«Hello, Rust!» на ЖК-дисплее

В этой программе мы просто выведем текст «Hello, Rust!» на ЖК-дисплей.

Драйверы HD44780

Изучая вопрос, я нашёл много крейтов Rust для управления ЖК-дисплеем, но выделялись два, которые хорошо работают. В этой программе мы начнём с использования крейта hd44780-driver.

Создание проекта с помощью esp-generate

Мы включим поддержку async (Embassy) для этого проекта. Чтобы создать проект, используйте команду esp-generate. Выполните:

esp-generate --chip esp32 lcd-hello

Откроется экран с вопросом о выборе опций.

Сначала выберите опцию «Enable unstable HAL features.». Только после этого вы сможете выбрать поддержку фреймворка Embassy.
Выберите опцию «Adds embassy framework support.»

Сохраните настройки, нажав на клавиатуре «s».

Мы будем использовать крейт hd44780-driver и возьмём самую свежую версию прямо из репозитория GitHub, указав нужный коммит Git с помощью атрибута rev. Чтобы включить поддержку async, можно указать feature embedded-hal-async.

# hd44780-driver = "0.4.0"
hd44780-driver = { git = "https://github.com/JohnDoneth/hd44780-driver", rev = "9009f2c24771ba0a20f8f7534471c9869188f76c", features = [
    "embedded-hal-async",
] }

Импорты

Сначала добавим необходимые импорты:

#![allow(unused)]
fn main() {
// I2C
use esp_hal::i2c::master::Config as I2cConfig; // для удобства импортируем под псевдонимом
use esp_hal::i2c::master::I2c;
use esp_hal::time::Rate;

// Драйвер HD44780
use hd44780_driver::HD44780;
use hd44780_driver::memory_map::MemoryMap1602;
use hd44780_driver::setup::DisplayOptionsI2C;
}

Инициализация I2C

Мы настроили интерфейс I2C для соединения ESP32 с ЖК-модулем. Шину I2C мы запускаем на частоте 400 кГц. Вывод GPIO18 назначен на SCL (Serial Clock Line, линия тактирования), а GPIO23 — на SDA (Serial Data Line, линия данных). Также мы включили асинхронную работу.

#![allow(unused)]
fn main() {
let i2c_bus = I2c::new(
        peripherals.I2C0,
        // I2cConfig — псевдоним esp_hal::i2c::master::I2c::Config
        I2cConfig::default().with_frequency(Rate::from_khz(400)),
    )
    .unwrap()
    .with_scl(peripherals.GPIO18)
    .with_sda(peripherals.GPIO23)
    .into_async();
}

Инициализация дисплея

Нужно указать адрес I2C ЖК-модуля. Обычно он приведён в спецификации модуля. Самый распространённый — 0x27. Лучше проверить его по даташиту или сканированием I2C-устройств.

#![allow(unused)]
fn main() {
let i2c_address = 0x27;

let Ok(mut lcd) = HD44780::new(
    DisplayOptionsI2C::new(MemoryMap1602::new()).with_i2c_bus(i2c_bus, i2c_address),
    &mut embassy_time::Delay,
) else {
    panic!("failed to initialize display");
};
}

Подготовка дисплея

Сбросим дисплей в состояние по умолчанию, переведём курсор в начало и очистим символы, которые есть на дисплее.

#![allow(unused)]
fn main() {
// Сбрасываем сдвиг дисплея и устанавливаем курсор в позицию 0
lcd.reset(&mut embassy_time::Delay).unwrap();

// Очищаем имеющиеся символы
lcd.clear(&mut embassy_time::Delay).unwrap();
}

Вывод текста на ЖК-дисплей

Выведем два текста на обеих строках ЖК-модуля.

#![allow(unused)]
fn main() {

// Выводим следующую строку
lcd.write_str("impl Rust", &mut embassy_time::Delay)
    .unwrap();

// Перемещаем курсор на вторую строку
lcd.set_cursor_xy((0, 1), &mut embassy_time::Delay).unwrap();

// Выводим строку на второй строке
lcd.write_str("Hello, Ferris!", &mut embassy_time::Delay)
    .unwrap();
}

Клонирование существующего проекта

Вы также можете клонировать (или посмотреть) созданный мной проект и перейти в папку lcd-hello.

git clone https://github.com/ImplFerris/esp32-projects
cd esp32-projects/lcd-hello/

Полный код

#![no_std]
#![no_main]
#![deny(
    clippy::mem_forget,
    reason = "mem::forget is generally not safe to do with esp_hal types, especially those \
    holding buffers for the duration of a data transfer."
)]

use defmt::info;
use embassy_executor::Spawner;
use embassy_time::{Duration, Timer};
use esp_hal::clock::CpuClock;
use esp_hal::timer::timg::TimerGroup;
use esp_println as _;

// I2C
use esp_hal::i2c::master::Config as I2cConfig; // для удобства импортируем под псевдонимом
use esp_hal::i2c::master::I2c;
use esp_hal::time::Rate;

// Драйвер HD44780
use hd44780_driver::HD44780;
use hd44780_driver::memory_map::MemoryMap1602;
use hd44780_driver::setup::DisplayOptionsI2C;

#[panic_handler]
fn panic(_: &core::panic::PanicInfo) -> ! {
    loop {}
}

// Создаёт дескриптор приложения по умолчанию, который требуется загрузчику esp-idf.
// Подробнее см.: <https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/stable/esp32/api-reference/system/app_image_format.html#application-description>
esp_bootloader_esp_idf::esp_app_desc!();

#[esp_rtos::main]
async fn main(spawner: Spawner) -> ! {
    // generator version: 1.0.0

    let config = esp_hal::Config::default().with_cpu_clock(CpuClock::max());
    let peripherals = esp_hal::init(config);

    let timg0 = TimerGroup::new(peripherals.TIMG0);
    esp_rtos::start(timg0.timer0);

    info!("Embassy initialized!");

    let _ = spawner;

    let i2c_bus = I2c::new(
        peripherals.I2C0,
        // I2cConfig — псевдоним esp_hal::i2c::master::I2c::Config
        I2cConfig::default().with_frequency(Rate::from_khz(400)),
    )
    .unwrap()
    .with_scl(peripherals.GPIO18)
    .with_sda(peripherals.GPIO23)
    .into_async();

    let i2c_address = 0x27;

    let Ok(mut lcd) = HD44780::new(
        DisplayOptionsI2C::new(MemoryMap1602::new()).with_i2c_bus(i2c_bus, i2c_address),
        &mut embassy_time::Delay,
    ) else {
        panic!("failed to initialize display");
    };

    // Сбрасываем сдвиг дисплея и устанавливаем курсор в позицию 0
    lcd.reset(&mut embassy_time::Delay).unwrap();

    // Очищаем имеющиеся символы
    lcd.clear(&mut embassy_time::Delay).unwrap();

    // Выводим следующую строку
    lcd.write_str("impl Rust", &mut embassy_time::Delay)
        .unwrap();

    // Перемещаем курсор на вторую строку
    lcd.set_cursor_xy((0, 1), &mut embassy_time::Delay).unwrap();

    // Выводим строку на второй строке
    lcd.write_str("Hello, Ferris!", &mut embassy_time::Delay)
        .unwrap();

    loop {
        info!("Hello world!");
        Timer::after(Duration::from_secs(1)).await;
    }
}

impl Rust для ESP32