Direwolf LCD显示屏

博主在之前文章《Direwolf日志输出》中提到了如何存储并展示Direwolf接收到的APRS信标，虽然很详细，但是查看起来有些繁琐，得Shell登录到主机然后运行命令查看。而我们不会一直在电脑旁边，如果外接一个显示屏就能解决这个问题，想看时瞄一眼。那么问题又来了，屏幕要连接主机，主机一般放在角落（博主直接丢窗外电箱里了），要么挪主机要么引线，很麻烦。

如果有一个不用连数据线而且简单醒目的显示屏，势必能解决上述所有痛点。

本文要分享的网络LCD屏就是为此而生，硬件和软件部分由本地热心HAM开发，博主参与测试并整理资料，先来看看效果吧。

LCD2004屏最多可以同时显示Direwolf最近收到的四个APRS信标，星号表示中继转发，并附带接收时间。

 

也可以只列出最近收到的两个APRS信标，额外附带方位和距离信息。

 

有LCD2004和LCD1602两种

使用一块ESP32 C3开发板、一块I2C转换板，还有主角底板。

 

原理

ESP32 C3小巧廉价还带WiFi，是主控的不二之选，通过无线网络接收Direwolf主机输出的APRS信息内容；

I2C转接板实现背光和对比度控制，还能减少ESP32 C3的GPIO占用；

底板将LCD屏、主控板和转换板连接，并提供：按键、蜂鸣器、供电切换、串口引出、多屏并联等扩展焊盘。

Direwolf所在主机运行软件并作简单配置即可将接收到的APRS信标通过网络推送给LCD屏显示。

话不多说我们开搞！

 

打板

底板由本地电子大佬绘制，有单屏LCD1602、双屏LCD1602、三屏LCD602、LCD2004几种，下载图纸去嘉立创下单(BaiPiao)即可。

 

组装

转换板的I2C针脚弯折后焊在底板上，还有LCD屏也焊上。

背光灯针脚弯折后焊在底板上，底板上有两个地方需要短接，其中一个根据所买LCD屏的供电电压选择3.3v或5v。

如果是LCD1602底板的话，ESP32 C3适当抬高一些，否则I2C转接板会挡住Type-C口导致电源头难以插入，下面的四针串口可以顺便焊上，方便以后串口独立调试。

 

固件

ESP32 C3固件由本地HAM开发

固件可以使用Flash Download Tools刷入

刷完固件后重启，用手机搜索连接“ESP_XXXX”名称热点，浏览器输入192.168.4.1进入WebUI配置WiFi。

成功连入家中WiFi后ESP32会分别打开TCP的4418端口和UDP的4419端口，用于接收外部程序传入的指令（此处以Linux命令向UDP端口传入“LCD_0000123”指令为例）：

echo "LCD_0000123" > /dev/udp/192.168.8.105/4419
printf "LCD_0000123\n" | nc -u 192.168.8.105 4419 -w 0

目前支持指令如下：

SYS_W		#清理wifi配置，并重启。但是似乎没有卵用。

SYS_T0		#开启数据转发
SYS_T1		#关闭数据转发
#系统默认关闭转发，打开后。串口收到的数据会转发到TCP。TCP收到的数据会转发到串口。UDP收到的数据会转发给TCP和串口。

I2C_D03		#更新I2C的SDA引脚为3号引脚，必须是2位。如：03或者15。前提是你的ESP32引脚支持。
I2C_C04		#更新I2C的SCL引脚为4号引脚，必须是2位。如：04或者16。前提是你的ESP32引脚支持。

#使用I2C协议驱动屏幕，最多可以支持16个屏幕，编号0-f。
#如果不使用某个屏幕，就把屏幕地址设置为0，这样系统就不会初始化这个屏幕。节省启动时间。

LCD_*000123	#在第*个屏幕，第1行第1个位置开始，显示123。屏幕坐标横纵都是从0开始。列必须是2位，不足前面补零，行必须是1位。*代表要操作的屏幕编号，0-f。
LCD_0000123	#在第0个屏幕，第1行第1个位置开始，显示123。屏幕坐标横纵都是从0开始。列必须是2位，不足前面补零，行必须是1位。
LCD_c103123	#在第12个屏幕，第4行第10个位置开始，显示123。屏幕坐标横纵都是从0开始。列必须是2位，不足前面补零，行必须是1位。
LCD_*		#清屏。*代表要操作的屏幕编号，0-f。

LCD_*A63	#设置LCD屏幕I2C地址为十进制的63（只支持十进制，十六进制需要换算一下，而且必须为2位地址不足为个位数的前面补0。如LCD_A01）。还有个常见地址是：lcd_a39。*代表要操作的屏幕编号，0-f。（重启生效）
LCD_*C20	#设置屏幕列数为20。设置为16使用：lcd_c16。*代表要操作的屏幕编号，0-f。列必须是2位，不足前面补零。（重启生效）
LCD_*R4		#设置屏幕行数位4。设置为2使用：lcd_r2。*代表要操作的屏幕编号，0-f。（重启生效）
#这三个一般就是换了屏幕，或者2004换1602的时候用。参数断电保存。

LCD_*B0		#关灯。*代表要操作的屏幕编号，0-f。这个指令控制背光，使用的是8574芯片控制，经过测试不好使，有时候灭了，发个指令就又凉了。不建议使用此指令。
LCD_*B1		#开灯。*代表要操作的屏幕编号，0-f。这个指令控制背光，使用的是8574芯片控制，经过测试不好使，有时候灭了，发个指令就又凉了。不建议使用此指令。
#默认关灯。开关灯状态断电不保存。

LCD_*D0		#关灯，并且断电重启后默认关灯。*代表要操作的屏幕编号，0-f。（重启生效）。这个指令控制背光，使用的是8574芯片控制，经过测试不好使，有时候灭了，发个指令就又凉了。不建议使用此指令。
LCD_*D1		#开灯，并且断电重启后默认开灯。*代表要操作的屏幕编号，0-f。（重启生效）。这个指令控制背光，使用的是8574芯片控制，经过测试不好使，有时候灭了，发个指令就又凉了。不建议使用此指令。
#除非为了更改断电重启后默认开关灯状态，否则开关灯使用LCD_B指令。

LCD_*F0		#屏幕背光灯闪3闪，最后息屏。*代表要操作的屏幕编号，0-f。由于ESP32-C3是单核。不建议使用此指令。这个指令控制背光，使用的是8574芯片控制，经过测试不好使，有时候灭了，发个指令就又凉了。不建议使用此指令。
LCD_*F1		#屏幕背光灯闪3闪，最后亮屏。*代表要操作的屏幕编号，0-f。由于ESP32-C3是单核。不建议使用此指令。这个指令控制背光，使用的是8574芯片控制，经过测试不好使，有时候灭了，发个指令就又凉了。不建议使用此指令。

LCD_P01		#设置屏幕背光控制GIO引脚。但是由于引脚驱动能力有限，要是驱动电压不够，或者连接的屏幕过多电流不足导致背光不够亮，建议外加三极管增大驱动电流。（重启生效）可以将控制背光的跳线帽去掉，然后将靠近屏幕排针旁边的那个引脚连接这里设置的引脚。需要控制那个屏幕，就连接那个屏幕。
LCD_*B*、LCD_*D*、LCD_*F*   #这三个指令控制背光，使用的是8574芯片控制，经过测试不好使，有时候灭了，发个指令就又凉了。所有才用单片机GIO控制。

LCD_G1		#设置屏幕背光控制引脚高电平（背光亮）；
LCD_G0		#设置屏幕背光控制引脚低电平（背光灭）；

LCD_H1		#设置屏幕背光控制引脚开机默认高电平（背光亮）；（重启生效）
LCD_H0		#设置屏幕背光控制引脚开机默认低电平（背光灭）；（重启生效）

LCD_I0		#LCD_PXX指令设置的GIO连接的屏幕背光灯闪3闪，最后息屏。由于ESP32-C3是单核。不建议使用此指令。
LCD_I1		#LCD_PXX指令设置的GIO连接的屏幕背光灯闪3闪，最后亮屏。由于ESP32-C3是单核。不建议使用此指令。

BEEP_P07	#设置蜂鸣器控制GIO引脚。（重启生效）
BEEP_F		#BEEP_PXX指令设置的GIO连接的蜂鸣器响三声。由于ESP32-C3是单核。不建议使用此指令。
BEEP_B1		#BEEP_PXX指令设置的GIO高电平，连接的蜂鸣器响。
BEEP_B0		#BEEP_PXX指令设置的GIO低电平，连接的蜂鸣器不响。

如果屏幕没有反应可能是因为不同I2C转接板芯片的总线地址不同，PCF8674AT芯片的默认地址为0x3f（十进制63），PCF8674T芯片的默认地址为0x27（十进制39），可以在Direwolf主机上使用如下命令更改：

echo "LCD_0A39" > /dev/udp/192.168.8.105/4419

 

服务

服务软件由本地HAM开发，运行于Direwolf所在主机，注意Direwolf配置文件加入如下行打开KISS端口，这样服务才能读取，此前博文《Direwolf手动发射功能》中有提到。

KISSPORT 8001

因为服务是Java程序，所以要先安装JDK 1.8环境，可以直接查找安装官网源的openjdk：

apt-cache search openjdk
sudo apt-get install openjdk-8-jdk

或者下载.gz包解压并配置环境变量，不同的Linux系统安装方式和命令各不相同，这里就不详细阐述了，可以自行百度。

下载服务Jar包，创建“application.yml”配置文件，内容主要是如何从Direwolf获取数据、处理数据、发送给屏幕，根据自身情况配置。

server:
  #WEB接口便配一个用不到的端口
  port: 8800
#本站的经纬度，主要用于计算收到的信标方位
location:
  #纬度，十进制。北纬为为正，南纬为负。
  lat: 34.250188
  #经度，十进制。东经为正，西经为负；
  long: 108.908888
#对接Direwolf的kiss端口配置
kiss:
  #是否启用
  enable: true
  #kissutil命令的位置，linux如果安装了Direwolf一般都有这个命令
  util: kissutil
  #Windows的格式
  #util: D:\\IDEA\\direwolf-lcd\\kissutil.exe
  #要连接的Direwolf的IP，如果是本机用localhost
  host: 192.168.8.105
  #要连接Direwolf的KISS端口，默认8001
  port: 8001
  #内存缓存信标数量。一般10就够了，不要超过99。
  cache: 10
#解码相关
decode:
  #decode_aprs的位置，#linux如果安装了惧狼一般都有这个命令
  aprs: decode_aprs
  #Windows的格式
  #aprs: D:\\IDEA\\direwolf-lcd\\decode_aprs.exe
  #缓存文件位置，数据量不大，放内存中很合适，不用来回写磁盘。
  temp: /dev/shm/aprs_lcd_decode.txt
  #Windows的格式
  #D:\\IDEA\\direwolf-lcd\\aprs_lcd_decode.txt
#LCD屏幕配置，一般来说，TCP和UDP使用一个就好了。优先使用UDP
lcd:
  # 一个WIFI屏可以连16个屏幕。这里配置屏幕的ID。只支持LCD2004屏
  # 主屏下标。取值范围：0-f
  main-index: 0
  # 副屏下标。取值范围：0-f。为-1表示不使用
  sub-index: 1
  # 显示类型。
  # 1为主屏显示4个呼号和时间，副屏显示主屏">"指向的信标信息。
  # 2为主屏第一行显示呼号时间，第二行显示速度方位距离。主副屏以此类推。
  type: 2
  tcp:
    #是否启用，测试的时候可以关闭
    enable: false
    #要连接的LCD的ip
    host: 192.168.8.105
    #要连接的LCD的端口，默认4418
    port: 4418
  udp:
    #是否启用，测试的时候可以关闭
    enable: true
    #要连接的LCD的ip
    host: 192.168.8.105
    #要连接的LCD的端口，默认4419
    port: 4419
#提醒设置
alert:
  #需要提醒的呼号，不要带SSID，用“,”间隔
  call-sign: BG9AAA,BG9BBB,BG9CCC
  #使用LCD背光提醒，收到指定的呼号，背光常亮10秒。但是是需要LCD使用GIO控制的屏幕背光
  #建议平时就默认背光关闭（需要配置屏幕，使用LCD_H0指令），有基友信标亮10秒。
  lcd-bg:
    #是否启用
    enable: true
    # 提醒完毕后背光是关闭还是开启。0：关闭，1开启（建议0关闭）
    end: 0
  #蜂鸣器哔哔哔
  beep:
    #蜂鸣器响几声取值范围0-3。0表示关闭。建议响一声。
    count: 1
    #一般来说，晚上关了
    # 几点开始
    start: 8
    #几点结束
    end: 23

最后运行服务Jar包并指定配置文件

nohup /root/jre/bin/java -jar /root/direwolf-lcd.jar --spring.config.location=file:/root/application.yml > /dev/null &

到此为止就完成了，Direwolf收到信标时KISS端口输出，服务读取KISS端口数据进行处理后通过TCP或UDP发给ESP32 C3，最终在LCD屏上显示。

 

总结

项目名称暂时命名为“TCP_UDP_IIC_LCD”，原本是为Direwolf而生，但开发过程中逐渐发现其优点和用途远不止这些。

首先，通过网络被动接收命令的方式很灵活，我们可以不局限于局域网内，通过外网映射和N2N等方式来远程显示。

其次，TCP UDP串口命令格式非常简单，文中使用Java服务器收集信息处理并发送，而我们还可以使用更简单的Python、乃至Shell脚本，这样开发难度会变得更低，可运行平台变得更多，应用场景也更广。

再次，一块ESP32 C3最多可以带16块不同I2C地址的LCD屏，通过底板四周的扩展焊盘可以实现矩阵形式显示，展示更多内容。

最后，感谢本地HAM的努力和持续开发，固件支持的串口命令还在不断增加，让我们发现更多的应用场景、打造更炫酷的显示效果。