ストロベリーリナックスのミニLCDのライブラリ公開

(7/10/09)
　最近、売り出した低電圧で動くI2Cを使ったストロベリーリナックスの液晶ディスプレイのドライバーがやっと公開できるレベルに達した。このLCD、小さいが2行16文字が表示でき、低電圧(2.7Vまで）で動くのが嬉しい。昇圧用のDC-DCコンバーターなどが要らない。ただインタフェースがI2Cなので知らない人にはとっつきにくいだろう。

　今度公開するライブラリは、標準のTWI（I2CのことをAVRではこう呼ぶ。ライセンスの関係らしい)を持っているAVRチップ(Megaシリーズ)だけでなく、持っていないチップ（Tinyシリーズなど）でも、GPIO（普通のIOピン）を使って、簡単な関数呼び出しだけで文字、アイコンを、このミニLCDに自由に出すことが出来る。I2Cに関する知識は要らない。ライブラリだけならフラッシュサイズは1Kバイトそこそこで入る。

　ソフトウエアで実現するI2Cは当研究所では、ずっと前にTiny26でUSIインターフェースを使ったドライバー（マスター・スレーブとも）を完成させている。当初はこれを組み込んで、TWIとの二本立てと考えていたが、途中で気が変わった。USIインターフェースそのものがTinyシリーズでしか実装しておらず、しかもピンが固定されている。MegaシリーズでもI2Cを2チャンネル使いたい時もある。GPIOを使ったI2Cの方が汎用性が高い。

　それなら、このあいだのChaNさんのFatFSの中にあるAVR用のRTCドライバーである。この前FatFSを使った時、このソースを読み、I2Cインターフェースを実に軽妙にソフトで実現しているのに感動した覚えがある。

　このときはフラッシュサイズを縮めるためこのRTC.cをそのまま使わず、TWIに替えたので、実際にはこのコードは使ったことがない。ちょうど良い機会だ、これを使わせてもらおう。早速FatFSのライブラリのRTC.cから必要なコードを取り出し、#ifでソースを入れ込んでいく。

　気が抜けるくらい余りにも少ないコードでI2Cを実現している。1バイトを送信するだけなら、RTC.c全体の1/3くらいしかない。たいしたもんだ。これで本当に動くのか半信半疑でテストに入る。悪い予想があたってGPIOのI2Cはエラーを大量に吐き出してつながらなかった。

　オシロではそれらしい波形が見えたのに、ロジアナでは全く反応がない。実はこのコードにはもともとよく理解できないところがある。GPIOピンを上下にドライブするのに、DDRという入出力指定レジスターだけを叩いている。これがどうもよくわからない。

（オリジナル）
#define SCL_LOW()    DDRE |=    0x04        　/* SCL = LOW */
#define SCL_HIGH()    DDRE &=    0xFB        /* SCL = High-Z */
　（DDREはポートEのDDRレジスター、PE2(0x04）がSCL）

　ChaNさんが書いたコードだ。ぬかりがあるわけはない。どこかに何かを設定するとこれで動くのだろう。しかし、それが何なのか見つけられない。色々いじったが事態は全く好転しない。どうもおかしい。オシロで見えて、ロジアナで見えないというのが何か気になる。臭い。しかしこうなるとハードの問題で、これ以上はちょっと手が出せない。

　悩んだ挙句、強引だがこのDDRレジスター以外に、PORTもドライブするコードを入れてテストしてみた。
（変更したもの）
#define SCL_LOW() {mLCD_DDDR|=(1<<mLCD_SCL); mLCD_DPORT&=~(1<<mLCD_SCL);}while(0)    /* SCL = LOW */
#define SCL_HIGH() mLCD_DDDR &=  ~(1<<mLCD_SCL)    /* SCL = High-Z */
（mLCD_DPORTはSCLのポート番号、mLCD_SCLはSCLピン）

　スイッチを入れる。おおお、ロジアナにそれらしい波形が戻った。ちゃんとスタートコンディションを作っている。立派、立派。しかし、依然としてLCDは動かない。 でも、ここまで来れば光が見えてきた。

　printfメッセージを沢山出してコードを追う。どうもC言語のBOOL変数はわかりにくい。こちらはアセンブラー育ちなので、等しいとき、正常終了のときはリターンコード0という観念からぬけられない。C言語のTRUE=1　FALSE=0というのがどうにもなじめない。特にif文の中で式なしで使われると大混乱する。やっぱりいくつか勘違いが見つかり修正する。

　#ifを使って分離したTWIのコードとあわせてリターンコードを揃え、祈る気持ちで電源ON。やった。Welcome画面がLCDに出た。これでGPIOのI2CでもLCDが動いた。#defineを設定し直してTWIに戻してみる。動かない！今までの苦労は水の泡か。頭から血が引いていく。はっはっは、ハード接続を替えていなかった。ジャンパーコードを差し込みなおして問題なく稼動。慌ててはいけない。

　アイコンの表示と消去がちょっと難しかったけれど、このあとの開発は順調に進み、だいたいこれでミニLCDのライブラリは完成した。アイコンも関数ひとつで任意の絵柄を表示/消去できる。コントラストもコマンドで調整できる。そろそろ公開できるレベルのようだ。

　これで少しはストロベリーリナックスさんにも顔が立った。前回の記事で営業妨害で訴えられる心配もないだろう。このライブラリでLCDが沢山売れることを願っている。

以下に、AVRstudioのプロジェクトファイルの形でソースコードとヘッダーファイルを置きます。mLCD168はライブラリmLCD.cをテストするためのやっつけのモニターです。10以上を1文字で入力する時は、;、:、などを入れてください。詳しくはフォルダー内の、mLCD_readme.txtを見てください。

7/10に公開したソースコードにはgoposにバグがありました。以下のものは修正されたものです。コメントにあるような変更もしてあります。コードは80バイト近く減っています。前のmLCD.lzhをダウンロードした方はダウンロードしなおし、前のソースは破棄してください。

「mLCD168_712.lzh」をダウンロード