package Iot.Device.Bindings --version 2.2.0-*
```
将 Program.cs 的内容替换为以下代码：
```
using System;
using System.Device.Gpio;
using System.Device.I2c;
using System.Threading;
using Iot.Device.CharacterLcd;
using Iot.Device.Pcx857x;

Console.WriteLine("Displaying current time. Press Ctrl+C to end.");

using I2cDevice i2c = I2cDevice.Create(new I2cConnectionSettings(1, 0x27));
using var driver = new Pcf8574(i2c);
using var lcd = new Lcd2004(registerSelectPin: 0, 
                        enablePin: 2, 
                        dataPins: new int[] { 4, 5, 6, 7 }, 
                        backlightPin: 3, 
                        backlightBrightness: 0.1f, 
                        readWritePin: 1, 
                        controller: new GpioController(PinNumberingScheme.Logical, driver));
int currentLine = 0;

while (true)
{
    lcd.Clear();
    lcd.SetCursorPosition(0,currentLine);
    lcd.Write(DateTime.Now.ToShortTimeString());
    currentLine = (currentLine == 3) ? 0 : currentLine + 1; 
    Thread.Sleep(1000);
}
```
在上述代码中：
- 一个 using 声明通过调用 I2cDevice.Create 并传入带有 busId 和 deviceAddress 参数的新 I2cConnectionSettings 来创建 I2cDevice 的实例。这个 I2cDevice 表示 I²C 总线。 using 声明可确保对象已处置，硬件资源已正确释放。
  
  警告
  
  GPIO 扩展器的设备地址取决于制造商使用的芯片。配备 PCF8574 芯片的 GPIO 扩展器使用地址 0x27，而使用 PCF8574A 芯片的扩展器使用地址 0x3F。请查阅你的 LCD 文档。
- 另一个 using 声明创建 Pcf8574 的实例，并将 I2cDevice 传递到构造函数中。此实例表示 GPIO 扩展器。
- 另一个 using 声明创建 Lcd2004 的实例以表示显示器。多个参数已传递给构造函数，该构造函数描述用于与 GPIO 扩展器进行通信的设置。 GPIO 扩展器作为 controller 参数传递。
- while 循环无限期运行。每次迭代：
  1. 清除显示器。
  2. 将光标位置设置为当前行的第一个位置。
  3. 将当前时间写入显示器上当前光标位置。
  4. 循环访问当前行计数器。
  5. 休眠 1000 毫秒。
构建应用程序。如果使用的是 .NET CLI，请运行 dotnet build。若要在 Visual Studio 中进行生成，请按 Ctrl+Shift+B。
将该应用作为独立应用部署到 SBC。有关说明，请参阅将 .NET 应用部署到 Raspberry Pi。请确保使用 chmod +x 指定可执行的 execute 权限。
通过切换到部署目录并运行可执行文件，在 Raspberry Pi 上运行该应用。
```
./LcdTutorial
```
观察 LCD 字符显示器，当前时间应显示在每一行上。

提示

如果显示器已亮起，但看不到任何文本，请尝试调整显示器背面的对比度拨盘。
按 Ctrl+C 终止程序。

恭喜！你已使用 I²C 和 GPIO 扩展器在 LCD 上显示了文本！

获取源代码

GitHub 上提供此教程的源。

后续步骤

了解如何使用常规用途输入/输出使 LED 闪烁

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