LCDキャラクタディスプレイモジュール（SC1602）表示プログラミング
AKI-H8/3048のオプション
(cygwin+GCC)

17Sep2002 Kosaka

１．はじめに
この文書はAKI-H8/3048のオプションであるLCDキャラクタディスプレイモジュール（以下LCDユニット）表示プログラミングを解説した学習用文書です。LCDを駆動するためにはLCDの使い方および，AKI-H8のポート割付を知らなければなりません。これらのことに興味がなく，使える関数をすぐに入手したい場合は 松林氏のライブラリ または hamayanさんのライブラリ を参照してください。
LCDキャラクタディスプレイモジュール　16×2　の使用を前提に解説します。

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２．LCDユニットの取り付け
説明書にしたがってLCDユニットを取り付けます。マザーボード上で＋５VとGNDラインを追ってゆくと，それぞれ1箇所ずつ未接続の個所があるので，はんだ付けで接続します。よく見ると，この接続位置のマザーボードの表面に「+」「-」と書いて○が3個ずつ書いてあります。

LCDユニットを取り付けと，マザーボード上の「+5V」と「GND」の処理

３．AKI-H8/3048でのLCDユニットのポート割り付け
AKI-H8のPort3がLCDユニットに接続されています。本来LCDユニットは8ビットのコードで表現された文字（半角文字）を表示します。
しかしAKI-H8では配線数を減らすために，LCDユニットの機能を利用して4ビット幅でデータを送信しています。
LCDユニット側にはRead/~Writeの端子がありますがこれは常にライト（書き込み）の状態（マザーボード上でGNDに接続）になっています。
本来はLCDユニットへのライトではbusy信号を見ながら作業を行なわなければならないのですが，CPU側で適当に待ちを入れて，タイミングを保ちます。（busy信号を見るように改造した例もある）

H8から見たPort3のbit	LCDユニット（SC1602）の信号
0	DataBus4(DB4)
1	DataBus5(DB5)
2	DataBus6(DB6)
3	DataBus7(DB7)
4	RegisterSelect(RS)
5	EnableSignal(ES)
6	not used
7	not used

４．LCDユニットの受け付ける命令（instruction set）
以下の表に示す命令中，（１）〜（６）までと，（１０）を使用します。
データ幅が上位4ビットなので，起動時には（５）（６）しか使えません。起動時の初期設定で（６）のDB4（DL)を用いて4ビット動作に切り替えます。切り替え後は8ビットのデータを「上位4ビット」「下位4ビット」の順に分けて「上位4ビット」の通路を通してデータの送信が出来ます。

CPUからLCDユニットへ命令を与えるには次のようにします。
LCDユニットに「RSとDB4〜DB7」を与えておいて，「ES」を0→1に立ち上げると，そのときの「RSとDB4〜DB7」の信号をLCDユニットは信号を受け取ります。
「RS=0」の状態での書き込みはLCDユニットへの制御コード送信となり，「RS=1」の状態での書き込みは表示文字コードの送信となります。

instruction set

５．LCDユニットの初期化手順
初期化は以下のように行なわれます。ただし，LCDユニットの表示機能の設定は一例です。
表示機能設定
「4ビット通信」「デューティ1/16」「キャラクタサイズ5*7」「カーソルOFF」「ブリンク（カーソルの点滅）OFF」「書き込み後自動カーソル右移動」「表示シフトOFF」

（１）15msec待ちます

（２）「４．（６）ファンクションセット」を設定します。 以下DB7,DB6,DB5,DB4の設定で，RS=0のまま，ES：0→1→0と変化させます。　「４．（６）」を設定します。
この作業は電源投入時の不安定さ解消のため，時間待ちをはさみ全部で3回行ないます。
ここでは8ビット送信のままなので，接続されていないDB3，DB2，DB1，DB0は無効なデータをLCDユニットが取得している。

DB7	DB6	DB5	DB4
0	0	1	1

（３）4.1ms待ちます

（４）２回目の「４．（６）ファンクションセット」を設定します。作業内容は（２）と同じです。

（５）100μs待ちます

（６）３回目の「４．（６）ファンクションセット」を設定します。作業内容は（２）と同じです。

（７）4ビット通信に変更します。以下の設定で，RS=0のまま，ES：0→1→0と変化させます。「４．（６）」を設定します。
ここでは8ビット送信のままなので，接続されていないDB3，DB2，DB1，DB0は無効なデータをLCDユニットが取得している。

DB7	DB6	DB5	DB4
0	0	1	0

（８）「４．（６）」を設定します。「4ビット通信」「デューティ1/16」「キャラクタサイズ5*7」
RS=0のまま4ビットずつ区切って送信する関数を使って，以下のデータを送信します。

（９）「４．（４）」を設定します。「表示ON」「カーソルOFF」「ブリンク（カーソルの点滅）OFF」
RS=0のまま4ビットずつ区切って送信する関数を使って，以下のデータを送信します。

（１０）「４．（３）」を設定します。「書き込み後自動カーソル右移動」「表示シフトOFF」
RS=0のまま4ビットずつ区切って送信する関数を使って，以下のデータを送信します。

（１１）「４．（１）」の命令を用いて全表示クリアします。
RS=0のまま4ビットずつ区切って送信する関数を使って，以下のデータを送信します。

（１２）1.64ms待つ

６．LCDユニット制御用関数群を収めたヘッダファイルlcd_ctrl.h
ここでは，単純化のために，ヘッダファイルにしてありますが，実用化する場合はCソース＋ヘッダの形にしたほうがよいでしょう。

なお時間稼ぎ関数「msecwait」「microsecwait」はCPUクロック，コンパイラの最適化オプションにより，多少のwait時間が変化するため，システムにあわせて書き直しが必要な場合がある。

ヘッダファイルlcd_ctrl.h

/***************************************************************** lcd_ctrl.h LCD control function 2Sep2002 KOSAKA AKI-H8のport3に接続されたLCDのドライバ関数群を定義するヘッダファイル このファイルがインクルードされる前に3048f.hまたはこれを含んだヘッダ がインクルードされている必要があります。（インクルード順に注意） 提供する関数 （１）LCDの初期化 void initLCD( void ) （２）LCDに向けた putchar() void LCDputchar(char data) （３）LCDに向けた puts() void LCDputs(char *str) （４）LCDに向けた gotoxy() void LCDgotoxy(unsigned x,unsigned y) （５）LCDに向けた clrscr()   clear screen void LCDclrscr(void) （６）LCDに向けた byte の Hex 表示 void LCDputByteHex(char data) （７）LCDに向けた short int の Hex 表示 void LCDputShortIntHex(short int data) （８）LCDに向けた long int の Hex 表示 void LCDputLongIntHex(long int data) *****************************************************************/ /*#include <3048f.h>*/ /* Port3 -> LCD */ /* 7    6    5    4    3    2    1    0  */ /*          ES   RS  DB7  DB6  DB5  DB4  */ /* i/o */ #define init_LCD_Port()     P3.DDR = 0xff #define LCD_Port            P3.DR.BYTE #define LCD_RegisterSelect  P3.DR.BIT.B4 #define LCD_EnableSignal    P3.DR.BIT.B5 static void msecwait(unsigned int msec) /*msec間なにもしない時間稼ぎ関数*/ {     int i;     long int j;     for (i=0;i<msec;i++) {         for (j=0;j<33300;j++);    /*33300は実測によって求めた値*/     } } static void microsecwait(unsigned int microsec) {/*だいたいmicrosec間なにもしない時間稼ぎ関数*/     int i;     long int j;     for (i=0;i<microsec;i++) {         for (j=0;j<34;j++);    /*34は実測によって求めた値*/     } } static void LCDputCommand(char command) /*command width must be 4bits*/ {     LCD_Port=(LCD_Port&0xf0)|command;     LCD_EnableSignal=1;     microsecwait(40);     LCD_EnableSignal=0;     microsecwait(40); } static void LCDputCommand2(char command2) {     LCDputCommand((command2>>4)&0xf);     LCDputCommand(command2&0xf); } /************************************************************ LCDに向けた putchar() ************************************************************/ void LCDputchar(char data) {     LCD_RegisterSelect=1;     LCDputCommand((data>>4)&0xf);     LCDputCommand(data&0xf);     LCD_RegisterSelect=0; } /************************************************************ LCDに向けた puts() ************************************************************/ void LCDputs(char *str) {     while(*str) LCDputchar(*str++); } /************************************************************ LCDの初期化 ************************************************************/ void initLCD( void ) {     init_LCD_Port();        /* output */     LCD_Port=0;     msecwait(15);           /* wait 15ms */     LCDputCommand(0x3);     /* function set */     microsecwait(4100);     LCDputCommand(0x3);     /* function set */     microsecwait(100);     LCDputCommand(0x3);     /* function set */     LCDputCommand(0x2);     /* function set data width=4bit*/     LCDputCommand2(0x28);   /* function set 4bit duty:1/16,size:5*7 */     LCDputCommand2(0x0c);   /* display on,cursor off,blink off */     LCDputCommand2(0x06);   /* address:auto increment,cursor shift:right */     LCDputCommand2(0x01);   /* clear display */     microsecwait(1640); } /************************************************************ LCDに向けた gotoxy() ************************************************************/ void LCDgotoxy(unsigned x,unsigned y) {     unsigned char point;     point=0x80+x+0x40*y;     LCDputCommand2(point); } /************************************************************ LCDに向けた clrscr()   clear screen ************************************************************/ void LCDclrscr(void) {     LCDputCommand2(0x01);    /* clear display */     microsecwait(1640); } static char hexnumeric[]="0123456789abcdef"; /************************************************************ LCDに向けた byte の Hex 表示 ************************************************************/ void LCDputByteHex(char data) {     LCDputchar(hexnumeric[(data>>4)&0xf]);     LCDputchar(hexnumeric[data&0xf]); } /************************************************************ LCDに向けた short int の Hex 表示 ************************************************************/ void LCDputShortIntHex(short int data) {     LCDputByteHex((data>>8)&0xff);     LCDputByteHex(data&0xff); } /************************************************************ LCDに向けた long int の Hex 表示 ************************************************************/ void LCDputLongIntHex(long int data) {     LCDputShortIntHex((data>>16)&0xffff);     LCDputShortIntHex(data&0xffff); }

７．「lcd_ctrl.h」を用いたテストmain

「lcd_ctrl.h」を用いたテストmain

/* lcd_test.c */ /* LCD control function 2Sep2002 KOSAKA */ #include "3048f.h" #include "h8_3048.h" #include "lcd_ctrl.h" main( void ) {     char *teststr[2]={"Hello world!","Hello mates!"};     int flipflop=0;     long int counter;     initLed();  /*LED初期化*/     initLCD();     LCDgotoxy(0,0);LCDputs(teststr[0]);     LCDgotoxy(0,1);LCDputs(teststr[1]);     while(1) {/*これは無限ループ*/         turnOnLed(0); /*LED0のON*/         turnOffLed(1); /*LED1のOFF*/         msecwait(500);/*500msecの間なにもしない*/         turnOnLed(1); /*LED0のOFF*/         turnOffLed(0); /*LED1のON*/         msecwait(500);         LCDclrscr();         LCDgotoxy(0,0);LCDputs(teststr[flipflop]);         LCDgotoxy(0,1);LCDputLongIntHex(counter);         counter++;         flipflop=1-flipflop;     } }

参考　LCD　PIN　Connection　（LCDモジュールについている14本のピンの説明）