打造增强型Raspberry Pi-红外遥控篇

上一期介绍了怎么给Raspberry Pi加上一个液晶屏,这期该介绍红外遥控了。

需要的硬件:

  • 一个红外接收管,型号可以是TSOP1238/TSOP2238等可以3.3V电压下工作的38KHz红外接收管。
  • 一个红外遥控器,可以是电视机、机顶盒等的遥控器。但别拿空调遥控器这种自带状态逻辑的遥控器来折磨自己。

连接红外接收管:

不同的红外接收管连线可能不太一样,需要参考相应的Datasheet。以TSOP 1238为例的话,当红外线接收窗朝向自己时,从左到右三个引脚分别为:

1. GND,接地,RPi PIN 6
2. VS,电源,接3.3V电源,RPi PIN 17
3. OUT,数据输出,接GPIO 24,RPi PIN 18

由于Raspberry Pi的GPIO只能接收3.3V的输入,所以红外接收管的电源务必要接3.3V的供电。我自己用的红外接收管的型号是TSOP 1838(引脚顺序是OUT, GND, VS),按lirc_rpi项目页面的说法,这个管子应该在5V供电下才能正常工作,不过我还是只接了3.3V,发现也能用。

系统软件安装:

lirc_rpi项目为Linux内核提供了支持GPIO口的红外接收管的驱动,在最新的Raspbian系统中应该已经包含。如果你的系统中没有这个模块,也许需要自己重新编译内核。具体可以参考lirc_rpi项目主页。

然后需要安装用户态的服务进程:

sudo apt-get install lirc

加载lirc_rpi内核模块:

sudo modprobe lirc_rpi gpio_in_pin=24 gpio_out_pin=23

注意,在加载lirc_rpi时必须指定输入端口是GPIO 24,跟实际接线一致。输出端口设为GPIO 23,是因为我不需要这个输出端口,而目前我们GPIO 23口是空着的。

测试红外接收是否正常:

sudo mode2 -d /dev/lirc0

如果按遥控器上的键,屏幕上能显示出一串pluse和space值的话,多半就是正常了。

配置下/etc/lirc/hardware.conf:

...
LIRCD_ARGS="--uinput"
...
DRIVER="default"
...
DEVICE="/dev/lirc0"

让lirc学习一下你遥控器上的按键,在我的例子中,请至少学习5个按键,分别做为上(up)、下(down)、左(left)、右(right)、选择(sel):

sudo /etc/init.d/lirc stop
#学习按键
irrecord -n -d /dev/lirc0 ~/lircd.conf
#把学习后生成的配置文件作为lircd的配置文件
sudo mv ~/lircd.conf /etc/lirc/lircd.conf
sudo /etc/init.d./lirc start

配置完后,可以用irw命令测试遥控器是否工作正常。

配置~/.lircrc.conf文件,把按键与需要触发的行为进行关联:

begin
    prog = lcdmenu 
    button = up
    config = up
end
begin
    prog = lcdmenu
    button = right
    config = right
end
begin
    prog = lcdmenu
    button = left
    config = left
end
begin
    prog = lcdmenu
    button = down
    config = down
end
begin
    prog = lcdmenu
    button = sel
    config = sel
end

为Raspberry Pi添加液晶屏控制菜单,我参考了Github上的RaspberryPiLcdMenu,这个项目实现了使用一个带五个小按钮的液晶屏套件作为硬件基础来显示与操作一个菜单的系统,我没有这个套件,而且我是用红外遥控器而不是小按钮来操作,所以需要重写跟按钮有关的代码,通过lirc提供的接口去获取遥控器的按键信息,很容易,可以参考我已经实现好的代码,在Buttons.py中:

git clone https://github.com/lifanxi/rpimenu.git

RaspberryPiLcdMenu项目提供了一个很灵活的菜单配置系统可以很方便的添加新的菜单项,我给它添加了遥控fmd播放豆瓣FM的菜单功能项(参考lcdmenu.xml)。

一切就绪,启动lcdmenu.py程序:

sudo python lcdmenu.py

如果你的配置没有问题,这时就可以在液晶屏上看到定制后的菜单,并可以用遥控器来遥控操作了,按上下键选项不同的菜单项,向右键进入子菜单,向左退回上一级菜单,选择键用于根据屏幕提示确定某些特定的操作。

添加了Douban.fm的菜单

添加了Douban.fm的菜单

豆瓣FM播放中,可以显示曲名和播放进度

豆瓣FM播放中,可以滚动显示曲名和播放进度

一切调试完成后,您还可以把加载lirc_rpi模块和启动lcdmenu.py的命令加到Raspberry Pi的启动脚本中,这样系统一启动就可以让液晶显示和菜单自动生效,菜单操作中已经预设了关机、重启、设置IP地址等功能,这对于headless使用Raspberry Pi的同学来说,是一件非常方便的事情。

参考资料:

  1. 红外遥控器lirc配置
  2. RaspberryPiLcdMenu
  3. lirc_rpi项目
  4. 用Raspberry Pi打造真正的“豆瓣FM”

打造增强型Raspberry Pi-液晶屏篇

对我来说,Raspberry Pi最吸引人的地方不是它的体积、功耗、性能之类的,而是它有两排很好用的接口,可以把软件和一些简单的硬件结合起来做点好玩的东西。对于学过做过单片机的同学来说,这些东西太小儿科了,可是对我来说还是一件非常新鲜的事情,在这里分享一下心得。

目标:为Raspberry Pi加上一个简易的液晶显示屏,可以用来显示Raspberry Pi的一些状态信息,也可以显示一个菜单,用红外线遥控器去操作菜单指挥Raspberry Pi执行相关的操作。

警告:任何时候,电流的速度都比你的反应要快,所以,在实验过程中,不正确的接线、不正确的程序、意外的短路、过载等都可能在瞬间烧掉你的Raspberry Pi或其它外围的硬件。Raspberry Pi的GPIO接口全都是没有保护电路的,一旦短路或输入过高电压,主芯片会马上被烧掉,基本上没有维修的可能性。

需要的硬件:

  • 一块面包板和若干连接线,用于组装电路。连接RPi与面板的线是母头转公头的,面包板上的连接线是两个公头的
  • 一块LCD1602液晶显示屏。如果你不会焊接,那就买一块预先焊好针脚的
  • 10K电位器一个
所需硬件

所需材料(其中红外接收管和遥控器这次用不上,下回要用)

面包板的使用方法:

可以把元件或接线直接插在面包板上连通电路,无需焊接。面包板上每一行的一组五个插孔之间是相互连通的,同一行上如果有两组五个插孔,则两组之间是断开的,适合插接集成电路或开关。面包板上行与行之间都是断开的。面包板两侧的如果有供电线插孔,则同一条供电线上的所有插孔都是连通的。

连接液晶屏:

LCD1602液晶屏提供了16列x2行的ASCII字符显示能力,工作电压5V,提供4位数据与8位数据两种工作模式,Raspberry Pi的GPIO口数量很有限,所以我们使用4位数据模式。

LCD1602液晶屏模块提供了16个引脚,我们只需接其中的12个即可:

1. VSS,接地,RPi PIN 6
2. VDD,接5V电源,PRi PIN 2
3. VO,液晶对比度调节,接电位器中间的引脚
4. RS,寄存器选择,接GPIO 14,RPi PIN 8
5. RW,读写选择,接地,表示写模式,PRi PIN 6
6. EN,使能信号,接GPIO 15,RPi PIN 10
7. D0,数据位0,4位工作模式下不用,不接
8. D1,数据位1,4位工作模式下不用,不接
9. D2,数据位2,4位工作模式下不用,不接
10. D3,数据位3,4位工作模式下不用,不接
11. D4,数据位4,接GPIO 17,RPi PIN 11
12. D5,数据位5,接GPIO 18,RPi PIN 12
13. D6,数据位6,接GPIO 27,RPi PIN 13
14. D7,数据位7,接GPIO 22,RPi PIN 15
15. A,液晶屏背光+,接5V,RPi PIN 2
16. K,液晶屏背光-,接地,RPi PIN 6

注意:

  1. 请注意GIPO引脚编号与Raspberry Pi上P1扩展口的PIN编号的区别,别搞混了。
  2. 如果你的液晶屏没有背光,则15,16脚可能不会引出,也就不用接线。
  3. LCD1602工作电压是5V,而RPi的GPIO口工作电压是3.3V,所以RW脚请确保接地进入写模式,否则尝试从LCD1602读取数据可能会烧掉RPi。
  4. VO脚接的是电位器,电位器的另外两个脚分别接5V和地。通过调节这个电位器,可以调节液晶屏的对比度。
  5. Raspberry Pi有Rev 1和Rev 2两个版本,它们对于PIN 13的定义是不同的。市面上现在大部分都是Rev 2版本,PIN 13对应GPIO 27。如果你的RPi是老的Rev 1版本,PIN 13对应是GPIO 21,你需要调整程序中的参数,把27改为21。

获取程序

git clone https://github.com/lifanxi/rpimenu.git

测试液晶屏:

Raspberry Pi通电后,正常情况下液晶屏会初始化。上面一行显示黑色方块,下面一行空白。如果屏幕一片空白或一片黑,可以尝试调节一下电位器,看看对比度是否合适。

直接以root权限运行程序包中的Adafruit_CharLCD.py,LCD上会显示两行字符:LCD 1602 Test, 123456789ABCDEF,这样就说明液晶屏已经工作正常了。

如果你想让液晶屏显示些别的东西,可以参考lcdmenu.py代码和Adafruit_CharLCD.py中所暴露的接口。

LCD1602液晶屏测试

LCD1602液晶屏测试(右上角的红棕两根线是预留给红外接收管的,目前插在那里相当于悬空,没用)

下期预告:

下期会介绍如何把红外线接收管接上去,并配置LIRC去接收遥控器的信号,从而实现用遥控器控制Raspberry Pi的目的。

参考资料:

  1. 面包板的使用
  2. Drive a 16×2 LCD with the Raspberry Pi
  3. Raspberry Pi GPIO接口信息

题外话:

细心的同学在上图中可以发现我的Raspberry Pi的电源口附近有一个体积和样子都很违和的电解电容。这里原本是一个给电源滤波用的贴片电解电容C6(15V, 220μF),但是我在给Raspberry Pi接线时,轻轻的在上面借了一点力,它就掉下来了……

根据Raspberry Pi官网Wiki的说法,C6掉了是常见病。只要你的电源质量不非常差,C6有没有都无所谓。所以,如果你的C6也掉了,除非你是焊接熟练工,或者跟我一样手贱,那可以找个相似型号的电容焊上去(电解电容,一定要注意极性),不然的话,不去管它是一个更好的选择。