Raspberry Pi 5: Мониторим состояние с LCD 1602

25.04.2024Вольтик.руRaspberry PiКомментариев нет

В мире технологий Raspberry Pi 5 стал незаменимым помощником для различных проектов, от автоматизации до создания цифровых устройств. Он часто используется в качестве домашнего сервера, обеспечивая доступ к файлам, медиаконтенту и даже удаленное управление. В этой статье мы рассмотрим, как подключить символьный LCD-дисплей к Raspberry Pi 5 и использовать его для отображения в реальном времени загруженности процессора, оперативной памяти и температуры процессора. Это позволит удобно следить за её состоянием без необходимости подключать монитор или использовать SSH-соединение.

Подключение дисплея

Чтобы сэкономить пины GPIO и упростить подключение других устройств, мы выбрали модуль LCD с I2C интерфейсом. Подключение очень простое: пины SDA и SCL модуля LCD подключаем к соответствующим пинам на плате Raspberry Pi.

Модуль LCD	Raspberry Pi 5
VCC	5V
GND	GND
SDA	GPIO3 (SDA)
SCL	GPIO5 (SCL)

Raspberry Pi 5: Мониторим состояние с LCD 1602

Подготовка Raspberry Pi 5

Да, для использования интерфейса I2C на Raspberry Pi сначала необходимо настроить его:

Откройте терминал на Raspberry Pi или подключитесь к нему по SSH.
Введите команду sudo raspi-config.
Используйте стрелки на клавиатуре для навигации в меню. Выберите “Interfacing Options” (Опции интерфейса) и нажмите Enter.
Затем выберите “I2C” и нажмите Enter.
Вам будет предложено включить I2C. Выберите “Yes” (Да) и нажмите Enter.
После завершения процесса выберите “Finish” (Завершить) и перезагрузите Raspberry Pi для применения изменений.

Далее нам необходимо установить библиотеки для работы с I2C:

sudo apt update
sudo apt install -y i2c-tools python-smbussudo gpiozero

1 2	sudo apt update sudo apt install -y i2c-tools python-smbussudo gpiozero

Чтобы избежать использования sudo при каждом обращении к I2C, добавьте вашего пользователя в группу i2c:

sudo adduser <ваше_имя_пользователя> i2c

1	sudo adduser <ваше_имя_пользователя> i2c

Теперь нужно отредактировать файл “/etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf“, чтобы малины при загрузку также загружала драйвер I2C:

sudo nano /etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf

1	sudo nano /etc/modprobe.d/raspi-blacklist.conf

Найдите строку blacklist spi-bcm2708blacklist i2c-bcm2708 и закомментируйте (#).

Осталось перезагрузить Raspberry Pi, чтобы применить изменения:

sudo reboot

1	sudo reboot

Программирование Raspberry Pi 5

Для начала импортируем необходимые библиотеки:

import smbus
import psutil
from time import *
from gpiozero import CPUTemperature

import smbus

import psutil

from time import *

from gpiozero import CPUTemperature

Далее создадим класс, в котором опишем функции для управления шиной I2C:

class i2c_device:
   def __init__(self, addr, port=1):
      self.addr = addr
      self.bus = smbus.SMBus(port)

# Запись одной команды
   def write_cmd(self, cmd):
      self.bus.write_byte(self.addr, cmd)
      sleep(0.0001)

# Запись команды и аргумента
   def write_cmd_arg(self, cmd, data):
      self.bus.write_byte_data(self.addr, cmd, data)
      sleep(0.0001)

# Запись блока данных
   def write_block_data(self, cmd, data):
      self.bus.write_block_data(self.addr, cmd, data)
      sleep(0.0001)

# Чтение одного байта
   def read(self):
      return self.bus.read_byte(self.addr)

# Чтение данных
   def read_data(self, cmd):
      return self.bus.read_byte_data(self.addr, cmd)

# Чтение блока данных
   def read_block_data(self, cmd):
      return self.bus.read_block_data(self.addr, cmd)

class i2c_device:

def __init__(self, addr, port=1):

self.addr = addr

self.bus = smbus.SMBus(port)

# Запись одной команды

def write_cmd(self, cmd):

self.bus.write_byte(self.addr, cmd)

sleep(0.0001)

# Запись команды и аргумента

def write_cmd_arg(self, cmd, data):

self.bus.write_byte_data(self.addr, cmd, data)

sleep(0.0001)

# Запись блока данных

def write_block_data(self, cmd, data):

self.bus.write_block_data(self.addr, cmd, data)

sleep(0.0001)

# Чтение одного байта

def read(self):

return self.bus.read_byte(self.addr)

# Чтение данных

def read_data(self, cmd):

return self.bus.read_byte_data(self.addr, cmd)

# Чтение блока данных

def read_block_data(self, cmd):

return self.bus.read_block_data(self.addr, cmd)

Определим константы для команд дисплея:

# Адрес LCD
ADDRESS = 0x27

# команды
LCD_CLEARDISPLAY = 0x01
LCD_RETURNHOME = 0x02
LCD_ENTRYMODESET = 0x04
LCD_DISPLAYCONTROL = 0x08
LCD_CURSORSHIFT = 0x10
LCD_FUNCTIONSET = 0x20
LCD_SETCGRAMADDR = 0x40
LCD_SETDDRAMADDR = 0x80

# флаги для режима ввода
LCD_ENTRYRIGHT = 0x00
LCD_ENTRYLEFT = 0x02
LCD_ENTRYSHIFTINCREMENT = 0x01
LCD_ENTRYSHIFTDECREMENT = 0x00

# флаги для управления дисплеем
LCD_DISPLAYON = 0x04
LCD_DISPLAYOFF = 0x00
LCD_CURSORON = 0x02
LCD_CURSOROFF = 0x00
LCD_BLINKON = 0x01
LCD_BLINKOFF = 0x00

# флаги для сдвига дисплея/курсора
LCD_DISPLAYMOVE = 0x08
LCD_CURSORMOVE = 0x00
LCD_MOVERIGHT = 0x04
LCD_MOVELEFT = 0x00

# флаги для установки функций
LCD_8BITMODE = 0x10
LCD_4BITMODE = 0x00
LCD_2LINE = 0x08
LCD_1LINE = 0x00
LCD_5x10DOTS = 0x04
LCD_5x8DOTS = 0x00

# флаги для управления подсветкой
LCD_BACKLIGHT = 0x08
LCD_NOBACKLIGHT = 0x00

En = 0b00000100 # Бит Enable
Rw = 0b00000010 # Бит Чтение/Запись
Rs = 0b00000001 # Бит выбора регистра

# Адрес LCD

ADDRESS = 0x27

# команды

LCD_CLEARDISPLAY = 0x01

LCD_RETURNHOME = 0x02

LCD_ENTRYMODESET = 0x04

LCD_DISPLAYCONTROL = 0x08

LCD_CURSORSHIFT = 0x10

LCD_FUNCTIONSET = 0x20

LCD_SETCGRAMADDR = 0x40

LCD_SETDDRAMADDR = 0x80

# флаги для режима ввода

LCD_ENTRYRIGHT = 0x00

LCD_ENTRYLEFT = 0x02

LCD_ENTRYSHIFTINCREMENT = 0x01

LCD_ENTRYSHIFTDECREMENT = 0x00

# флаги для управления дисплеем

LCD_DISPLAYON = 0x04

LCD_DISPLAYOFF = 0x00

LCD_CURSORON = 0x02

LCD_CURSOROFF = 0x00

LCD_BLINKON = 0x01

LCD_BLINKOFF = 0x00

# флаги для сдвига дисплея/курсора

LCD_DISPLAYMOVE = 0x08

LCD_CURSORMOVE = 0x00

LCD_MOVERIGHT = 0x04

LCD_MOVELEFT = 0x00

# флаги для установки функций

LCD_8BITMODE = 0x10

LCD_4BITMODE = 0x00

LCD_2LINE = 0x08

LCD_1LINE = 0x00

LCD_5x10DOTS = 0x04

LCD_5x8DOTS = 0x00

# флаги для управления подсветкой

LCD_BACKLIGHT = 0x08

LCD_NOBACKLIGHT = 0x00

En = 0b00000100 # Бит Enable

Rw = 0b00000010 # Бит Чтение/Запись

Rs = 0b00000001 # Бит выбора регистра

Далее создадим класс lcd_driver, который будет содержать все необходимые функции для управления дисплеем:

class lcd_driver:
   # инициализирует объекты и lcd
   def __init__(self):
      self.device = i2c_lib.i2c_device(ADDRESS)

      self.write(0x03)
      self.write(0x03)
      self.write(0x03)
      self.write(0x02)

      self.write(LCD_FUNCTIONSET | LCD_2LINE | LCD_5x8DOTS | LCD_4BITMODE)
      self.write(LCD_DISPLAYCONTROL | LCD_DISPLAYON)
      self.write(LCD_CLEARDISPLAY)
      self.write(LCD_ENTRYMODESET | LCD_ENTRYLEFT)
      sleep(0.2)

   # переключает EN для установки команды
   def strobe(self, data):
      self.device.write_cmd(data | En | LCD_BACKLIGHT)
      sleep(.0005)
      self.device.write_cmd(((data & ~En) | LCD_BACKLIGHT))
      sleep(.0001)

   def write_four_bits(self, data):
      self.device.write_cmd(data | LCD_BACKLIGHT)
      self.strobe(data)

   # запись команды в lcd
   def write(self, cmd, mode=0):
      self.write_four_bits(mode | (cmd & 0xF0))
      self.write_four_bits(mode | ((cmd << 4) & 0xF0))

   # функция вывода строки
   def display_string(self, string, line):
      if line == 1:
         self.write(0x80)
      if line == 2:
         self.write(0xC0)
      if line == 3:
         self.write(0x94)
      if line == 4:
         self.write(0xD4)

      for char in string:
         self.write(ord(char), Rs)

   # очистка lcd и установка в начальное положение
   def lcd_clear(self):
      self.write(LCD_CLEARDISPLAY)
      self.write(LCD_RETURNHOME)

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

class lcd_driver:

# инициализирует объекты и lcd

def __init__(self):

self.device = i2c_lib.i2c_device(ADDRESS)

self.write(0x03)

self.write(0x02)

self.write(LCD_FUNCTIONSET | LCD_2LINE | LCD_5x8DOTS | LCD_4BITMODE)

self.write(LCD_DISPLAYCONTROL | LCD_DISPLAYON)

self.write(LCD_CLEARDISPLAY)

self.write(LCD_ENTRYMODESET | LCD_ENTRYLEFT)

sleep(0.2)

# переключает EN для установки команды

def strobe(self, data):

self.device.write_cmd(data | En | LCD_BACKLIGHT)

sleep(.0005)

self.device.write_cmd(((data & ~En) | LCD_BACKLIGHT))

sleep(.0001)

def write_four_bits(self, data):

self.device.write_cmd(data | LCD_BACKLIGHT)

self.strobe(data)

# запись команды в lcd

def write(self, cmd, mode=0):

self.write_four_bits(mode | (cmd & 0xF0))

self.write_four_bits(mode | ((cmd << 4) & 0xF0))

# функция вывода строки

def display_string(self, string, line):

if line == 1:

self.write(0x80)

if line == 2:

self.write(0xC0)

if line == 3:

self.write(0x94)

if line == 4:

self.write(0xD4)

for char in string:

self.write(ord(char), Rs)

# очистка lcd и установка в начальное положение

def lcd_clear(self):

self.write(LCD_CLEARDISPLAY)

self.write(LCD_RETURNHOME)

И наконец создадим точку входа, откуда будет начинаться наша программ и будем выводить данные на дисплей:

if __name__ == '__main':
    main()

def main():
    my_lcd = lcd_driver() # Инициализируем дисплей

    while True:
        # Получаем загруженность процессора
        cpu_usage = psutil.cpu_percent()

        # Запрашиваем температуру памяти
        cpu = CPUTemperature()
        cpu_temp = cpu.temperature

        # Получаем загруженность памяти
        mem_info = psutil.virtual_memory()
        mem_usage = (mem_info.used / mem_info.total) * 100

        # Формируем строки, которые будем выводить
        line_one = 'CPU: ' + str(cpu_usage) + '% ,' + 'T: ' + str(cpu_temp) ' deg'
        line_two = 'MEM: ' + str(mem_usage) + '% ,'

        # Выводи информацию на дисплей
        my_lcd.clear()
        my_lcd.display_string(line_one, 1)
        my_lcd.display_string(line_two, 2)

        # Добавляем задержку, чтобы не перегружать процессор
        sleep(1)

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

152

153

154

155

156

157

158

159

160

if __name__ == '__main':

main()

def main():

my_lcd = lcd_driver() # Инициализируем дисплей

while True:

# Получаем загруженность процессора

cpu_usage = psutil.cpu_percent()

# Запрашиваем температуру памяти

cpu = CPUTemperature()

cpu_temp = cpu.temperature

# Получаем загруженность памяти

mem_info = psutil.virtual_memory()

mem_usage = (mem_info.used / mem_info.total) * 100

# Формируем строки, которые будем выводить

line_one = 'CPU: ' + str(cpu_usage) + '% ,' + 'T: ' + str(cpu_temp) ' deg'

line_two = 'MEM: ' + str(mem_usage) + '% ,'

# Выводи информацию на дисплей

my_lcd.clear()

my_lcd.display_string(line_one, 1)

my_lcd.display_string(line_two, 2)

# Добавляем задержку, чтобы не перегружать процессор

sleep(1)

Программа готова, теперь, чтобы её запустить, введите следующую команду:

python your_script_name.py

1	python your_script_name.py

Создание системного сервиса

Сейчас для запуска скрипта после каждого включения Raspberry Pi требуется ручное выполнение команды в терминале. Однако такой подход не очень удобен. Было бы лучше, если бы скрипт автоматически запускался при загрузке системы. Это можно достичь путем создания службы Systemd, которая автоматически запускает нашу программу.

Создайте новый файл в папке “/etc/systemd/system/” и назовите его, например, lcd_monitor.service. Далее отредактируйте его, вставив следующий код:

[Unit]
Description=LCD monitor script

[Service]
ExecStart=/usr/bin/python3 /path/to/your_script_name.py
Restart=always
User=pi
Group=pi

[Install]
WantedBy=multi-user.target

[Unit]

Description=LCD monitor script

[Service]

ExecStart=/usr/bin/python3 /path/to/your_script_name.py

Restart=always

User=pi

Group=pi

[Install]

WantedBy=multi-user.target

Замените /path/to/your_script_name.py на путь до вашего скрипта.

Сервис создан, осталось его активировать:

sudo systemctl enable lcd_monitor.service
sudo systemctl start lcd_monitor.service

1 2	sudo systemctl enable lcd_monitor.service sudo systemctl start lcd_monitor.service

Всё готово, теперь сервис будет автоматически запускаться при включении Raspberry Pi, и вы сможете легко и удобно мониторить загруженность вашей системы.

Вольтик.ру

Вольтик - это слаженная команда амбициозных и заядлых инженеров. Мы создали этот проект с целью вовлечения вас, талантливых и начинающих профессионалов, в увлекательный мир мейкерской микроэлектроники!

Raspberry Pi 5: Мониторим состояние с LCD 1602

Подключение дисплея

Подготовка Raspberry Pi 5

Программирование Raspberry Pi 5

Создание системного сервиса

Добавить комментарий Отменить ответ