Banana Pi i ekran LCD podłączony po i2c

Dawno temu NAS został wyłączony, ale zmierzam do jego reaktywacji. Po głowie chodziło mi zamknięcie wszystkiego (zasilacz, dysk, Banana Pi) w zgrabnej, tym razem dedykowanej do elektroniki, obudowie.

Trochę z myślą o programie do przełączania łącza internetowego, a trochę o pomiarze temperatury przy pomocy komputera, przyszedł mi pomysł, by sygnalizować stan różnych rzeczy w sposób nie wymagający łączności sieciowej, czyli najdoskonalszy, analogowy: migając diodą. Oczywiście szybko doszedłem do wniosku, że jedna dioda nie wystarczy, wbudowane diody to trochę mało, ale przecież w Raspbery Pi i analogach mamy GPIO, możemy tych LEDów podłączyć kilka…

Nie wiem jak dokładnie doszło do tego, ale podczas poszukiwań szybko wpadłem na ekrany LCD z serii 1602, które również można podłączyć przez GPIO. Skoro tak, to pomyślałem, że nie ma się co ograniczać. Zamiast prostej sygnalizacji stanu i konieczności pamiętania która kombinacja co oznacza można po prostu wyświetlać dowolny tekst. Niezbyt długi, ale nadal jest to znacznie większa ilość informacji, niż z kilku czy nawet kilkunastu LEDów. W dodatku cena takiego jest bardzo przystępna, czego o różnych ekranach dotykowych czy e-ink powiedzieć nie można.

Pierwotnie chciałem podłączyć LCD do Orange Pi zero, ale niestety, nie ma on pinów GPIO – są wyprowadzenia, ale trzeba by lutować, co pewnie docelowo zrobię, ale bardziej chodziło mi o sprawdzenie sterowania, a mam pod ręką Banana Pi. Gdy szukałem schematu jak podłączyć ekran do Banana Pi, natknąłem się na coś znacznie ciekawszego – wersję ekranu LCD ze sterownikiem podłączanym przez interfejs i2c. Dzięki podłączenie temu jest bardzo proste – raptem cztery przewody, nawet nie trzeba lutować, o ile używa się gotowych przewodów z końcówkami. Dodatkowo – i to najlepsza część –  całością daje się w elegancki sposób sterować za pomocą Pythona.

Efekt końcowy wygląda tak:

LCD 1602
LCD 1602 Źródło: fot. własna

Zdjęcie zrobione telefonem, po ciemku. Z tyłu płytki jest potencjometr pozwalający na regulację kontrastu. Poziom podświetlenia jest stały, można tylko włączyć i wyłączyć LED, zarówno hardware’owo (zworka), jak i programowo. Ekran LCD bierze bardzo mało prądu – przy pomocy watomierza nie udało mi się zarejestrować różnicy, czyli całość zużywa poniżej 0,1 W.

Jak to zrobić? Powtórzę instrukcje, z których korzystałem. Instalujemy dodatkowe pakiety:

apt-get install i2c-tool python-smbus

Następnie podłączamy ekran i sprawdzamy adres przy pomocy polecenia:

i2cdetect -y 1

Otrzymaną wartość należy wpisać w skrypcie (stała ADDRESS, linia 29 w przytoczonym przykładzie).

Następnie możemy sterować ekranem z poziomu języka Python. Na przykład wywołanie efektu widocznego na ekranie można zrobić przy pomocy polecenia:

python test_lcd.py "Pomiedzy bitami" "https://zakr.es/"

Gdzie test_lcd.py ma zawartość:

import sys

from i2c_lcd import *

display = lcd()
display.lcd_display_string(sys.argv[1], 1)
display.lcd_display_string(sys.argv[2], 2)

Biblioteka pozwala na dużo więcej, między innymi na własne znaki, ale tym się póki co nie bawiłem. Wyświetlony tekst pozostaje na ekranie po zakończeniu programu do momentu wpisania nowego lub skasowania poprzedniego. Jeśli do ekranu będzie dostarczone napięcie, to wyłączenie Banana Pi nie wpływa na wyświetlany tekst. Dlatego jeśli chcemy monitorować, czy nasz komputer się nie zawiesił, musimy zmieniać okresowo tekst – w innym wypadku zawartość LCD nie świadczy o niezawieszeniu się komputera.

Sterowanie włączaniem i wyłączaniem podświetlania to:

display.backlight_on(False)
display.backlight_on(True)

Wyświetlać można cokolwiek – temperaturę, zajętość dysku, opóźnienia/straty na sieci, kurs BTC (pozdro dla L.!), adres IP (po starcie!), informacje o nowych mailach…

Pozostało mi wymyślenie, w jaki sposób zrobić sensowne sterowanie. Po głowie chodzi mi demon, który będzie pobierał informacje do wyświetlenia z jakiejś kolejki, w zależności od ich priorytetu, czasu ostatniego wyświetlenia i pory dnia sterował oświetleniem i wyświetlał informacje. A może już jest coś takiego?

I garść linków pomocnych przy tworzeniu ww. rozwiązania AKA źródła:

  1. pinout Banana Pi
  2. LCD i2c dla Raspberry Pi
  3. Banana Pi i urządzenia i2c
  4. Skrypt w Pythonie
  5. Biblioteka Python do obsługi ekranów LCD po i2c

UPDATE Dla zainteresowanych kupnem – ekran z modułem do komunikacji i2c kosztuje ok. 12 zł na Allegro. Na zdjęciu jest wersja zielona, ale istnieją też wersje niebieskie, gdzie tło jest ciemne, a napisy jasne.

Solaar – parowanie urządzeń bezprzewodowych Logitech

Urządzenie bezprzewodowe podłączane do komputera składa się z właściwego urządzenia, oraz odbiornika, podłączanego do komputera. Ten ostatni jest niewielki, przez co łatwo go zgubić. Bywa też, że w środowisku, gdzie podobnych urządzeń jest wiele, urządzenia zostaną zamienione. Z racji częstego przenoszenia, niewielkich rozmiarów urządzeń i braku elementów charakterystycznych, opisywany problem dotyczy raczej myszy bezprzewodowych.

Mysz bezprzewodowa Logitech

Źródło: https://www.mwave.com.au/

Zatem tam, gdzie jest sporo bezprzewodowych urządzeń podobnego typu, na przykład w biurach, często zdarza się, że stopniowo pojawiają się zdekompletowane lub przemieszane zestawy bezprzewodowe. Teoretycznie niesprawne, ponieważ szybki test polegający na włożeniu nowej baterii i podłączeniu urządzenia nie da żadnych efektów – urządzenie nie zadziała ze względu na nieprawidłowe parowanie urządzenia z odbiornikiem.

Jak dowiedziałem się niedawno podczas rozmowy o przydasiach, użytkownicy systemu Linux mają rozwiązanie na tego typu problemy, przynajmniej dla wielu urządzeń firmy Logitech. Istnieje bowiem program Solaar, czyli narzędzie pozwalające na zarządzanie parowaniem urządzeń bezprzewodowych tej firmy.

W przypadku Ubuntu i Debiana wystarczy zainstalować pakiet solaar, a następnie uruchomić program. Użycie jest bardzo proste, wystarczy włączyć urządzenie, które ma być sparowane.

Poza umożliwieniem parowania z dowolnym odbiornikiem tego samego typu, daje ono – na niektórych urządzeniach – dostęp funkcji, do których standardowo nie ma dostępu. Praktycznie dla wszystkich urządzeń pozwala na odczyt stanu baterii (akumulatora!), dzięki czemu można zawczasu przygotować się do wymiany i uniknąć przykrej niespodzianki w postaci niespodziewanego rozładowania.

Dodatkowo program można teoretycznie wykorzystać do zmniejszenia ilości podłączonych urządzeń USB – do jednego odbiornika można przypisać kilka urządzeń, np. mysz i klawiaturę, o ile korzystają z odbiornika tego samego typu. Nie testowałem jednak konfiguracji z podłączonymi jednocześnie kilkoma urządzeniami.

Tak czy inaczej, posiadając „niesprawne” lub zdekompletowane urządzenie firmy Logitech, niekoniecznie warto je od razu wyrzucać, może się ono jeszcze komuś przydać. Jeśli istnieją podobne rozwiązania dla innych systemów, dajcie znać w komentarzach.

Debian SID jest czasem zepsuty

Niezbyt krótki wpis o urokach Linuksa na desktopie, o tym, że człowiek uczy się całe życie i o tym, czemu warto jednak korzystać z Debiana w wersji unstable AKA SID.

I przekornie zacznę od końca. Dawno temu przeczytałem świetny wpis o tym, dlaczego Debian unstable nie zasługuje na tę nazwę. Jak lubię Debiana i od dawna jest to mój podstawowy system na desktop, jeśli tylko mogę go używać (z polityką firmy się nie dyskutuje; nie każdy soft działa na Linuksie), tak używanie wersji stabilnej było nieco męczące, choćby ze względu na nieco stary soft. Przypominam, że było to w czasach, gdy backports nie były oficjalną częścią dystrybucji.

Radziłem sobie na różne sposoby – a to używając pakietów z wersji testing lub unstable, a to robiąc backporty. Jakoś to działało, ale wpis mi się spodobał i stwierdziłem, że dam szansę wersji unstable. Ku mojemu zaskoczeniu, zrobiło się dużo prościej i wcale nie mniej stabilnie. Rzekłbym nawet, że problemów z aktualizacją pakietów jest znacznie mniej, niż przy mieszaniu wersji. Nie to, że zawsze wszystko działa, ale konieczność downgrade pakietu, bo jakaś kluczowa funkcjonalność nie działa, zdarzyła mi się małe parę razy. W ciągu kilku lat.

No i właśnie, wróciłem z konfy, odpalam rano do kawy komputer, by sprawdzić pocztę i… nie wstał. Czarny ekran z kursorem, nawet nie migającym. Przejście do trybu tekstowego nie działa. I ciężko stwierdzić, która aktualizacja namieszała, bo zwykle usypiam laptopa, zamiast wyłączać. Smuteczek i zły moment.

W jakieś pół godziny nie udało mi się do niczego sensownego dojść, poszedłem do pracy. Po powrocie nie było wiele lepiej. Uruchomienie w single mode i aktualizacja pakietów nie pomogła, choć bardzo liczyłem na to.

Po krótkiej walce udało mi się za to ustalić, że wina leży w okolicy xorg. Tu słowo wyjaśnienia i ważna uwaga. Laptop to Dell Vostro 1440 i ma dwie karty graficzne. I zawsze były z nimi przygody, głównie za sprawą niedziałającego przełączania między nimi. Nie żeby mi jakoś specjalnie zależało na konkretnej – jak były działające sterowniki, to korzystałem z ATI, jeśli nie – z Intela, a przełączałem je przy pomocy zmiany konfiguracji w xorg.conf, dlatego w ogóle ten plik posiadam. Pamiętam, że kiedyś przestała działać mysz i klawiatura i musiałem dopisać stosowne sekcje w xorg.conf. I w ogóle przez lata zebrało się kilka wersji tych konfiguracji, chociaż gdzieś tak od dwóch korzytałem z tej samej.

W każdym razie, po nieco dłuższej walce z downgrade podejrzanych pakietów i zasięgnięciu języka na IRCu udało mi się uruchomić Xy, ale… znowu bez klawiatury i myszy. Dopisywanie stosownych sekcji w xorg.conf powodowało albo powrót do niedziałania grafiki, albo nie przynosiło efektów. Stwierdziłem, że pomysły mi się skończyły i pora na bardziej radykalne rozwiąznia, czyli sprawdzenie, jak też wygląda konfiguracja Xów i działanie pod Debianem live. I o dziwo nie miał najmniejszych problemów, mimo braku xorg.conf. Jednak Debian live jest oparty o wersję stabilną, nie unstable.

Wygenerowałem xorg.conf na live, potem jeszcze trochę poszukałem i znalazłem rozwiązanie. Okazało się, że wszystkie pakiety były w porządku, za to brakowało mi w systemie pakietu xserver-xorg-input-evdev – pewnie został usunięty przy ostatniej aktualizacji, a ja tego nie zauważyłem. Po jego doinstalowaniu zarówno klawiatura jak i mysz działają.

Pochwaliłem się na IRC (kanał debian-next na OFTC) i wywołałem spore zdziwienie. Po pierwsze, wszystko powinno działać bez xorg.conf. Za to warto mieć zainstalowane xserver-xorg-input-libinput oraz xserver-xorg-input-all, które to pakiety instalują się domyśnie przy instalacji xserver-xorg. Zapewne kiedyś były zainstalowane lecz usunąłem je przy jakichś problemach z aktualizacją pakietów – uroki SIDa. I stąd całe zamieszanie.

Piszę o tym, bo mimo wszystko polecam Debiana unstable na dekstop, a tego typu problemy to wyjątek. Nie zmienia faktu, że łącznie zeszły mi ze trzy godziny na przywrócenie pełnej funkcjonalności systemu. Pozostało mi doinstalowanie brakujących pakietów i wypróbowanie działania bez xorg.conf, ale chwilowo nie mam weny. Pewnie wkrótce zaktualizuję wpis.

UPDATE: Po doinstalowaniu obu brakujących pakietów i skasowaniu xorg.conf wszystko działa. Czyli całe zamieszanie z powodu przekombinowania było.

Termometr na USB

Dawno temu byłem zafascynowany prostym układem DS18S20, który działa za pośrednictwem 1-wire i umożliwia dokładny odczyt temperatury przez komputer. Schematów podłączenia przez RS-232 była masa, koszt układu niewielki. Jedyne co powstrzymywało mnie wtedy przed uruchomieniem to… brak realnej potrzeby.

Potem sytuacja się zmieniła – port szeregowy zaczął w komputerach zanikać, a mnie coraz bardziej interesowała
temperatura z wbudowanych czujników (płyta główna, dyski), a nie temperatura otoczenia. Były co prawda schematy jak to podłączyć przez USB, ale w stosunku do pierwowzoru rósł i poziom skomplikowania, i koszt.

Niedawno pojawiła się potrzeba (no dobra, powiedzmy, że potrzeba, bardziej pretekst), więc odświeżyłem temat.
Okazało się, że istnieją tanie moduły PL2303HX USB UART, a także nieco nowsza wersja cyfrowych termometrów, oznaczona symbolem DS18B20. Różnica między wersjami w sumie pomijalna, z perspektywy tego wpisu. Każda z tych rzeczy to ok. 6 zł z dostawą (Allegro), a podłączenie jest jeszcze prostsze i nie
wymaga żadnych dodatkowych elementów, jak widać na schemacie.

Do odczytu temperatury służy digitemp. Opis użycia (zaczerpnięty stąd).

Instalacja pakietu:

apt-get install digitemp

Skanowanie układów:

digitemp_DS9097 -i -s /dev/ttyUSB0

Odczyt wartości:

digitemp_DS9097 -a

Bardziej zależało mi na sprawdzeniu, czy taka prosta wersja faktycznie będzie działać – w wielu miejscach podawane są bardziej skomplikowane schematy. Faktycznie, działa. Rozwiązanie zlutowane na krótko, bez żadnego przewodu ma jednak tę wadę, że moduł PL2303HX grzeje się na tyle, że wpływa na odczyt temperatury. Myślę, że ok. 10 cm kabla załatwi temat, ale gdyby ktoś był zainteresowany to można pomyśleć od razu o kupnie nieznacznie droższej wersji wodoodpornej, z przewodem. Mi akurat zależało żeby kabel się nie pałętał, ale wersję z kablem można zawsze skrócić…

Oczywiście gdyby ktoś chciał całkiem nowocześnie, to teraz czujniki temperatury montuje się do ESP8266 i odczytuje po WiFi. Tyle, że w moim wypadku to niewygodne – problem z zasilaniem, a dane i tak mają trafić do pełnoprawnego komputera, ew. do SoC z Linuksem.

Gdyby ktoś bał się, że blog skręca całkiem w tematy elektroniczne – bez obaw, będzie najwyżej parę wpisów i raczej w ramach wspomnienia o czymś, niż jako podstawowa tematyka.

Zasilaczowe perypetie cz. 1 – zasilacz do laptopa Dell

Na urlopie któregoś wieczora włączyłem laptopa (Dell Vostro 1440), a ten powitał mnie przy starcie komunikatem, że nie rozpoznał zasilacza. Dałem kontynuuj i myślałem, że na tym się skończy, ale szybko stwierdziłem, że to za mało. Laptop działał, ale bateria się nie ładowała. Dodatkowo, procesor działał z najniższym możliwym taktowaniem, czyli odpowiednik trybu powersave. Niezbyt komfortowe, delikatnie mówiąc. Sprzęt ma swoje lata (dokładnie pięć) i choć nie był zbyt intensywnie używany, to na urlopie po prostu wrzucałem zasilacz do plecaka, więc stwierdziłem, że może gdzieś się kabel złamał.

Próbowałem poruszać kablem w co bardziej newralgicznych miejscach, ale bez rezultatu. Ponieważ wiedziałem, że zasilacz jest sprawny, postanowiłem poczytać o wewnętrznej żyle, służącej do sygnalizacji. Z innych zabaw z zasilaczami do laptopów wiedziałem, że jest tam obecne napięcie. Liczyłem, że to tylko prosty dodatek i jest zmostkowane z plusem. Postanowiłem zapytać znajomych, czy tak jest faktycznie. Gdyby tak było, to plan był następujący – wziąć wtyczkę i gniazdo i zrobić przedłużacz, który jednocześnie będzie mostkował plus z tą wewnętrzną żyłą.

Niestety, szybkie rozpytanie i rzut oka w wyszukiwarkę ujawniły, że jest to nieco bardziej skomplikowane: wewnętrzna żyła służy do komunikacji 1-wire zasilacza z laptopem. Natomiast sama usterka faktycznie jest popularna. Na tyle, że można kupić gotowe kable do przylutowania w zasilaczu. Tyle, że wspomniana przejściówka byłaby wielokrotnego użytku i prostsza w montażu…

Postanowiłem zmodyfikować podejście i zobaczyć, czy da się tani zrobić oszusta, czyli przedłużacz jak wyżej, ale udający zasilacz. Czyli trzeba by doczytać o komunikacji 1-wire na linii zasilacz-laptop i układach, które ją realizują. Już rozmyślałem, kto ze znajomych ma oscyloskop, ale sprawa okazała się o wiele prostsza. Ktoś już sprawdził komunikację, opisał format, a nawet zamieścił kod źródłowy i schematy. Tutaj znajdziecie cykl bardzo interesujących wpisów nt. komunikacji laptopów Dell z zasilaczami (oczywiście po angielsku) oraz repo GitHub. Jak widać autor również wpadł na pomysł przejściówki, tyle, że motywowany nieco inną potrzebą.

A jak się sprawa zakończyła u mnie? Nie zależy mi na debugu i zabawie, więc powyższe rozwiązanie nie bardzo ma sens ekonomiczny. Stosowne chipy do komunikacji 1-wire co prawda nie są drogie, bo – jeśli dobrze pamiętam – wychodziło ok. 2 zł za sztukę, ale w paczkach po 5-10 sztuk i przy sprowadzaniu z Chin. Dodatkowo trzeba jeszcze je zaprogramować, programator jest dość drogi, a nikt posiadający takie urządzenie nie przychodził mi do głowy.

Ponieważ korzystanie z laptopa na najniższym taktowaniu było zauważalnie męczące, nie bylem pewny, czy uda mi się otworzyć zasilacz w taki sposób, że złożę go z powrotem, a także nie miałem pewności, czy faktycznie chodzi o kabel, czy też może o uszkodzony układ do komunikacji, szybko kupiłem zastępczy zasilacz oraz… dwa kable. Planuję spróbować zreanimować stary zasilacz przez wymianę kabla – przy odrobinie szczęścia na parę lat starczy, a przejściówka… może innym razem. Kable dwa, bo od sprzedawcy zasilacza, więc wysyłka gratis, a kosztowały niecałe 5 zł za sztukę.

Przy okazji: otworzyć zasilacz do laptopa można wkładając nóż w szczelinę i delikatnie pukając w niego młotkiem. Sposób jest niestety inwazyjny, bo są one klejone – po naprawie trzeba albo skleić klejem (wersja trwała/ładna), albo złożyć i brzydko skleić taśmą z wierzchu.