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16x2キャラクタ LCDディスプレイモジュール（HD44780コンパチブル）の４ビット操作

 Raspberry Pi Pico Wは小型でパワフルなだけでなく、LEDやセンサー、モーターなど多彩なデバイスを直接ドライブできるのが魅力です。中でも HD44780互換の16×2キャラクタLCD は、値段が手頃で入手しやすく、テキストをすばやく表示できる“定番デバイス”として人気があります。今回は、GPIO本数を節約できる 4ビットパラレルモード を使い、MicroPythonだけで Pico W に接続して文字を表示させる方法を紹介します。電源と数本の信号線を結ぶだけで、温度センサーの読み取り値やデバッグメッセージを手元の液晶にサッと映し出せるようになります。

HD44780コンパチブルとは？

HD44780コンパチブル とは、もともと 日立製のHD44780 というキャラクタ液晶コントローラIC（LCDコントローラ）の仕様や命令セットと互換性のあるディスプレイモジュールを指します。

このコントローラは

  • 最大80文字分の表示メモリ（DDRAM）

  • カーソル制御やスクロール機能

  • 英数字・記号などのフォント（ROM内蔵）

  • 4ビット／8ビットのパラレル通信インターフェース

といった機能を搭載しており、**LCD表示の「業界標準」**として非常に広く使われています。

「HD44780コンパチブル」という表現は、
➡ 他メーカー製であっても HD44780と同じ命令セットと制御方法で動作する 液晶モジュールであることを意味します。

たとえば、AIP31066やST7066UなどはHD44780互換品として知られており、ほぼ同じコードで制御できます。

✅ 要点まとめ

  • HD44780 = キャラクタLCD用の定番コントローラIC

  • コンパチブル = 命令セットや動作が互換の他社製品

  • メリット = ライブラリやサンプルが豊富で扱いやすい

このため、Raspberry Pi PicoやArduinoなどで使うキャラクタLCDの多くは「HD44780コンパチブル」です。

回路

ソースコード

from machine import Pin
from time import sleep, sleep_ms, sleep_us

# LCDピン設定
LCD_RS = Pin(2, Pin.OUT)
LCD_EN = Pin(3, Pin.OUT)
LCD_D4 = Pin(4, Pin.OUT)
LCD_D5 = Pin(5, Pin.OUT)
LCD_D6 = Pin(6, Pin.OUT)
LCD_D7 = Pin(7, Pin.OUT)

def lcd_strobe():
    LCD_EN.value(1)
    sleep_us(1)
    LCD_EN.value(0)
    sleep_us(1)

def lcd_write4bits(value):
    LCD_D4.value((value >> 0) & 0x01)
    LCD_D5.value((value >> 1) & 0x01)
    LCD_D6.value((value >> 2) & 0x01)
    LCD_D7.value((value >> 3) & 0x01)
    lcd_strobe()

def lcd_write(value, rs_mode):
    LCD_RS.value(rs_mode)
    lcd_write4bits(value >> 4)  # 上位4ビット
    lcd_write4bits(value & 0x0F)  # 下位4ビット
    sleep_us(40)

def lcd_command(cmd):
    lcd_write(cmd, 0)

def lcd_putch(ch):
    lcd_write(ord(ch), 1)

def lcd_puts(s):
    for ch in s:
        lcd_putch(ch)

def lcd_clear():
    lcd_command(0x01)
    sleep_ms(2)

def lcd_locate(row, col):
    addr = col + (0x40 if row == 1 else 0x00)
    lcd_command(0x80 | addr)

def lcd_init():
    sleep_ms(15)
    lcd_write4bits(0x03)
    sleep_ms(5)
    lcd_write4bits(0x03)
    sleep_us(150)
    lcd_write4bits(0x03)
    sleep_us(150)
    lcd_write4bits(0x02)
    sleep_us(150)

    lcd_command(0x28)  # 4bit, 2行, 5x8ドット
    lcd_command(0x0C)  # 表示ON, カーソルOFF, 点滅OFF
    lcd_clear()
    lcd_command(0x06)  # エントリーモード：右移動

# ==== 実行部 ====
lcd_init()
lcd_locate(0, 0)
lcd_puts("Hello World!!")

lcd_locate(1, 0)
lcd_puts("RaspberryPIPicoW")


◆処理の流れ

⚙️ GPIO初期化

　　Pin クラスで RS/EN/D4–D7 をすべて出力モードに設定し、LCD と接続する準備を整えます。

⏱️ 電源投入後ウェイト

　　sleep_ms(15) で電源安定を待機（データシート推奨値）。

🔄 4ビットモードへの切替シーケンス

　　0x03 → 0x03 → 0x03 → 0x02 を上位4 bitずつ送り、LCD を 8 bit → 4 bit モードへ遷移させます。

🖥️ 機能設定 (Function Set)

　　0x28 = 4bit + 2行表示 + 5×8ドットフォントを確定。

🌟 表示制御 (Display ON/OFF)

　　0x0C で表示 ON・カーソル OFF・点滅 OFF を設定。

🧹 ディスプレイクリア

　　0x01 を発行し、全表示を消去してカーソルを (0,0) に戻します（約 1.64 ms 待機）。

➡️ エントリモード設定

　　0x06 で “文字を書いたらカーソルを右へ” の自動インクリメント動作を有効化。

📍 1 行目にカーソル移動

　　lcd_locate(0, 0) でアドレス 0x00 を指定し、先頭へ。

✍️ 「Hello World!!」表示

　　1 文字ずつ lcd_putch() でデータを書き込み。

📍 2 行目にカーソル移動

　　lcd_locate(1, 0) でアドレス 0x40 を指定（2 行目先頭）。

✍️ 「RaspberryPIPicoW」表示

　　同様に文字列を書き込み、スクリプト完了！


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