LCDモニター(I2C対応)

LCD(Liquid Crystal Display:液晶ディスプレイ)を制御するには、少なくとも、7本のポートが必要となります。
そのため、PIC12F683(8ピン)等のようにポート数が少ないPICでは、LCDを制御することができません。

そこで、以前に、RS232Cのインターフェイスを持った、LCDモニターを製作しました。
必要なポート数は、1本のみと、とても便利なのですが、この方法では、1台のLCDへの表示しかできません。

そこで、今回は、1台のPICから、複数のLCDへメッセージを表示できる方法を実現してみました。

<PIC16F88が内蔵するSSPモジュール>
Synchronous Serial Port(SSP)モジュールは、他の周辺機器やマイクロコントローラ装置とコミュニケートするのに役立つ、シリアルインタフェースです。
これらの周辺機としては、EEPROM、シフトレジスタ、ディスプレイドライバ、A/Dコンバータ、D/Aコンバータ等が考えられます。

SSPモジュールは、次の2つの動作モードを持っています。

• Serial Peripheral Interface (SPI)
• Inter-Integrated Circuit (I2C)

I2C(Inter-Integrated-Circuit )インターフェースは、同期式のシリアル通信の規格で、非同期式シリアル通信(RS-232C等)に比べて、

• 高速通信
• 複数スレーブ(Slave)接続

等の特長があり、今回の仕様には打って付けです。

接続できるスレーブの数は、0x00~0xFF迄の偶数の番号のアドレスが指定できるので、最大128台となります。
但し、予約されているアドレス(下表参照)がありますので、この分が使えないことになります。

<I2Cモード時のSSPブロックダイアグラム>

<接続例>

<予約されているアドレス>

<I2Cバスを応用した2つの製品例>※「I2Cバス仕 様 書バージョン 2.1」より
(a) 高性能高集積テレビ
(b) DECTコードレス電話基地局

<今回製作した、LCDモニターの仕組み>
マスター側から見ると、スレーブのメモリ(32バイト)にデータをセットするだけです。
スレーブ側では、メモリにセットされたデータを、LCDに表示させます。

• 32バイトの前半の16バイトが1行目のデータになります。
• 32バイトの後半の16バイトが2行目のデータになります。

LcdMonitor_I2C.c

//********************************************************************** 
/*
	＜ＬＣＤモニター（Ｉ２Ｃ対応）＞
*/
//********************************************************************** 
 
#define		LED			PORTA.F4
#define		SW_ADDR1	PORTB.F2
#define		SW_ADDR2	PORTB.F3
#define		ADDR_BASE	0xB0
 
#define		ON			1
#define		OFF			0
 
#define		DATA_SIZE	32
 
//********************************************************************** 
 
static	unsigned	short	data[DATA_SIZE], pnt, flg, tmp, stat;
 
//********************************************************************** 
 
void	i2c_Write(unsigned short dat)
{
	while (SSPSTAT.BF == 1)
		;
	while (1) {
		SSPCON.WCOL = 0;
		SSPBUF = dat;
		if (SSPCON.WCOL == 1)
			continue;
		//
		SSPCON.CKP = 1;
		return;
	}
}
 
//********************************************************************** 
 
void	i2c_Handler()
{
	stat = SSPSTAT;
	tmp = SSPSTAT & 0b00101101;
	//
	if (tmp == 0b00001001) {	//書き込みモード、デバイスアドレス
		tmp = SSPBUF; 
		flg = 0;
		pnt = 0;
		return;
	}
	if (tmp == 0b00101001) {	//書き込みモード、データ
		if (flg == 0) {
			pnt = SSPBUF;
			flg = 1;
			return;
		}
		if (flg == 1) {
			data[pnt] = SSPBUF;
			pnt++;
			return;
		}
	}
	if (tmp == 0b00001100) {	//読み込みモード、デバイスアドレス 
		i2c_Write(data[pnt]);
		pnt++;
		return;
	}
	if (tmp == 0b00101100) {	//読み込みモード、データ（ＡＣＫ） 
		i2c_Write(data[pnt]);
		pnt++;
		return;
	}
	if (tmp == 0b00101000) {	//読み込みモード、データ（ＮＯ＿ＡＣＫ） 
		tmp = SSPBUF;
		SSPCON = 0x36;
		return;
	}
	LED = ON;
	Delay_ms(100);
	LED = OFF;
}
 
//********************************************************************** 
 
void	interrupt()
{
	if (PIR1.SSPIF == 1) {
		PIR1.SSPIF = 0;
		//
		LED = ON;
		i2c_Handler();
		LED = OFF;
	}
}
 
//********************************************************************** 
 
void	ByteToBit(unsigned short number, char *output)
{
	short	cnt;
	//
	for (cnt = 0; cnt < 8; cnt++) {
		if ((number & 0x80) != 0)
			output[cnt] = '1';
		else
			output[cnt] = '0';
		number <<= 1;
	}
	output[8] = 0x00;
}
 
//********************************************************************** 
 
void	main()
{
	unsigned	short	cnt, buf[10], mode;
	//
	CMCON  = 0b00000111;		//コンパレータは使用しない。 
	ANSEL  = 0b00000000;		//A/Dコンバータは使用しない。 
	OSCCON = 0b01110000;		//クロックは内臓8MHzを使用する。 
	TRISA  = 0b00101100;		//PORTAを設定する。 
	TRISB  = 0b00011111;		//PORTBを設定する。 
	OPTION_REG.NOT_RBPU = 0;	//PORTBをプルアップする。
	//Ｉ２Ｃを設定する。 
	SSPSTAT.SMP = 1;
	SSPSTAT.CKE = 1;
	SSPCON.WCOL = 0;
	SSPCON.SSPOV = 0;
	SSPCON.SSPEN = 1;
	SSPCON.CKP = 1;
	SSPCON.SSPM0 = 0;
	SSPCON.SSPM1 = 1;
	SSPCON.SSPM2 = 1;
	SSPCON.SSPM3 = 0;
	SSPADD = ADDR_BASE + ((SW_ADDR2 == 1) ? 4 : 0) + ((SW_ADDR1 == 1) ? 2 : 0);
	PIE1.SSPIE = 1;
	PIR1.SSPIF = 0;
	//
	LED = OFF;
	pnt = 0;
	flg = 0;
	for (cnt = 0; cnt < 32; cnt++) {
		data[cnt] = ' ';
	}
	//LCDを初期化する。 
	Lcd_Custom_Config(&PORTA,1,0,7,6,&PORTB,5,6,7);
	Lcd_Custom_Cmd(LCD_CURSOR_OFF);
	Lcd_Custom_Cmd(LCD_CLEAR);
	//
	for (cnt = 0; cnt < 16; cnt++) {
		Lcd_Custom_Chr(1, cnt + 1, 0xFF);
		Delay_ms(50);
	}
	for (cnt = 0; cnt < 16; cnt++) {
		Lcd_Custom_Chr(2, cnt + 1, 0xFF);
		Delay_ms(50);
	}
	// 割り込み(全体)の設定
	INTCON.PEIE = 1;
	INTCON.GIE = 1;
	//
	while (1) {
		for (cnt = 0; cnt < 16; cnt++) {
			Lcd_Custom_Chr(1, cnt + 1, data[cnt]);
		}
		for (cnt = 0; cnt < 16; cnt++) {
			Lcd_Custom_Chr(2, cnt + 1, data[cnt + 16]);
		}
	}
}
 
//**********************************************************************

<参考>
※テスト用(PIC12F683)のプログラムです。

LcdMonitor_I2C_master.c

//********************************************************************** 
/*
　『ＬＣＤモニターのテストデータ送信用（マスター）』
*/
//********************************************************************** 
 
#define		SW			GPIO.F3
#define		LED			GPIO.F2
 
#define		ON			1
#define		OFF			0
 
#define		ACK			1
#define		NO_ACK		0
 
//********************************************************************** 
 
void	SwitchONcheck()
{
	while (Button(&GPIO, 3, 1, 0) == 0)
		;
	while (Button(&GPIO, 3, 1, 1) == 0)
		;
}
 
//********************************************************************** 
 
void main()
{
	unsigned	short	cnt, dat;
	//
	CMCON0 = 0b00000111;
	ANSEL.ANS0 = 0;
	ANSEL.ANS1 = 0;
	ANSEL.ANS2 = 0;
	ANSEL.ANS3 = 0;
	ADCON0.VCFG = 0;
	TRISIO = 0b00001011;
	OSCCON = 0b01110000;
	//
	for (cnt = 0; cnt < 10; cnt++) {
		LED = ON;
		Delay_ms(50);
		LED = OFF;
		Delay_ms(50);
	}
	//
	Soft_I2C_Config(&GPIO, 4, 5);	// SDA, SCL
	//
	while (1) {
		SwitchONcheck();
		//
		Soft_I2C_Start();
		Soft_I2C_Write(0xB4);
		Soft_I2C_Write(0x00);
		for (cnt = 0; cnt < 32; cnt++) {
			Soft_I2C_Write('0' + cnt);
		}
		Soft_I2C_Stop();
		//
		Soft_I2C_Start();
		Soft_I2C_Write(0xB4);
		Soft_I2C_Write(0x00);
		Soft_I2C_Start();
		Soft_I2C_Write(0xB5);
		for (cnt = 0; cnt < 32; cnt++) {
			if (cnt < 31)
				dat = Soft_I2C_Read(ACK);
			else
				dat = Soft_I2C_Read(NO_ACK);
			//
			if (dat != ('0' + cnt)) {
				LED = ON;
				Delay_ms(1000);
				LED = OFF;
			}
		}
		Soft_I2C_Stop();
		//
		for (cnt = 0; cnt < 10; cnt++) {
			LED = ON;
			Delay_ms(50);
			LED = OFF;
			Delay_ms(50);
		}
		//
		Soft_I2C_Start();
		Soft_I2C_Write(0xB6);
		Soft_I2C_Write(0x00);
		for (cnt = 0; cnt < 32; cnt++) {
			Soft_I2C_Write('P' + cnt);
		}
		Soft_I2C_Stop();
		//
		Delay_ms(1000);
		//
		Soft_I2C_Start();
		Soft_I2C_Write(0xB6);
		Soft_I2C_Write(0x00);
		Soft_I2C_Start();
		Soft_I2C_Write(0xB7);
		for (cnt = 0; cnt < 32; cnt++) {
			if (cnt < 31)
				dat = Soft_I2C_Read(ACK);
			else
				dat = Soft_I2C_Read(NO_ACK);
			//
			if (dat != ('P' + cnt)) {
				LED = ON;
				Delay_ms(1000);
				LED = OFF;
			}
		}
		Soft_I2C_Stop();
		//
		for (cnt = 0; cnt < 10; cnt++) {
			LED = ON;
			Delay_ms(50);
			LED = OFF;
			Delay_ms(50);
		}
	}
}
 
//**********************************************************************

小さなブレッドボードなので、LCDを1台接続し、手動で結線をし直して、動作を確認しました。

左側から、PIC12F683(LCD表示データ送信用)、PIC16F88(アドレス=0xB4)、PIC16F88(アドレス=0xB6)

左側のPIC16F88(アドレス=0xB4)にLCDを接続し、表示データを送信したところです。

右側のPIC16F88(アドレス=0xB6)にLCDを接続し、表示データを送信したところです。

如何ですか?
1台のPICから、複数のLCDに対して、表示メッセージを送信することができるので、電子工作の範囲が広がりそうですね!
今回は、最大4台のLCDを接続できるようにしましたが、PIC16F88のポートには、まだ余裕がありますので、プログラムを少し修正するだけで、8台、16台と増やすことができます。