在 LCD 上显示文本

项目
2025-04-19

LCD 字符显示器可用于显示信息，而无需外部监视器。常见的 LCD 字符显示器可以直接连接到 GPIO 引脚，但这种方法要求使用最多 10 个 GPIO 引脚。对于需要连接到设备组合的场景，将如此多的 GPIO 标头分配给字符显示器通常不切实际。

许多制造商会销售带有集成 GPIO 扩展器的 20x4 LCD 字符显示器。字符显示直接连接到 GPIO 扩展器，然后通过 Inter-Integrated 线路（I²C）串行协议连接到 Raspberry Pi。

在本主题中，将使用 .NET 通过 I²C GPIO 扩展器在 LCD 字符显示器上显示文本。

先决条件

基于 ARM 的单板计算机（ARMv7 或更高版本）（SBC）
带 I²C 接口的 20x4 LCD 字符显示器
跳线
线路板（可选/推荐）
Raspberry Pi GPIO 分线板（可选/推荐）
.NET SDK 8 或更高版本

注释

本教程编写为假设目标设备为 Raspberry Pi。但是，本教程可用于支持 .NET 的任何基于 Linux 的 SBC，例如 Orange Pi、ODROID 等。

注释

有许多LCD字符显示器制造商。大多数设计都是相同的，制造商不应对功能产生任何影响。为了参考，本教程是使用 SunFounder LCD2004开发的。

准备 SBC

确保 SBC 配置为支持以下服务：

对于许多设备，无需其他配置。对于 Raspberry Pi，请使用 raspi-config 命令。有关详细信息 raspi-config，请参阅 Raspberry Pi 文档。

准备硬件

使用跳线将 I²C GPIO 扩展器上的四个引脚连接到 Raspberry Pi，如下所示：

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

根据需要参阅下图：

I²C 接口（显示器背面）	Raspberry Pi GPIO
	图片由 Raspberry Pi Foundation 提供。

小提示

建议将 GPIO 扩展板与面包板结合使用，以简化与 GPIO 接头的连接。

创建应用

在首选开发环境中完成以下步骤：

使用 .NET CLI 或 Visual Studio 创建新的 .NET 控制台应用。将其命名为 LcdTutorial。
```
dotnet new console -o LcdTutorial
cd LcdTutorial
```
将 Iot.Device.Bindings 包添加到项目。可以从项目目录使用.NET CLI，或者使用Visual Studio。
```
dotnet add package Iot.Device.Bindings --version 3.2.0-*
```
将 Program.cs 的内容替换为以下代码：
```
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);
}
```
在前面的代码中：
- 一个 using 声明通过调用 I2cDevice 并传入带有 I2cDevice.Create 和 I2cConnectionSettings 参数的新 busId 来创建 deviceAddress 的实例。这 I2cDevice 表示 I²C 总线。声明 using 可确保对象被妥善处理，并正确释放硬件资源。
  
  警告
  
  GPIO 扩展器的设备地址取决于制造商使用的芯片。配备PCF8574地址的 GPIO 扩展器使用地址 0x27，而那些使用PCF8574A芯片的扩展器则使用 0x3F。请参阅 LCD 的文档。
- 另外一个 using 声明创建了 Pcf8574 的一个实例，并将 I2cDevice 传递给构造函数。此实例表示 GPIO 扩展器。
- 另一个 using 声明创建了 Lcd2004 实例来表示显示。将多个参数传递给描述用于与 GPIO 扩展器通信的设置的构造函数。 GPIO 扩展器作为 controller 参数传递。
- while循环无限期运行。每次迭代：
  1. 清空显示屏
  2. 将光标位置设置为当前行上的第一个位置。
  3. 将当前时间写入显示屏幕的当前光标位置。
  4. 循环访问当前行计数器。
  5. 休眠 1000 毫秒。
构建应用程序。如果使用 .NET CLI，请运行 dotnet build。若要在 Visual Studio 中生成，请按 Ctrl+Shift+B。
将应用作为独立应用部署到 SBC。有关说明，请参阅将 .NET 应用部署到 Raspberry Pi。请确保使用指定可执行的 execute 权限chmod +x。
切换到部署目录并运行可执行文件，在 Raspberry Pi 上运行应用。
```
./LcdTutorial
```
观察 LCD 字符显示器，当前时间应显示在每一行上。

小提示

如果显示器已亮起，但未看到任何文本，请尝试调整显示器背面的对比度拨号。
按 Ctrl+C 终止程序。

祝贺！你已使用 I²C 和 GPIO 扩展器在 LCD 上显示了文本！

获取源代码

本教程的源在 GitHub 上提供。

后续步骤

学习使用通用输入输出接口来控制 LED 闪烁

通过