ラズパイPicoで液晶表示OLED SSD1306の使い方 MicroPython編

ラズパイPicoでSSD1306の使い方 MicroPython編Rspberry Pi(ラズパイ)

「Raspberry Pi Pico」で液晶表示器「SSD1306」を使う方法を紹介します。
以前「ArduinoIDE」を使用した「C言語」での使用方法を紹介しましたが、今回は開発環境「Tonny」を使用した「MicroPython」での使用方法を紹介します。

図形の描画について、今回使用したライブラリでは円と三角の標準関数がなかったため、自作関数で描画してます。


「Raspberry Pi Pico」の使い方や開発環境「Tonny」のインストール方法、初期設定については以下のリンクで詳しく紹介しています。

ラズパイPicoの使い方を3つの開発環境Python、ArduinoIDE、PlatformIOで紹介
Raspberry Pi Picoの使い方を端子配列からPython(MicroPython)とC言語の開発環境、Lチカ方法まで紹介。PythonはTonny、C言語はArduinoIDEとPlatformIOの3種類で詳しく紹介します。
ラズパイPicoの使い方 MicroPython&開発環境Thonny、SSLエラーの対処方法も紹介
Raspberry Pi Picoので開発環境Thonnyを使用した「Python(MicroPython)」でのプログラミング方法について初期設定からパッケージ(ライブラリ)の追加、動作確認の方法まで詳しく紹介します。

「ArduinoIDE」を使用した「C言語」でのSSD1306の使用方法は以下のリンクで詳しく紹介しています。

ラズパイPicoで液晶表示OLED SSD1306の使い方 C言語編
Raspberry Pi PicoでのOLED液晶SSD1306の使い方を詳しく紹介します。開発環境はいろいろありますが今回はまずArduinoIDEを使用したC言語での使用方法を紹介します。
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1.液晶表示器 SSD1306について

SSD1306は有機EL液晶(OLED)と呼ばれる液晶表示器です。

画面サイズ違いで2種類(128×64、128×32)あり、比較的安価(どちらも500~700円程)で購入できます。
I2C通信とSPI通信に対応したものがありますが、I2C通信の方が通信線が2本で電源線と合わせても全部で4本のため扱いやすいので、今回はI2C通信のものを使用します。

外観は下画像のようになります。4つの端子(GND、電源3.3~5V、SCL、SDA)があります。
付属品として4ピンのピンヘッダが付属しているのではんだ付けして使用できます。

上画像の左が「128×64」で右が「128×32」です。
どちらも使い方は一緒で画面の高さ(Height)の設定(64か32)を変えるだけです。

上画像は基板の裏側で部品が剥き出しです。
金属に触れると壊れる可能性があるのでビニール絶縁テープ等を貼っておくのがおすすめです。

SSD1306については以下のリンクで詳しく紹介しています。

SSD1306 液晶表示器OLEDの使い方、簡単2画面表示の方法も紹介
SSD1306はライブラリを準備して、I2C通信設定を行えば、簡単なコマンドで表示可能。ATOM LITEやESP32、Arduino等に液晶表示器を追加したい時に手軽に安価で実現できるのでとても便利です。

2.配線方法

「Raspberry Pi Pico」の端子配列は以下のようになります。(公式サイトより抜粋

ラズパイ(Raspberry Pi) Pico 端子配列

配線方法はブレッドボードを使用して下画像のように行いました。

ラズパイPicoでSSD1306の使い方 MicroPython編

「Raspberry Pi Pico」本体の1番端子とブレッドボードの1番ピンを合わせておくと端子番号の確認がしやすいです。
「SSD1306」と「Raspberry Pi Pico」は以下表のように接続します。

SSD1306Raspberry Pi Pico
VCC3V3(OUT)
GNDGND
SDAGP16
SCLGP17

「タクトスイッチ青」は「Raspberry Pi Pico」の「GP11(15)ーGND(13)」間に接続、
「タクトスイッチ赤」は「Raspberry Pi Pico」の「GP15(20)ーGND(18)」間に接続します。


今回使用したブレッドボードはサンハヤト製の6連結ピンのものです。
安価なものはありますが 5連結ピンのものが多く、ピンが少ないため今回のような使い方はできません。少し割高ですが6連結ピンの方が自由度があっておすすめです。

タクトスイッチは端子が4つのものが多く2つづつペアで内部で繋がっているため、ボタンを押した時にどことどこが繋がるのか確認してから使用しましょう。色違いのものがあるとわかりやすくて便利です。

液晶表示器SSD1306は今回は画面サイズ「128×64」のものを使用しました。
個人的には表示色は白色が一番見やすくて綺麗と思います。

「Raspberry Pi Pico」は単体で買うと端子がついていません。
ピンヘッダーを別で買ってはんだ付けする必要がありますが、ピンヘッダーは細ピンヘッダーが差しやすくて使いやすいです。
ハンダ付が不安な方はハンダ付け済みのものを購入しましょう。

3.サンプル画面の紹介

基本的な表示が確認できるように下画像のようなサンプル画面を準備しました。

液晶表示のテストには一通りの表示方法が確認できるため、毎回この表示で確認しています。
ラズパイPicoでSSD1306の使い方 MicroPython編

①タイトル表示
②ボタンの動作で内容が変化
(全画面の色を反転表示)
③ボタンを押した回数を表示
④指定した座標から平行線
⑤始点終点を座標で指定した線
⑥指定した座標から垂線
⑦円と塗り潰し円
⑧三角と塗り潰し三角
⑨四角と塗り潰し四角

動作紹介

青と赤のボタンを押した時の動作は下画像のようになります。

ラズパイPicoでSSD1306の使い方 MicroPython編

「青ボタン」を押すと画面の「BTN = OFF」が「BTN = ON」に変わって全画面が反転します。
基板上のLEDも点灯させてます。

ラズパイPicoでSSD1306の使い方 MicroPython編

「赤ボタン」を押すと画面の「CNT=000」の数値がボタンを押すごとに1づつ増えていくカウンタとして動作します。

4.サンプルプログラム(コピペ)

サンプル画面を表示するプログラムは以下のようになります。
「Thonny」に「コピペ」して実行してください。

※下コード(黒枠)内の右上角にある小さなアイコンのクリックでコピーできます。

from machine import Pin, I2C  # 入出力モジュール
import ssd1306                # 液晶表示器用ライブラリ
import math                   # 数学関数

LED = machine.Pin(25, machine.Pin.OUT) # GP25をLEDとして出力端子に設定
BTN1 = Pin(11, Pin.IN, Pin.PULL_UP)    # GP11をBTN1として入力端子(プルアップ)に設定
BTN2 = Pin(15, Pin.IN, Pin.PULL_UP)    # GP15をBTN2として入力端子(プルアップ)に設定
state = False # BTN1ボタン状態格納用
cnt = 0       # BTN2のON回数カウント用

# I2C設定 (I2C識別ID 0or1, SDA, SCL)
i2c = I2C(0, sda=Pin(16), scl=Pin(17) )

# 使用するSSD1306のアドレス取得表示(通常は0x3C)
addr = i2c.scan()
print( "OLED I2C Address :" + hex(addr[0]) )

# ディスプレイ設定(幅, 高さ, 通信仕様)
display = ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, i2c)

# 円描画関数(三角関数を使用)
def circle(x, y, l, color):
    for r in range(360):
        display.pixel(int(x + l * math.cos(math.radians(r))), int(y - l * math.sin(math.radians(r))), color)

# 塗り潰し円描画関数(三角関数を使用)
def fill_circle(x, y, l, color):
    for r in range(360):
        display.line(x, y, int(x + l * math.cos(math.radians(r))), int(y - l * math.sin(math.radians(r))), color)

# 三角描画関数(線で描画)
def triangle(x1, y1, x2, y2, x3, y3, color):
    display.line(x1, y1, x2, y2, color)  # 指定座標から指定座標までの線
    display.line(x2, y2, x3, y3, color)  # 指定座標から指定座標までの線
    display.line(x1, y1, x3, y3, color)  # 指定座標から指定座標までの線

# 塗り潰し三角(正三角形)描画関数(三角関数を使用)
def fill_triangle(x, y, l, color):
    for i in range(int(l/2 * math.tan(math.radians(60)))):
        h = l/2 * math.tan(math.radians(60))  # 高さ
        display.hline(x + math.ceil((i*l/h)/2), y - i, l - math.ceil(i*l/h), color) # 指定座標から塗り潰し三角

# 以下繰り返し
while True:
    # 液晶画面表示内容設定
    display.fill(0) # 表示内容消去
    display.text('SSD1306 TEST', 17, 2, True)  # ('内容', x, y, 色) テキスト表示
    display.hline(0, 12, 128, True)            # (x, y, 長さ, 色) 指定座標から横線
    display.vline(64, 12, 20, True)            # (x, y, 長さ, 色) 指定座標から 縦線
    display.line(0, 32, 128, 32, True)         # (x1, y1, x2, y2, 色) 指定座標1から指定座標2までの線
    display.rect(88, 41, 18, 18, True)         # (x, y, 幅, 高さ, 色)指定座標に四角
    display.fill_rect(109, 41, 18, 18, True)   # (x, y, 幅, 高さ, 色)指定座標に 塗り潰し四角

    # 以下自作関数で描画
    circle(9, 50, 9, True)                 # (x, y, 半径, 色) 円描画関数呼び出し
    fill_circle(31, 50, 9, True)           # (x, y, 半径, 色) 塗り潰し円を描画関数呼び出し
    triangle(42, 58, 52, 42, 62, 58, True) # (x1, y1, x1, y1, x1, y1, 色) 三角描画関数呼び出し
    fill_triangle(65, 58, 20, True)        # (x, y, 底辺長さ, 色) 塗り潰し三角(※正三角形)

    #  ボタン1処理(ON/OFF)
    if BTN1.value() == 0:                      # BTN1がONなら
        display.text('BTN=ON ',  2, 20, True)  # テキスト表示
        display.invert(True)                   # 表示色反転
        LED.value(1)                           # LEDを点灯
    else:                                      # BTN1がONでなければ
        display.text('BTN=OFF',  2, 20, True)  # テキスト表示
        display.invert(False)                  # 表示色戻る
        LED.value(0)                           # LEDを消灯

    #  ボタン2処理(カウンタ)
    if BTN2.value() == 0 and state == False: # BTN2がONかつボタン状態Falseなら
        state = True                         # ボタン状態True
        cnt = cnt + 1                        # カウント+1
    if BTN2.value() == 1:                    # BTN2がOFFなら
        state = False                        # ボタン状態False
    display.text('CNT={:03}'.format(cnt),  68, 20, True)  # カウント数表示(3桁0埋め)

    # 設定した内容を表示
    display.show()

5.必要なライブラリのインストール方法

インストールするパッケージ(ライブラリ)「micropython-ssd1306」のインストール方法を紹介します。

まずは「Thonny」を起動し、下画像のように[ツール]をクリックします。

ラズパイPicoライブラリの追加。micropython、開発環境Thonny

表示されるリストの中から、下画像のように[パッケージを管理]を選択します。

ラズパイPicoライブラリの追加。micropython、開発環境Thonny

下画像のようなウインドウが表示されるのでインストールしたいパッケージ(ライブラリ)の一部でも良いので入力して「PyPlを検索」をクリックします。

ラズパイPicoライブラリの追加。micropython、開発環境Thonny

下画像のように「検索結果」に候補が複数表示されます。
今回は「MicroPython」環境で使用する「SSD1306」用ライブラリをインストールしたいため「micropython-ssd1306」をクリックします。

ラズパイPicoライブラリの追加。micropython、開発環境Thonny

ここでWindowsの場合に以下のようにエラーが発生する場合があります。
これはSSL認証に関するエラーで、以下のリンクで対処方法を紹介しています。

ラズパイPicoの使い方 MicroPython&開発環境Thonny、SSLエラーの対処方法も紹介
Raspberry Pi Picoので開発環境Thonnyを使用した「Python(MicroPython)」でのプログラミング方法について初期設定からパッケージ(ライブラリ)の追加、動作確認の方法まで詳しく紹介します。
ラズパイPicoライブラリの追加。micropython、開発環境Thonny

エラーが発生しない場合は、下画像のような画面が表示されるので「インストール」をクリックします。

ラズパイPicoライブラリの追加。micropython、開発環境Thonny

インストールが無事完了すると下画像のような画面になり、ウインドウ左の<インストール>に追加したパッケージ(ライブラリ)がリストで表示されます。

ラズパイPicoライブラリの追加。micropython、開発環境Thonny

<インストール>リストの中の項目を選択すると、下画像のように詳細情報が確認できます。
GitHubへのリンクや詳細ページへのリンクが表示されるため、使用方法等を確認することができます。

ラズパイPicoライブラリの追加。micropython、開発環境Thonny

これでパッケージ(ライブラリ)の追加は完了しました。
「閉じる」ボタンを押して終了です。

6.基本的な表示方法の紹介

文字や図形等の基本的な表示は以下のように表示位置をx, y座標で指定して行います。

円と三角については標準関数が無いため、上のサンプルプログラムを参照してください。
# 表示内容消去
display.fill(0)                      # (0で黒塗り、1で白塗り)

# 文字の表示(色指定のTrueは白、Falseで黒)
display.text('表示内容', x, y, 色)     # 指定座標にテキスト表示

# 図形の表示(円や三角は無し、今回は自作してます。色指定のTrueは白、Falseで黒)
display.hline(x, y, 長さ, 色)         # 指定座標から横線
display.vline(x, y, 長さ, 色)         # 指定座標から縦線
display.line(x1, y1, x2, y2, 色)     # 指定座標1から指定座標2までの線
display.rect(x, y, 幅, 高さ, 色)      # 指定座標に四角
display.fill_rect(x, y, 幅, 高さ, 色) # 指定座標に 塗り潰し四角

display.invert(色指定)                # (Trueで反転、Falseで戻る) 表示色反転
display.scroll(x, y)                 # (x, y) 指定座標に全画面移動

以下の公式サイトでも基本的な使用方法や、SPI通信仕様の使い方も紹介されています。

14. Using a SSD1306 OLED display — MicroPython latest documentation

7.まとめ

「Raspberry Pi Pico」で「MicroPython」を使用した液晶表示器(OLED)SSD1306の使い方を紹介しました。

「MicroPython」は開発環境「Tonny」で手軽に使えて便利ですが、今回使用したライブラリでは文字サイズの指定ができなかったり、円を描くコマンドが無かったりしたので、少し凝った画面を作るなら「Circuit Python」の方がいいかもしれません。

「Circuit Python」を使用したSSD1306の使用方法も以下のリンクで紹介しています。

ラズパイPicoで液晶表示OLED SSD1306の使い方 CircuitPython編
「Raspberry Pi Pico」で液晶表示器「SSD1306」を使う方法を紹介します。以前「ArduinoIDE...

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