LCD ansteuerung mit einem ATMega16 und I2C

// Ansteuerung eines HD44780 kompatiblen LCD im 4-Bit-Interfacemodus

// http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-GCC-Tutorial/LCD-Ansteuerung

//

#ifndef LCD_ROUTINES_H

#define LCD_ROUTINES_H

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Hier die verwendete Taktfrequenz in Hz eintragen, wichtig!

#ifndef F_CPU

#define F_CPU 15000000UL

#endif

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Pinbelegung für das LCD, an verwendete Pins anpassen

// Alle LCD Pins müssen an einem Port angeschlossen sein und die 4

// Datenleitungen müssen auf aufeinanderfolgenden Pins liegen

//Adresse des Slave Devices MCP23017

//Die ersten 4 Bit sind laut Datenblatt definiert(0100)

//Die letzten 3 Bit werden über die Pins A0-A2 definiert

#define  SLAVE 0b0100000

//  LCD DB4-DB7 <-->  PORTB an MCP23017 Bit GPB1-GPB4

#define LCD_PORT      0x13 //GPIOB Register Addresse des MCP23017

#define LCD_DDR       0x01 // IODIRB Register addresse des MCP23017

#define LCD_DB        1 // GPB1 

//  LCD RS      <-->  PORTD Bit PD4     (RS: 1=Data, 0=Command)

#define LCD_RS        7

//  LCD EN      <-->  PORTD Bit PD5     (EN: 1-Impuls für Daten)

#define LCD_EN        5

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// LCD Ausführungszeiten (MS=Millisekunden, US=Mikrosekunden)

#define LCD_BOOTUP_MS           15

#define LCD_ENABLE_US           20

#define LCD_WRITEDATA_US        46

#define LCD_COMMAND_US          42

#define LCD_SOFT_RESET_MS1      5

#define LCD_SOFT_RESET_MS2      1

#define LCD_SOFT_RESET_MS3      1

#define LCD_SET_4BITMODE_MS     5

#define LCD_CLEAR_DISPLAY_MS    2

#define LCD_CURSOR_HOME_MS      2

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Zeilendefinitionen des verwendeten LCD

// Die Einträge hier sollten für ein LCD mit einer Zeilenlänge von 16 Zeichen passen

// Bei anderen Zeilenlängen müssen diese Einträge angepasst werden

#define LCD_DDADR_LINE1         0x00

#define LCD_DDADR_LINE2         0x40

#define LCD_DDADR_LINE3         0x14

#define LCD_DDADR_LINE4         0x54

uint_fast8_t _data;

uint_fast8_t _ddr;

uint_fast8_t _port;

static const unsigned char BitReverseTable16[] =

{

  0x00, 0x08, 0x04, 0x0C, 0x02, 0x0A, 0x06, 0x0E, 0x01, 0x09, 0x05, 0x0D, 0x03, 0x0B, 0x07, 0x0F

};

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Initialisierung: muss ganz am Anfang des Programms aufgerufen werden.

void lcd_init( void );

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// LCD löschen

void lcd_clear( void );

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Cursor in die 1. Zeile, 0-te Spalte

void lcd_home( void );

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Cursor an eine beliebige Position

void lcd_setcursor( uint8_t spalte, uint8_t zeile );

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Ausgabe eines einzelnen Zeichens an der aktuellen Cursorposition

void lcd_data( uint8_t data );

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Ausgabe eines Strings an der aktuellen Cursorposition

void lcd_string( const char *data );

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Definition eines benutzerdefinierten Sonderzeichens.

// data muss auf ein Array[8] mit den Zeilencodes des zu definierenden Zeichens

// zeigen

void lcd_generatechar( uint8_t code, const uint8_t *data );

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//Schreiben eines Registers des MCP23017

void writeOut(uint8_t reg, uint_fast8_t value);

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Ausgabe eines Kommandos an das LCD.

void lcd_command( uint8_t data );

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// LCD Befehle und Argumente.

// Zur Verwendung in lcd_command

// Clear Display -------------- 0b00000001

#define LCD_CLEAR_DISPLAY       0x01

// Cursor Home ---------------- 0b0000001x

#define LCD_CURSOR_HOME         0x02

// Set Entry Mode ------------- 0b000001xx

#define LCD_SET_ENTRY           0x04

#define LCD_ENTRY_DECREASE      0x00

#define LCD_ENTRY_INCREASE      0x02

#define LCD_ENTRY_NOSHIFT       0x00

#define LCD_ENTRY_SHIFT         0x01

// Set Display ---------------- 0b00001xxx

#define LCD_SET_DISPLAY         0x08

#define LCD_DISPLAY_OFF         0x00

#define LCD_DISPLAY_ON          0x04

#define LCD_CURSOR_OFF          0x00

#define LCD_CURSOR_ON           0x02

#define LCD_BLINKING_OFF        0x00

#define LCD_BLINKING_ON         0x01

// Set Shift ------------------ 0b0001xxxx

#define LCD_SET_SHIFT           0x10

#define LCD_CURSOR_MOVE         0x00

#define LCD_DISPLAY_SHIFT       0x08

#define LCD_SHIFT_LEFT          0x00

#define LCD_SHIFT_RIGHT         0x04

// Set Function --------------- 0b001xxxxx

#define LCD_SET_FUNCTION        0x20

#define LCD_FUNCTION_4BIT       0x00

#define LCD_FUNCTION_8BIT       0x10

#define LCD_FUNCTION_1LINE      0x00

#define LCD_FUNCTION_2LINE      0x08

#define LCD_FUNCTION_5x8    0x04

#define LCD_FUNCTION_5x11    0x00

#define LCD_SOFT_RESET          0x30

// Set CG RAM Address --------- 0b01xxxxxx  (Character Generator RAM)

#define LCD_SET_CGADR           0x40

#define LCD_GC_CHAR0            0

#define LCD_GC_CHAR1            1

#define LCD_GC_CHAR2            2

#define LCD_GC_CHAR3            3

#define LCD_GC_CHAR4            4

#define LCD_GC_CHAR5            5

#define LCD_GC_CHAR6            6

#define LCD_GC_CHAR7            7

// Set DD RAM Address --------- 0b1xxxxxxx  (Display Data RAM)

#define LCD_SET_DDADR           0x80

#endif

// Ansteuerung eines HD44780 kompatiblen LCD im 4-Bit-Interfacemodus

// http://www.mikrocontroller.net/articles/HD44780

// http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-GCC-Tutorial/LCD-Ansteuerung

//

// Die Pinbelegung ist über defines in lcd-routines.h einstellbar

#include <avr/io.h>

#include "lcd-routines.h"

#include "TWI_Master.h"

#include <util/delay.h>

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Erzeugt einen Enable-Puls

static void lcd_enable( void )

{

  //Enable auf 1 setzen

  _data |= (1<<LCD_EN);

  writeOut(LCD_PORT, _data);

  //kurze Pause

  _delay_us( LCD_ENABLE_US );  // kurze Pause

  //Enable auf 0 setzen

  _data &= ~(1<<LCD_EN);

  writeOut(LCD_PORT, _data);

}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Sendet eine 4-bit Ausgabeoperation an das LCD

static void lcd_out( uint8_t data )

{

  data &= 0xF0;

  data = data >> 4;

  data = BitReverseTable16[data];

     data = data << 4; 

  _data &= ~(0xF0 >> (4-LCD_DB));

  writeOut(LCD_PORT, _data);

  _data |= (data>>(4-LCD_DB));

  writeOut(LCD_PORT, _data);

  lcd_enable();

}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Initialisierung: muss ganz am Anfang des Programms aufgerufen werden.

void lcd_init( void )

{

  _data = 0x01; // 0b00000001 schaltet LED des Panelolu 2 aus

  _ddr = 0b00000000;

  _port = 0x00;

  writeOut(LCD_DDR, _ddr);//Alle benötigten Pins als Ausgang definieren

  writeOut(LCD_PORT, _port);//Alle Ausgänge auf 0 setzen

  // warten auf die Bereitschaft des LCD

  _delay_ms( LCD_BOOTUP_MS );  

  // Soft-Reset muss 3mal hintereinander gesendet werden zur Initialisierung

  _data = LCD_SOFT_RESET;

  lcd_out( _data );

  _delay_ms( LCD_SOFT_RESET_MS1 );

  lcd_enable();

  _delay_ms( LCD_SOFT_RESET_MS2 );

  lcd_enable();

  _delay_ms( LCD_SOFT_RESET_MS3 );

  // 4-bit Modus aktivieren

  _data = (LCD_SET_FUNCTION |  LCD_FUNCTION_4BIT);

  lcd_out( _data );

  _delay_ms( LCD_SET_4BITMODE_MS );

  // 4-bit Modus / 2 Zeilen / 5x7

  _data = (LCD_SET_FUNCTION |  LCD_FUNCTION_4BIT |  LCD_FUNCTION_2LINE |LCD_FUNCTION_5x8);

  lcd_command( _data);

  // Display ein / Cursor aus / Blinken aus

  _data = (LCD_SET_DISPLAY |LCD_DISPLAY_ON |LCD_CURSOR_OFF |LCD_BLINKING_OFF);

  lcd_command( _data );

  // Cursor inkrement / kein Scrollen

  _data = ( LCD_SET_ENTRY |LCD_ENTRY_INCREASE |LCD_ENTRY_NOSHIFT);

  lcd_command(_data);

  lcd_clear();  

}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Sendet ein Datenbyte an das LCD

void lcd_data( uint8_t data )

{

  _port |= (1<<LCD_RS);

  writeOut(LCD_PORT, _port);

  lcd_out( data );            // zuerst die oberen,

  lcd_out( data<<4 );         // dann die unteren 4 Bit senden

  _delay_us( LCD_WRITEDATA_US );

}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Sendet einen Befehl an das LCD

void lcd_command( uint8_t data )

{

  _port &= ~(1<<LCD_RS);

  writeOut(LCD_PORT, _port);

  lcd_out( data );             // zuerst die oberen,

  lcd_out( data<<4 );           // dann die unteren 4 Bit senden

  _delay_us( LCD_COMMAND_US );

}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Sendet den Befehl zur Löschung des Displays

void lcd_clear( void )

{

  lcd_command( LCD_CLEAR_DISPLAY );

  _delay_ms( LCD_CLEAR_DISPLAY_MS );

}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Sendet den Befehl: Cursor Home

void lcd_home( void )

{

  lcd_command( LCD_CURSOR_HOME );

  _delay_ms( LCD_CURSOR_HOME_MS );

}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Setzt den Cursor in Spalte x (0..15) Zeile y (1..4)

void lcd_setcursor( uint8_t x, uint8_t y )

{

  uint8_t data;

  switch (y)

  {

    case 1:    // 1. Zeile

    data = LCD_SET_DDADR + LCD_DDADR_LINE1 + x;

    break;

    case 2:    // 2. Zeile

    data = LCD_SET_DDADR + LCD_DDADR_LINE2 + x;

    break;

    case 3:    // 3. Zeile

    data = LCD_SET_DDADR + LCD_DDADR_LINE3 + x;

    break;

    case 4:    // 4. Zeile

    data = LCD_SET_DDADR + LCD_DDADR_LINE4 + x;

    break;

    default:

    return;                                   // für den Fall einer falschen Zeile

  }

  lcd_command( data );

}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Schreibt einen String auf das LCD

void lcd_string( const char *data )

{

  while( *data != '\0' )

  lcd_data( *data++ );

}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Schreibt ein Zeichen in den Character Generator RAM

void lcd_generatechar( uint8_t code, const uint8_t *data )

{

  // Startposition des Zeichens einstellen

  lcd_command( LCD_SET_CGADR | (code<<3) );

  // Bitmuster übertragen

  for ( uint8_t i=0; i<8; i++ )

  {

    lcd_data( data[i] );

}

}

void writeOut(uint8_t reg, uint_fast8_t value)

{  

  if(!TWIM_Start(SLAVE, TWIM_WRITE))

  {

    TWIM_Stop();

  }

  else

  {

    TWIM_Write(reg);

    TWIM_Write(value);

    TWIM_Stop();

  }

}