キャラクターディスプレイモジュールとは、ドットマトリックス表示により、任意の文字列を表示させる仕組みで、8文字×2行や16文字×2行、20文字×2行など、決められた文字数の中で値を表示できます。イメージとしては電卓や液晶時計に近いでしょうか。

このキャラクターディスプレイモジュールにラズパイの値を表示させる仕組みとしてよく使われるのが「I2C」です。I2Cとは「アイ スクエアド シー」と読み、2本の信号線でデータをやりとりする仕組みです。2本の信号線は、シリアルデータ（SDA）とシリアルクロック（SCL）で構成されますが、電圧は最高で5Vまでとなっており、比較的使用される頻度が高いのは3.3Vとなっています。ここで気付いた方もいるかもしれませんが、ラズパイに用意されている電圧は3.3Vと5Vです。つまり、I2Cはラズパイで扱いやすい通信方式なのです。

ラズパイのGPIOには、このSDAとSCLが指定されています。3番ピン（GPIO2）がSDA、5番ピン（GPIO3）がSCLです。これに3.3Vの電源とGNDを接続すると、ラズパイからコントロールできるようになります。なおI2Cはデイジーチェーンという、複数のデバイスを数珠つなぎに接続して使えます。それぞれSCLとSDAの端子をつないでいけば、複数のデバイスをコントロールできます。

では実際に表示させてみましょう。ただ文字を表示させるだけでは面白くありませんので、秋月電子通商から発売されている「BME280使用 温湿度・気圧センサモジュールキット＋I2Cバス用双方向電圧レベル変換モジュール（FXMA2102）セット」（以下、温湿度／気圧センサー）を利用して、温度と湿度、気圧を表示させます。利用するキャラクターディスプレイモジュールは、有機EL（OLED）を使って表示させる「有機ELキャラクタディスプレイモジュール　16×2行　白色」（以下、OLED）を使います。

温湿度／気圧センサーは正面から見て一番左側よりVDD（3.3Vを接続）、GND、未使用、SDA、未使用、SCLとなっています。ディスプレイモジュールは正面より見て一番左からGND、VCC（3.3V）、VDD接続、4～6番ピンまで未使用、SCL、SDA、SDAに接続、という形でつなぎます。

続いては測定データをOLEDに表示させましょう。これにはPythonのプログラムを利用します。なおその前の準備として、ラズパイにターミナルソフトからアクセスし、モジュールなどを組み込みます。以下のコマンドを実行してください。ターミナルソフトについては第6回を参考にしてください。

$ sudo pip install RPi.bme280

これは温湿度／気圧センサーに使われている「BME280」というセンサーを利用するためのモジュールです。続いてOLEDを利用するためのモジュールを組み込みます。

$ mkdir programs
$ cd programs
$ git clone https://github.com/YoutechA320U/RaspberryPi_Python_so1602_lib
$ cd RaspberryPi_Python_so1602_lib
$ cp so1602.py /home/pi/programs

これで「/home/pi/programs」以下にOLEDを利用するモジュールが組み込まれました。これらを踏まえて、以下のPythonプログラムを「/home/pi/programs」に格納します。プログラムはWindows上の「VisualStudio Code」などで記述し、「WinSCP」のようなファイル転送ソフトを使うのが便利です。このあたりは第8回を参考にしてください。

ラズパイに転送するプログラムの内容は以下の通りです。転送先は「/home/pi/programs」です。保存するファイル名は「sokutei.py」としましょう。

#!usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

import smbus2
import time
import bme280
import so1602

#パラメーターの設定
port = 1
address = 0x76
bus = smbus2.SMBus(port)
I2C_BUS_NUM = 1
i2c = bus
data = 0x40
address2 = 0x3e
command = 0x00
bme280.load_calibration_params(bus, address)
calibration_params = bme280.load_calibration_params(bus, address)
data = bme280.sample(bus, address, calibration_params)
so1602.setaddr(0x3c)

# OLED初期化
so1602.command(0x0c)
so1602.command(0x01)

# 気温と湿度、圧力のデータ
temp = str(round(data.temperature, 1))
hum = str(round(data.humidity, 1))
press = str(round(data.pressure, 1))

# OLED表示
so1602.command(0x80)
so1602.write("T=" + temp + "C")
so1602.command(0x89)
so1602.write("H=" + hum + "%")
so1602.command(0xa0)
so1602.write("P=" + press + "hPa")
print ("Temperature : %s C" % temp)
print ("Humidity    : %s %%" % hum)
print ("Pressure    : %s hPa" % press)

ラズパイにプログラムを転送したら、以下のコマンドを実行しましょう。

$ python /home/pi/programs/sokutei.py

いかがでしょうか。ターミナルソフトに温度と湿度、気圧が表示されると共に、最初に挙げた写真のように、OLEDにその値が表示されます。

OLEDやLCDモジュールで文字を表示させるのは結構大変で、使いたいディスプレイに利用できるモジュールがあるかないかが、かなり重要になります。ただしメジャーどころのLCDモジュールやOLEDにはたいていの場合、公開されているモジュールがありますので、それを利用するのが便利です。