秋月 AQM0802 で実用Raspberry Pi CPU用 LCD モニタ - ボクにもわかる電子工作のブログ

概要

秋月電子通商で販売されている I2C接続小型キャラクタLCDモジュール AQM0802A を使った Raspberry Pi CPU用 LCD モニタを製作します。

実力1mA程度の低消費電力LCDなので、ホーム・サーバ用に適しています(LCDの年間電気代は約1円)。LCDをRaspberry Pi の40ピン拡張GPIO端子に直結するだけなので、製作も簡単です。

サンプル・スクリプトを使って、時刻、CPU負荷、CPU温度、メモリ使用量、ストレージ用マイクロSDカード使用量を棒グラフで表示します。

サンプル・スクリプトを使って、CPU負荷（左上）、CPU温度（右上）、メモリ使用量（左下）、ストレージ用マイクロSDカード使用量（右下）を表示した

ソフトウェアの機能

サンプル・ソフトウェアには、以下の機能を実装しました。予告なく拡張する場合があります。

時刻／CPU負荷／CPU温度／メモリ使用率／マイクロSDカード使用率の表示機能
異常通知機能（Wall通知）
起動時のグラフ・アニメーション（見てのお楽しみ）
IPアドレス表示 (GPIO 27 チョン押し)
システム・シャットダウン機能（GPIO 27 長押し）

時刻表示

下図は20:23を示す時刻表示画面です。上段のグラフは、左端が18時、中央が深夜0時、右端が翌朝6時の12時間の時刻の目安位置を示します。日中は朝6:00～18:00を表示します。

左端が18時、中央が深夜0時、右端が翌朝6時の12時間の時刻の目安位置を示す

下図は約2時間後です。針が少し進んでいるのが分かります。

約2時間後、針が少し進んでいるのが分かる

CPU負荷表示

下図はCPUの負荷表示です。4コアの Raspberry Pi 4 の場合、棒グラフに0～4までの値を表示します。

4コアの Raspberry Pi 4 の場合、0～4までの値を表示するCPUの負荷表示画面

CPU温度表示

下図はCPU温度表示の一例です。透明なケースに収納してみました。棒グラフには40℃～80℃を表示します。

透明なケースに収納し、CPU温度を表示した例。40℃～80℃を棒グラフで表示する

メモリ使用量表示

0～100%までのメモリ使用率を表示します。

0～100%までのメモリ使用率の表示例

ストレージ用SDカード使用率

ストレージ用のマイクロSDカード使用率です。
最も重要かもしれません。

最も重要かもしれないマイクロSDカード使用率の表示例

製作方法

必要な部品

秋月のI2C接続 LCD AQM0802Aシリーズに対応しています。

Rasapberry Pi 1～4, Zero, Zero Wなどに対応
I2C接続小型キャラクタ LCD モジュール AQM0802A
- 完成品 M-09109 [AE-AQM0802]
- キット K-06795　[AE-AQM0802]
- バックライト付き K-12238 [AE-AQM0802A-BL]
- Raspberry Pi 専用 K-11354 [AE-AQM0802+PCA9515]
ミニブレッドボード 25穴 (配線用)
ジャンパワイヤメス-オス
タクトスイッチ (シャットダウン機能使用時 GPIO 27)
Raspberry Pi 専用ケース

半田付け無しで製作可能

完成品の M-09109 [AE-AQM0802] を用いれば、半田付け不要で製作できます。ミニブレッドボード 25穴から LCDの4本の信号を取り出し、Raspberry Piに接続するだけです。

完成品の M-09109 [AE-AQM0802] を用いれば、半田付け不要で製作できる

回路図

Raspberry PiのI²C信号と電源をLCDモジュールに直接、接続します。LCDの電源VDDは、Raspberry Piの GPIO16に接続し、電源供給機能とリセット機能を1本の線で実現しました。

Raspberry PiのI²C信号などをLCDモジュール・完成品／キットに直結する

サンプル・ソフトウェア

Raspberry Piで下記のコマンドを入力すれば、サンプル・ソフトウェアexample_cpu.shのダウンロードと実行が行えます。

$ cd ⏎
$ git clone https://bokunimo.net/git/raspi_lcd ⏎
$ cd ~/raspi_lcd ⏎
$ make clean ⏎
$ make ⏎
$ ./example_cpu.sh ⏎

本サンプル・ソフトウェアは、Bashスクリプトで書きましたが、Pythonで書いた別のサンプル・ソフトウェアexample.py も収録してあります。

Raspberry PI用ケース

常時通電する場合は、必ず専用ケースに入れ、またLCDなどが　Rasapberry Pi 本体基板の導電部分でショートしないように、ポリイミドテープなどで保護します。

下図は透明なケースに収容した時の一例です。

透明なケースに収容した時の一例

また、BitTradeOne の Apple Pi や、トランジスタ技術2016年8月号に付属の基板を使用して製作することも出来ます。一番右の青ボタンでIPアドレス表示やシステムのシャットダウン操作が可能です。

BitTradeOne の Apple Pi を使用して製作するすることも出来る

Linux コマンド

サンプル・プログラムexample_cpu.shで使用した Linux コマンドは以下の通りです。

表示項目	Linux コマンド
時刻	date “+%R:%S”
CPU負荷	uptime
CPU温度	cat /sys/devices/virtual/thermal/thermal_zone0/temp
メモリ使用量	free
SD使用量	df

下記は、本ページの関連記事です。I2Cリピータなしで動作する原理などを説明しています。（下図の上部にあるタイトルをクリックすると閲覧できます。）

I2Cキャラクタ LCD AQM1602 0802 を Raspberry Pi に直結

また、ESP32-WROOM-02や32の製作例を紹介する書籍「超特急Web接続! ESPマイコン・プログラム全集」(左)では、Apple Pi を使った見守りシステムのスクリプトを紹介しており、「Pythonで作る IoTシステムプログラムサンプル集」(右)では、Raspberry Piを使って様々な IoT 実験例を紹介しています。

ぜひ、各誌の目次などをご覧いただき、購入を検討していただければ幸いです。

筆者サポートページ(ESPマイコン)：
https://bokunimo.net/bokunimowakaru/cq/esp/

筆者サポートページ(Python)：
https://bokunimo.net/iot/cq/

by bokunimo.net/blog

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