より便利で使いやすいSTN LCDコントロールインターフェース

Winstar は、幅広いLCDキャラクタディスプレイモジュールを提供しています。ディスプレイの表示によって、WH0802、WH1202、WH1601、WH1602、WH1604、WH2002、WH2004、WH2402、WH4002などの標準製品が揃えています。最小数の制御ピンを使用して表示を実現できれば、MCUの選択が簡単になります。市販の一般的なキャラクタディスプレイモジュール(Character LCD Module)で、I2Cインターフェイスを使用する場合は、モジュールにI2Cインターフェイスを転換する基盤を追加します。LCMの厚さを増加するだけでしなくて、生産のプロセスも増えて、歩留まり低下などのリスクがつながります。（図１）。


図１: モジュールにI2Cインターフェイスを転換する基盤を追加します。	図2: WinstarのWH1602キャラクタ　ディスプレイモジュールは、基盤を追加しなくても、I2C、SPIインターフェースを使用できます。

回路基板を追加せず、Arduino Unoボードと組み合わせて、さまざまな通信インターフェイスを使用して、モジュールを制御することを説明します。

Winstar WH1602 LCM: 1 行に 16 文字、合計 2 行を表示できます。
Winstar WH200２ LCM: 1 行に２０文字、合計 2 行を表示できます。
Winstar WH2004 LCM: 1 行に２０文字、合計４行を表示できます。

三機種にはRW1063(LCD コントローラー)を内蔵して、I2C、SPIシリアルインターフェースと6800パラレルインターフェイスが使用できます。

付記：インターフェースについての説明はWinstarのサイトに載せている「インターフェースのご紹介」の文章をご参考ください。

LCM のピン配置

表1 ： LCM のピン配置

番号	ピンの定義	説明
No.1	Vss	グランド
No.2	Vdd	ロジック電源（５Ｖ）
No.3	V0	コントラスト調整
No.4	RS	コマンド/データ選択
No.5	RW	インターフェイス 6800 8/4 ビットのみの読み込み/書き込み選択信号
No.6	E	インターフェイス 6800 8/4 ビットのみの信号を有効にします。
No.7	DB0/SA0	6800 8 ビットインターフェイスはデータバスライン0です。 I2CインターフェースはSA0アドレス設定ラインです。
No.8	DB1/SA1	6800 8 ビットインターフェイスはデータバスライン1です。 I2CインターフェースはSA1アドレス設定ラインです。
No.9	DB2	6800 8 ビットインターフェイスだけ使用されるデータバスライン2です。
No.10	DB3	6800 8 ビットインターフェイスだけ使用されるデータバスライン3です。
No.11	DB4	6800 8 ビットインターフェイスだけ使用されるデータバスライン５です。
No.12	DB5/CSB/CSB	6800 8 ビットインターフェイスはデータバスライン５です。 I2C & SPI インターフェイスはCSB設定ラインです。
No.13	DB6/SDA/SCLK	6800 8 ビットインターフェイスはデータバスライン６です。 I2Cインターフェイスは SDA データラインです。 SP インターフェイスはSCLKタイミングです。
No.14	DB7/SCL/SID	6800 8 ビットインターフェイスはデータバスライン７です。 I2CインターフェイスはSCLタイミングです。 SP インターフェイスはSIDタイミングです。
No.15	A+	バックライト電源(プラス)
No.16	K-	バックライト電源(マイナス)

上表のV0については、20kΩの可変抵抗器を使用してコントラストを調整しています。テスト中にテキストが読めない場合や文字に影がある場合は、この可変抵抗器を回してコントラストを調整できます。

V0 可変抵抗の接続方法は図３をご参照ください：

図３：VR可変抵抗器の接続方法

LCMと開発ボードArduino Unoの配線方法

続いては、I2C、SPI、および 6800 8bit/4bit の4つの通信インターフェイスがArduino Uno に接続される方法です（図４）。I2CおよびSPIインターフェイスが少数のGPIOピンでキャラクターディスプレイモジュールを制御できます。

I2Cインターフェースの接続方法については、Arduino UnoのI2C端子がプルアップ抵抗を備えているため、SDA端子とSCL端子に接続するプルアップ抵抗はありません。一方、プログラムで内部プルアップ抵抗を無効にする場合は、外部からプルアップ抵抗を接続する必要があります。

(a)I2Cインターフェースの接続方法	(b) SPIインターフェースの接続方法

(c)6800-4bitインターフェースの接続方法	(d)6800-8bitインターフェースの接続方法

図 4：LCM　4つの通信インターフェイスがArduino Uno に接続される方法です

LCMのコマンド

すべての通信インターフェイスがLCMのすべてのコマンドセットを使用できるわけではありません。SPIインターフェイスを使用する場合、RW制御ラインとMISOピンがなくて、読み取りコマンドはサポートされません。書き込みの場合は、RS 制御ラインを介して、コマンドデータを書き込むか、データを表示するかを決定されます。

また、I2C インターフェースには RW 制御ラインがないため、読み取りコマンドはサポートされません。書き込みの場合は、RS 制御ラインがなくて、コマンドデータと表示データを書き込む前に、コマンド制御コード(A0=0)またはデータ制御コード (A0=1) を送信してから次の送信バイトはコマンドデータか表示データかを決定します。

SPI および I2C インターフェイスのタイミング

図５と図６はSPIインターフェースインターフェイスを介してタイミング図です。LCM に使用される SPI が、一般的な MCU が提供されるSPI インターフェイスではありません。送信されているバイトがコマンドなのかデータなのかを判断するために、追加のRS信号ラインが必要です。データライン(SID)のビット(BIT7~BIT0)データはクロックライン(SCLK)がローレベルの時に変化します。ビット(BIT7~BIT0)データはクロックライン(SCLK)がハイレベルの時にビット(BIT7~BIT0)のデータを取り込みます。

図 5：SPI はコマンドを書き込み時のタイミング。

図 6：SPI はデータを書き込み時のタイミング。

図 7 と 8 は、I2C インターフェイスを介して LCM を制御するタイミング図です。チップ・セレクト・バー (CSB) を除いて、コマンドデータまたは表示データを書き込むために、毎回3 バイトを送信します。このうち、2バイト目のA0ビットによって、3バイト目がコマンドデータか表示データかが決まります。