在 LCD 上顯示文字

2025-04-16

LCD 字元顯示器適用於顯示資訊，而不需要外部監視器。常見的 LCD 字元顯示器可以直接連接到 GPIO 針腳，但這種方法需要使用最多 10 個 GPIO 針腳。對於需要連接多種裝置的情況，將大量 GPIO 腳位用於字元顯示器通常是不切實際的。

許多製造商銷售整合了 GPIO 擴展器的 20x4 LCD 字元顯示器。字元顯示會直接連接到 GPIO 展開器，然後透過 Inter-Integrated 線路（I²C）序列通訊協定連接到 Raspberry Pi。

在本主題中，您將使用 .NET，使用 I²C GPIO 展開器在 LCD 字元顯示器上顯示文字。

先決條件

ARM 型（ARMv7 或更新版本）單板電腦（SBC）
具有 I²C 介面的 20x4 LCD 字元顯示器
跳線
麵包板（選擇性/建議）
Raspberry Pi GPIO 擴展板（可選/建議）
.NET SDK 8 或更新版本

備註

本教學課程是以Raspberry Pi為目標裝置所撰寫。不過，本教學課程可用於支援 .NET 的任何 Linux 型 SBC，例如 Orange Pi、ODROID 等等。

備註

有許多LCD字元顯示器製造商。大部分的設計都相同，製造商不應該對功能產生任何差異。如需參考，本教學課程是使用 SunFounder LCD2004 所開發。

準備 SBC (單板電腦)

請確定您的 SBC 已設定為支援下列服務：

對於許多裝置，不需要額外的設定。針對 Raspberry Pi，請使用 raspi-config 命令。如需 raspi-config 的詳細資訊，請參閱 Raspberry Pi 文件。

準備硬體

使用跳線將 I²C GPIO 擴充器上的四個針腳連接到 Raspberry Pi，如下所示：

GND 對地面
VCC 到 5V
SDA 至 SDA （GPIO 2）
SCL 至 SCL （GPIO 3）

視需要參閱下圖：

I²C 介面（顯示器背面）	Raspberry Pi GPIO
	圖片由Raspberry Pi Foundation 提供。

小提示

建議使用 GPIO 分流板搭配麵包板，以簡化與 GPIO 標頭的連接。

建立應用程式

在慣用的開發環境中完成下列步驟：

使用 .NET CLI 或 Visual Studio 建立新的 .NET 控制台應用程式。將它命名為 LcdTutorial。
```
dotnet new console -o LcdTutorial
cd LcdTutorial
```
將 Iot.Device.Bindings 套件新增至專案。從項目目錄或Visual Studio使用 .NET CLI。
```
dotnet add package Iot.Device.Bindings --version 3.2.0-*
```
使用下列程式碼取代 Program.cs 的內容：
```
using System;
using System.Device.Gpio;
using System.Device.I2c;
using System.Threading;
using Iot.Device.CharacterLcd;
using Iot.Device.Pcx857x;

Console.WriteLine("Displaying current time. Press Ctrl+C to end.");

using I2cDevice i2c = I2cDevice.Create(new I2cConnectionSettings(1, 0x27));
using var driver = new Pcf8574(i2c);
using var lcd = new Lcd2004(registerSelectPin: 0, 
                        enablePin: 2, 
                        dataPins: new int[] { 4, 5, 6, 7 }, 
                        backlightPin: 3, 
                        backlightBrightness: 0.1f, 
                        readWritePin: 1, 
                        controller: new GpioController(PinNumberingScheme.Logical, driver));
int currentLine = 0;

while (true)
{
    lcd.Clear();
    lcd.SetCursorPosition(0,currentLine);
    lcd.Write(DateTime.Now.ToShortTimeString());
    currentLine = (currentLine == 3) ? 0 : currentLine + 1; 
    Thread.Sleep(1000);
}
```
在上述程式碼中：
- using 宣告會藉由呼叫 I2cDevice 並傳入一個含有 I2cDevice.Create 和 I2cConnectionSettings 參數的新 busId，來建立deviceAddress的實例。這 I2cDevice 代表 I²C 總線。宣告 using 確保物件被處置且硬體資源被正確釋放。
  
  警告
  
  GPIO 擴充器裝置位址取決於製造商所使用的晶片。配備PCF8574的 GPIO 擴充器會使用位址 0x27，而那些使用PCF8574A晶片的人則使用 0x3F。請參閱你的 LCD 文件。
- 另一 using 宣告會建立 Pcf8574 的實例，並將 I2cDevice 傳遞至建構函式。這個實例代表 GPIO 展開器。
- 另一個 using 宣告會建立 Lcd2004 實例，以代表顯示。數個參數會傳遞至建構函式，描述用來與 GPIO 展開器通訊的設定。 GPIO 展開器會當做 controller 參數傳遞。
- while迴圈會無限期執行。每次迭代
  1. 清除螢幕顯示。
  2. 將游標位置設定為目前行的第一個位置。
  3. 將目前時間顯示於目前游標位置的螢幕上。
  4. 反覆查看目前的行計數器。
  5. 睡眠 1000 毫秒。
建置應用程式。如果使用 .NET CLI，請執行 dotnet build。若要在 Visual Studio 中建置，請按 Ctrl+Shift+B。
將應用程式部署至 SBC 作為獨立應用程式。如需指示，請參閱將 .NET 應用程式部署至Raspberry Pi。請務必使用提供可執行檔chmod +x許可權。
切換至部署目錄並執行可執行檔，在Raspberry Pi上執行應用程式。
```
./LcdTutorial
```
觀察 LCD 字元顯示，每一行上都顯示當前時間。

小提示

如果顯示器已點亮，但您看不到任何文字，請嘗試調整顯示器背面的對比撥號。
按 Ctrl+C 終止程式。

祝賀！您已使用 I²C 和 GPIO 擴充器在 LCD 上顯示文字！

取得原始程式碼

本教學課程的來源可在 GitHub 上取得。

後續步驟

瞭解如何使用一般用途輸入/輸出來閃爍 LED

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