18 KiB
zh_160x_i2c - Компонент ESP32 ESP-IDF для LCD 1602A/1604A через I2C (PCF8574)
Содержание
- Обзор
- Возможности
- Установка
- Справочник API
- Примеры использования
- Технические характеристики
- Коды ошибок
- Подключение
- Вклад в проект
- Лицензия
Обзор
zh_160x_i2c — это легковесный компонент ESP-IDF для управления LCD-дисплеями 1602A и 1604A через интерфейс I2C с использованием расширителей ввода-вывода PCF8574(A). Этот компонент упрощает процесс отображения текста, чисел и индикаторов прогресса на символьных LCD-модулях, предоставляя простой и интуитивно понятный API.
Компонент разработан специально для микроконтроллеров ESP32 и использует драйвер I2C-мастера ESP-IDF и FreeRTOS для оптимальной производительности во встраиваемых системах.
Возможности
- Простой API: Удобные функции для распространенных операций с LCD
- Интерфейс I2C: Использует только 2 GPIO-пина (SCL и SDA) через расширитель PCF8574
- Поддержка 1602A и 1604A: Поддерживает LCD-модули 16x2 и 16x4
- Множественные LCD: До 16 LCD-модулей на одной шине I2C
- Отображение текста: Вывод строк, целых чисел и чисел с плавающей точкой
- Управление курсором: Включение/выключение курсора с опциональным миганием
- Индикатор прогресса: Отображение индикаторов прогресса на LCD
- Операции со строками: Очистка конкретных строк
- Оптимизировано под ESP-IDF: Использует драйвер I2C-мастера ESP-IDF и FreeRTOS
Установка
- Перейдите в каталог компонентов вашего проекта:
cd ../ваш_проект/components
- Клонируйте репозиторий:
git clone https://github.com/aZholtikov/zh_160x_i2c
- В вашем приложении подключите заголовочный файл:
#include "zh_160x_i2c.h"
- Компонент будет автоматически собран вместе с вашим проектом.
Обязательные настройки в menuconfig
Для корректной работы компонента включите следующие настройки в menuconfig:
CONFIG_FREERTOS_HZ=1000
CONFIG_I2C_ISR_IRAM_SAFE
CONFIG_I2C_MASTER_ISR_HANDLER_IN_IRAM
Справочник API
Константы конфигурации
#define ZH_LCD_16X2 1 // Размер LCD 16x2
#define ZH_LCD_16X4 0 // Размер LCD 16x4
zh_160x_init()
Инициализирует модуль LCD 160X.
Параметры:
handle- Указатель на уникальный дескриптор PCF8574 (должен быть уже инициализирован)size- Размер LCD (ZH_LCD_16X2 или ZH_LCD_16X4)
Возвращает:
ESP_OK- УспехESP_ERR_INVALID_ARG- Неверный аргумент (NULL handle или handle не инициализирован)ESP_FAIL- Ошибка инициализации
Пример:
zh_pcf8574_handle_t lcd_handle = {0};
// Сначала инициализируйте PCF8574
zh_pcf8574_init(&config, &lcd_handle);
// Затем инициализируйте LCD
zh_160x_init(&lcd_handle, ZH_LCD_16X2);
zh_160x_lcd_clear()
Очищает весь экран LCD.
Параметры:
handle- Указатель на уникальный дескриптор PCF8574
Возвращает:
ESP_OK- УспехESP_ERR_INVALID_ARG- Неверный аргумент (NULL handle)ESP_FAIL- Операция не удалась
zh_160x_set_cursor()
Устанавливает курсор в определенную позицию на LCD.
Параметры:
handle- Указатель на уникальный дескриптор PCF8574row- Номер строки (0-1 для 16x2, 0-3 для 16x4)col- Номер столбца (0-15)
Возвращает:
ESP_OK- УспехESP_ERR_INVALID_ARG- Неверный аргумент (NULL handle, неверный row/col)ESP_FAIL- Операция не удалась
zh_160x_print_char()
Выводит строку на LCD.
Параметры:
handle- Указатель на уникальный дескриптор PCF8574str- Указатель на null-terminated строку для отображения
Возвращает:
ESP_OK- УспехESP_ERR_INVALID_ARG- Неверный аргумент (NULL handle или str)ESP_FAIL- Операция не удалась
zh_160x_print_int()
Выводит целое число на LCD.
Параметры:
handle- Указатель на уникальный дескриптор PCF8574num- Целочисленное значение для отображения
Возвращает:
ESP_OK- УспехESP_ERR_INVALID_ARG- Неверный аргумент (NULL handle)ESP_FAIL- Операция не удалась
zh_160x_print_float()
Выводит число с плавающей точкой на LCD.
Параметры:
handle- Указатель на уникальный дескриптор PCF8574num- Значение с плавающей точкой для отображенияprecision- Количество знаков после запятой (0-9)
Возвращает:
ESP_OK- УспехESP_ERR_INVALID_ARG- Неверный аргумент (NULL handle)ESP_FAIL- Операция не удалась
zh_160x_print_progress_bar()
Отображает индикатор прогресса в определенной строке LCD.
Параметры:
handle- Указатель на уникальный дескриптор PCF8574row- Номер строки (0-1 для 16x2, 0-3 для 16x4)progress- Процент прогресса (0-100)
Возвращает:
ESP_OK- УспехESP_ERR_INVALID_ARG- Неверный аргумент (NULL handle, неверный row или progress)ESP_FAIL- Операция не удалась
zh_160x_clear_row()
Очищает определенную строку на LCD.
Параметры:
handle- Указатель на уникальный дескриптор PCF8574row- Номер строки (0-1 для 16x2, 0-3 для 16x4)
Возвращает:
ESP_OK- УспехESP_ERR_INVALID_ARG- Неверный аргумент (NULL handle, неверный row)ESP_FAIL- Операция не удалась
zh_160x_on_cursor()
Включает курсор с опциональным режимом мигания.
Параметры:
handle- Указатель на уникальный дескриптор PCF8574blink- Если true, курсор мигает; если false, курсор статичный
Возвращает:
ESP_OK- УспехESP_ERR_INVALID_ARG- Неверный аргумент (NULL handle)ESP_FAIL- Операция не удалась
zh_160x_off_cursor()
Отключает курсор.
Параметры:
handle- Указатель на уникальный дескриптор PCF8574
Возвращает:
ESP_OK- УспехESP_ERR_INVALID_ARG- Неверный аргумент (NULL handle)ESP_FAIL- Операция не удалась
Примеры использования
Базовый пример: Одиночный LCD-дисплей
#include "zh_160x_i2c.h"
#define I2C_PORT (I2C_NUM_MAX - 1)
zh_pcf8574_handle_t lcd_160x_handle = {0};
void app_main(void)
{
esp_log_level_set("zh_160x_i2c", ESP_LOG_ERROR);
esp_log_level_set("zh_pcf8574", ESP_LOG_ERROR);
esp_log_level_set("zh_vector", ESP_LOG_ERROR);
i2c_master_bus_config_t i2c_bus_config = {
.clk_source = I2C_CLK_SRC_DEFAULT,
.i2c_port = I2C_PORT,
.scl_io_num = GPIO_NUM_22,
.sda_io_num = GPIO_NUM_21,
.glitch_ignore_cnt = 7,
.flags.enable_internal_pullup = true,
};
i2c_master_bus_handle_t i2c_bus_handle = NULL;
i2c_new_master_bus(&i2c_bus_config, &i2c_bus_handle);
zh_pcf8574_init_config_t config = ZH_PCF8574_INIT_CONFIG_DEFAULT();
config.i2c_handle = i2c_bus_handle;
config.i2c_address = 0x27;
zh_pcf8574_init(&config, &lcd_160x_handle);
zh_160x_init(&lcd_160x_handle, ZH_LCD_16X2);
// Отображение текста
zh_160x_set_cursor(&lcd_160x_handle, 0, 0);
zh_160x_print_char(&lcd_160x_handle, "LCD 160X");
zh_160x_set_cursor(&lcd_160x_handle, 1, 0);
zh_160x_print_char(&lcd_160x_handle, "Привет Мир!");
}
Пример: Индикатор прогресса
#include "zh_160x_i2c.h"
void app_main(void)
{
zh_pcf8574_handle_t lcd_handle = {0};
// ... код инициализации ...
for (uint8_t i = 0; i <= 100; ++i)
{
zh_160x_set_cursor(&lcd_handle, 0, 10);
zh_160x_print_int(&lcd_handle, i);
zh_160x_print_char(&lcd_handle, "%");
zh_160x_print_progress_bar(&lcd_handle, 1, i);
vTaskDelay(100 / portTICK_PERIOD_MS);
}
}
Пример: Отображение различных типов данных
#include "zh_160x_i2c.h"
void app_main(void)
{
zh_pcf8574_handle_t lcd_handle = {0};
// ... код инициализации ...
// Отображение строки
zh_160x_set_cursor(&lcd_handle, 0, 0);
zh_160x_print_char(&lcd_handle, "Строка: ");
zh_160x_print_char(&lcd_handle, "Привет");
// Отображение целого числа
zh_160x_set_cursor(&lcd_handle, 1, 0);
zh_160x_print_int(&lcd_handle, 42);
// Отображение числа с плавающей точкой
zh_160x_set_cursor(&lcd_handle, 0, 0);
zh_160x_print_float(&lcd_handle, 3.14159, 2); // 3.14
// Включение курсора
zh_160x_on_cursor(&lcd_handle, true); // Мигающий курсор
vTaskDelay(2000 / portTICK_PERIOD_MS);
// Отключение курсора
zh_160x_off_cursor(&lcd_handle);
}
Пример: Несколько LCD на одной шине
#include "zh_160x_i2c.h"
#define I2C_PORT (I2C_NUM_MAX - 1)
zh_pcf8574_handle_t lcd1_handle = {0};
zh_pcf8574_handle_t lcd2_handle = {0};
void app_main(void)
{
esp_log_level_set("zh_160x_i2c", ESP_LOG_ERROR);
esp_log_level_set("zh_pcf8574", ESP_LOG_ERROR);
esp_log_level_set("zh_vector", ESP_LOG_ERROR);
i2c_master_bus_config_t i2c_bus_config = {
.clk_source = I2C_CLK_SRC_DEFAULT,
.i2c_port = I2C_PORT,
.scl_io_num = GPIO_NUM_22,
.sda_io_num = GPIO_NUM_21,
.glitch_ignore_cnt = 7,
.flags.enable_internal_pullup = true,
};
i2c_master_bus_handle_t i2c_bus_handle = NULL;
i2c_new_master_bus(&i2c_bus_config, &i2c_bus_handle);
// Инициализация первого LCD по адресу 0x27
zh_pcf8574_init_config_t config = ZH_PCF8574_INIT_CONFIG_DEFAULT();
config.i2c_handle = i2c_bus_handle;
config.i2c_address = 0x27;
zh_pcf8574_init(&config, &lcd1_handle);
zh_160x_init(&lcd1_handle, ZH_LCD_16X2);
// Инициализация второго LCD по адресу 0x26
config.i2c_address = 0x26;
zh_pcf8574_init(&config, &lcd2_handle);
zh_160x_init(&lcd2_handle, ZH_LCD_16X2);
// Отображение на первом LCD
zh_160x_set_cursor(&lcd1_handle, 0, 0);
zh_160x_print_char(&lcd1_handle, "LCD 1");
// Отображение на втором LCD
zh_160x_set_cursor(&lcd2_handle, 0, 0);
zh_160x_print_char(&lcd2_handle, "LCD 2");
}
Технические характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Типы LCD | 1602A (16x2), 1604A (16x4) |
| Интерфейс | I2C через PCF8574(A) |
| Диапазон адресов I2C | 0x20-0x27 (PCF8574), 0x38-0x3F (PCF8574A) |
| Макс. LCD на шине | 16 |
| Использование GPIO | 2 (SCL, SDA) |
| Версия ESP-IDF | >= 5.0 |
| Платформа | Семейство ESP32 |
| Язык | C (C99) |
Коды ошибок
| Код ошибки | Описание |
|---|---|
ESP_OK |
Операция выполнена успешно |
ESP_ERR_INVALID_ARG |
Неверный аргумент (NULL указатель или неверное значение) |
ESP_ERR_INVALID_STATE |
Дескриптор не инициализирован |
ESP_FAIL |
Общий сбой (ошибка связи I2C) |
Подключение
Подключение 1602A/1604A к PCF8574
| Пин LCD | Пин PCF8574 | Описание |
|---|---|---|
| RS | P0 | Выбор регистра |
| E | P2 | Enable |
| D4 | P4 | Бит данных 4 |
| D5 | P5 | Бит данных 5 |
| D6 | P6 | Бит данных 6 |
| D7 | P7 | Бит данных 7 |
Подключение I2C
| LCD-модуль | PCF8574 | ESP32 |
|---|---|---|
| VCC | VCC | 3.3V |
| GND | GND | GND |
| SDA | SDA | GPIO21 |
| SCL | SCL | GPIO22 |
| RW | GND | GND |
Примечание: Пин RW должен быть подключен к GND для операции только записи.
Вклад в проект
Вклад приветствуется! Чтобы внести свой вклад:
- Сделайте форк репозитория
- Создайте ветку функции (
git checkout -b feature/AmazingFeature) - Закоммитьте ваши изменения (
git commit -m 'Add some AmazingFeature') - Отправьте в ветку (
git push origin feature/AmazingFeature) - Откройте Pull Request
Пожалуйста, убедитесь, что ваш код следует существующему стилю и включает соответствующую документацию.
Лицензия
Этот проект лицензирован по лицензии Apache, версия 2.0 - см. файл LICENSE для подробной информации.
Apache License, Version 2.0
Авторское право (c) 2026 Алексей Жолтиков
Лицензировано по лицензии Apache License, Version 2.0 (далее — "Лицензия"); вы не можете использовать этот файл, кроме случаев, предусмотренных Лицензией. Копию Лицензии можно получить по адресу:
http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
Если иное не требуется действующим законодательством или не согласовано в письменном виде, программное обеспечение, распространяемое по Лицензии, распространяется на условиях "КАК ЕСТЬ", БЕЗ КАКИХ-ЛИБО ГАРАНТИЙ, явных или подразумеваемых, включая, но не ограничиваясь, гарантии ТОВАРНОГО СОСТОЯНИЯ, ПРИГОДНОСТИ ДЛЯ КОНКРЕТНОЙ ЦЕЛИ И НЕНАРУШЕНИЯ ПРАВ. Смотрите Лицензию для получения конкретных прав и ограничений.
Дополнительные заметки
- Подтягивающие резисторы I2C: Используйте резисторы 4.7 кОм на линиях SDA и SCL для надежной связи
- Питание: Обеспечьте стабильное питание 5 В для LCD-модуля (PCF8574 совместим с 5 В)
- Настройка контраста: Используйте встроенный подстроечный резистор для настройки контраста LCD для оптимальной видимости
- Подсветка: Подсветка LCD обычно подключается к VCC через резистор ограничения тока
- Производительность: Операции блокирующие и используют задержки FreeRTOS для правильного тайминга
- I2C_ISR_IRAM_SAFE: Для правильной работы включите
I2C_ISR_IRAM_SAFEиI2C_MASTER_ISR_HANDLER_IN_IRAMв menuconfig - FreeRTOS: Для корректной работы настройте
CONFIG_FREERTOS_HZ=1000в menuconfig - Лучшие практики:
- Всегда инициализируйте PCF8574 перед инициализацией LCD
- Проверьте адрес I2C с помощью сканера, если LCD не отвечает
- Учитывайте ограничения скорости шины I2C при использовании нескольких устройств