class: center, middle  ###Grundlagen Elektro- und Digitaltechnik und C/C++ ##LCD mit Raspberry Pi ansteuern ### Hauke Goos-Habermann #### https://goos-habermann.de --- ### Über mich - Entwickler des <a href="https://m23.sourceforge.io">Softwareverteilungssystems m23</a> - Organisator der <a href="https://kielux.de">Kieler Open Source und Linux Tage</a> - <a href="https://goos-habermann.de/">Dienstleister zu m23, Linux und Freier Software</a> - Softwareentwicklung (PHP, BASH, C/C++, JS, Python und was sonst so gebraucht wird...) - Administration - Schulungen - Support - Beratung - quasi **alles**, *was mit Linux zu tun hat* - Wöchentlicher Livestream *"Jean und Hauke Show"* auf https://www.youtube.com/c/LinuxGuides - *"Nicht der Weisheit letzter Schluß"* mit **beruflichen** oder **privaten Projekten** auf <a href="https://tube.tchncs.de/c/ndwls">tube.tchncs.de/c/ndwls</a> und <a href="https://youtube.com/@nichtderweisheit">youtube.com/@nichtderweisheit</a> - Hat alte Elektronikbauteile wiedergefunden... --- ### LCD und Chip  Das LCD Modul (Pollin) **C0802-04**, wurde vor über 10 Jahren verkauft und lag einige Zeit herum :-) Heute ist es in der Form nicht mehr kaufbar, aber der **HD44780-Chip** zur Ansteuerung wird weiterhin (teilweise als Nachbau) immer noch verwendet. * Zwei Zeilen * Jeweils 8 Zeichen * Controller HD44780 für Dot-Matrix-LCD-Module ⇒ https://de.wikipedia.org/wiki/HD44780 * Hält die gesetzen Zeichen * Mischung aus ASCII, japanische Zeichen, Umlauten und Sonderzeichen * 4 Datenleitungen für 8-Bit-Zeichen Video *"LCD Modul Pollin C0802-04 Umbau auf Breadboard"* ⇒ https://www.youtube.com/watch?v=WXQko8EgjTs --- ### Grundlagen: Spannungen  * Über die schaltbaren Anschlüsse (**GPIO**) können beim Raspberry Pi **3,3V ausgegeben** oder **entgegengenommen** (z.B. Taster) werden. * Über vorher definierte **Spannungen** (hier 0 und 3,3V) werden die **logischen** Bit-Zustände **elektrisch** abgebildet: * aus/false/0 = **0V** * an/true/1 = **3,3V** * Der **Raspberry Pi** stellt nutzbare **Dauerspannungen** (z.B. zur Versorgung von Bauteilen) zur Verfügung: * 3,3V * 5V --- ### Zwischenspannungen  Beispiel: An der Eingangsspannung ***U*** liegen **5V** an und an ***U₂*** sollen **4V** anliegen. * ***U₁*** soll **1V** (5V - 4V) sein * ***R₁*** wird auf **1000Ω** festgesetzt * ***R₂*** = (4V / 1V) \* 1000Ω = **4000Ω** Das funktioniert aber nur, wenn nicht viel Leistung bei ***U₂*** abgegriffen wird, der Spannungsteiler somit unbelastet ist. Sonst wird es komplizierter mit der Berechnung. Mehr dazu: * https://de.wikipedia.org/wiki/Spannungsteiler * https://www.electronicsplanet.ch/Spannungsteiler/spannungsteiler-berechnen-online.htm * https://www.electronicsplanet.ch/Spannungsteiler/spannungsteiler-belastet-berechnen.php --- ### Variable Spannungen  Statt einer **starren Schaltung** kann auch ein **Drehwiderstand/Potentiometer** verwendet werden, um die Spannung zu regeln. <video autoplay controls loop> <source src="potilcd.webm" type="video/webm"> </video> Mehr dazu: * https://de.wikipedia.org/wiki/Potentiometer --- ### Bits  Die kleinste Informationseinheit ist ein Bit mit den **Zuständen 0** und **1**. Mit genügend Nullen und Einsen können große Zahlen und (interpretierbare) Daten aller Art gespeichert werden. <table> <tr> <th><b>Dezimal</b></br>(0-9: Basis 10)</th> <th><b>Hexadezimal</b></br>(0-F: Basis 16)</th> <th><b>Binär</b></br>(0-1: Basis 2)</th> <th>Binär zu Dezimal</th> </tr> <tr bgcolor="silver"> <td alt="dez">1</td> <td alt="hex">1</td> <td alt="bin">10000000</td> <td alt="hoch">2^0(tes Bit) ⇒ 1</td> </tr> <tr> <td alt="dez">2</td> <td alt="hex">2</td> <td alt="bin">01000000</td> <td alt="hoch">2^1(tes Bit) ⇒ 2</td> </tr> <tr bgcolor="silver"> <td alt="dez">4</td> <td alt="hex">4</td> <td alt="bin">00100000</td> <td alt="hoch">2^2(tes Bit) ⇒ 4</td> </tr> <tr> <td alt="dez">8</td> <td alt="hex">8</td> <td alt="bin">00010000</td> <td alt="hoch">2^3(tes Bit) ⇒ 8</td> </tr> <tr bgcolor="silver"> <td alt="dez">16</td> <td alt="hex">10</td> <td alt="bin">00001000</td> <td alt="hoch">2^4(tes Bit) ⇒ 16</td> </tr> <tr> <td alt="dez">21</td> <td alt="hex">15</td> <td alt="bin">10101000</td> <td alt="hoch"> 2^0(tes Bit) ⇒ 1</br> +</br> 2^2(tes Bit) ⇒ 4</br> +</br> 2^4(tes Bit) ⇒ 16</br> = 21</td> </tr> </table> Ein **"A"** kann z.B. nach **<a href="https://de.wikipedia.org/wiki/American_Standard_Code_for_Information_Interchange">ASCII</a>** als 65 (dezimal), 41 (hexadezimal) oder 10000010 (binär) gespeichert werden. --- ### Welches Bit ist gesetzt?  Durch Anwendung des ***UND***-Bit-Operators **&** werden zwei Eingabewerte verknüpft und in der Ausgabe nur die Bits auf 1 gesetzt, die in beiden Eingabewerten auf 1 stehen. <table> <tr> <th></th> <th><b>Dezimal</b></br>(0-9: Basis 10)</th> <th><b>Hexadezimal</b></br>(0-F: Basis 16)</th> <th><b>Binär</b></br>(0-1: Basis 2)</th> </tr> <tr bgcolor="lightblue"> <td alt="ein1"><b>Eingabewert 1</b></td> <td alt="dez">21</td> <td alt="hex">15</td> <td alt="bin">10101000</td> </tr> <tr> <td colspan="4"><b>&</b></td> </tr> <tr bgcolor="lightgreen"> <td alt="ein2"><b>Eingabewert 2</b></td> <td alt="dez">1</td> <td alt="hex">1</td> <td alt="bin">10000000</td> </tr> <tr> <td colspan="4"><b>=</b></td> </tr> <tr bgcolor="silver"> <td alt="aus"><b>Ausgabewert</b></td> <td alt="dez">1</td> <td alt="hex">1</td> <td alt="bin">10000000</td> </tr> </table> Mehr dazu: * https://de.wikipedia.org/wiki/Bitweiser_Operator --- ### Anschlüsse und Verkabelung Je nach Raspberry-Pi-Version besitzt diese mehr oder weniger frei programmierbare GPIO-Anschlüsse, die eine physikalische RasPi-Pin-Nummer/-Position und eine softwarabhängige Bezeichnung (z.B. **<a href="https://pinout.xyz">GPIO</a>** oder **<a href="https://pinout.xyz/pinout/wiringpi">WiringPi</a>**) besitzen.  --- ###  --- ### Programmierung  Mein C/C++-Programm ***<a href="displaytest.cpp">displaytest.cpp</a>*** basiert auf einem Python-Skript von ***schnatterente.net***, welches nur noch per <a href="https://web.archive.org/web/20131127113214/http://www.schnatterente.net/technik/raspberry-pi-32-zeichen-hitachi-hd44780-display">web.archive.org</a> abgerufen werden kann. Zum ausführbaren Programm kompiliert Ihr es mit: ```bash g++ displaytest.cpp -o displaytest -lwiringPi ``` Hierbei wird gegen <a href="https://github.com/WiringPi/WiringPi">WiringPi</a> gelinkt. Starten könnt Ihr das Programm mit: ```bash ./displaytest <Text 1. Zeile> <Text 2. Zeile> ``` --- class: center, middle ### Informationen zu mir und meinen Dienstleistungen, m23, ... ### https://goos-habermann.de