OLED を Raspberry Pi のコンソールにするのバックアップ(No.147)

概要 †

RaspBerry Pi に I2C 接続の単色 128*64 ドットの OLED(有機 EL) ディスプレイを接続して、コンソール画面(CTRL+ALT+F1 を押したときの画面)を表示するディスプレイとして使う手順です。RaspBerry Pi 本体に接続した USB キーボードから 16x8 文字表示のコンソールにログインして、シェル上で操作できます。

動画 oled01.mpg (Twitter の動画)
機種: RaspberryPi(Model-B, Model-B+)で動作確認
OS
- Linux pi 4.1.13+ #826 PREEMPT Fri Nov 13 20:13:22 GMT 2015 armv6l GNU/Linux
  - NOOBS v1.5.0, v1.9.2 でインストール
- Linux raspberrypi 4.4.34+ #930 Wed Nov 23 15:12:30 GMT 2016 armv6l GNU/Linux
  - Raspbian Jessie Lite Release date: 2017-01-11

OLED(有機 EL) ディスプレイ: SSD1306 制御の製品(4ピン, I2C インタフェースのもの, I2C スレーブアドレス=3CH[1bit左シフトして78Hと表記される場合もあり])
- Aitendo1 Aitendo2
- Amazon

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動作 †

CTRL+ALT+F1 で表示されるコンソールが有機 EL ディスプレイに表示されます。解像度は128*64になります。同時に HDMI にも出力されます
CTRL+ALT+F2 以降のコンソールは通常通り使用できます。X Window も通常通りです。こちらに切り替えている間は有機 EL ディスプレイには表示されません

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設定 †

自動設定スクリプト Install.sh を書きました。oled.zip に含まれています。"sh Install.sh" を実行すると下記の (2)-(7) が自動で行われます。ただし「(4)I2Cの有効化」は別途手動で行う必要があります。

(1) 配線

RaspberryPi の I2C 出力と OLED ディスプレイを結線する(4本)
- 参考ページ: Raspberry PiでI2C接続の128×64 OLEDに日本語を表示(美咲フォント)

(2) oled コマンド(VRAM の内容を I2C に繰り返し出力するオリジナルプログラム)を /bin/oled に置いて実行パーミションを付ける

oled.zip

# cp oled /bin/oled
# chmod a+x /bin/oled

(3) 8dot フォント(alt-8x8 他)をインストール

# export DEBIAN_FRONTEND=noninteractive
# apt-get install console-data

フォントファイルが /usr/share/consolefonts に追加される
ここでキーボードの設定もできる

(4) I2C の有効化

# raspi-config

メニューから "Advenced Options" → "I2C" を選択して有効化
ここで "4 Internationalisation Options" メニューから日本語キーボードの設定もできる
再起動

(5) 解像度の追加

/etc/fb.modes を編集して、末尾に下記の行を追加

mode "128x64-60"
    # D: 25.175 MHz, H: 31.469 kHz, V: 59.94 Hz
    geometry 128 64 128 64 8
    timings 39722 48 16 33 10 96 2
endmode

(6) oled サービスの追加

/etc/systemd/system/oled.service を新規作成して下記の内容を入力

[Unit]
Description = oled daemon
After = multi-user.target
# After=display-manager.service
[Service]
ExecStartPre=/bin/bash -c "/bin/sleep 15; /bin/chvt 1; /bin/fbset '128x64-60'; /bin/setfont 'alt-8x8'; export TERM=linux; setterm -blank 0 > /dev/tty1"
ExecStopPost=/bin/bash -c "/bin/fbset '800x600-60'; /bin/setfont 'default8x16'"
ExecStart = /bin/oled
Restart = always
Type = simple
[Install]
WantedBy = multi-user.target

(7) OS 起動時にサービスを開始するように指定

# systemctl enable oled

を実行する(不要になったら systemctl disable oled で無効化できる)。

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補足 †

自動設定スクリプト Install.sh を書きました。oled.zip に含まれています。"sh Install.sh" を実行すると上記の (2)-(7) が自動で行われます。ただし「(4)I2Cの有効化」は別途手動で行う必要があります。
~~サービスを停止しても X-Window の解像度が 128*64 のままで、本来の解像度に戻りません。解決方法が分かる方がいましたら教えてください~~
- 原理を正確に把握していませんが、上記 (6) の /etc/systemd/system/oled.service ファイルの [Unit] セクションに "After = multi-user.target" を追加し、ExecStartPre に /bin/sleep 15 を追加してスリープを入れることで希望通りの動作になりました。すなわち、通常は本来の解像度で X Window を使うことができ、本体に接続した USB キーボードで CTRL+ALT+F1 を押したときだけ、解像度 128*64 のコンソール1が有機 EL ディスプレイに表示されます。その後 CTRL+ALT+F7 を押すと X Window に戻ります。
手動でのサービスの停止と再開
```
# service oled stop
```
でサービスが停止し、有機 EL ディスプレイが更新されなくなり、コンソール1の解像度が 800*600 になります。
```
# service oled start
```
でサービスを再開します。
I2C　スレーブアドレスが 3CH(78H) 以外のディスプレイを使う場合はソースファイルoled.c 中の定数 OLED_ADDR を修正して再コンパイルが必要です(gcc -o oled oled.c)
CPU 負荷を軽減するために、1フレーム表示ごとに 100ms のウェイトを入れています(10fps程度?)。top コマンドで表示される oled コマンドの CPU 負荷は 1～2% になっています。

/etc/rsyslog.conf の末尾を次のように編集すると、システムログを OLED ディスプレイに表示させることができます。

旧: xconsole に出力

daemon.*;mail.*;\
        news.err;\
        *.=debug;*.=info;\
        *.=notice;*.=warn       |/dev/xconsole

新: OLED(/dev/tty1) に出力

daemon.*;mail.*;\
        news.err;\
        *.=debug;*.=info;\
        *.=notice;*.=warn       |/dev/tty1 ←この行を修正

「(6) oled サービスの追加」の "export TERM=linux; setterm -blank 0 > /dev/tty1" の部分は、ディスプレイの省電力機能を無効にするためのものです。これを付けなければ、一定時間(600秒)の無操作でディスプレイ表示が OFF になります。その場合 USB キーボードのキーを押せば再度表示されます。
下記のコマンドでカーソルが非表示になります
```
# setterm -cursor off > /dev/tty1
```

日本語キーボードを使うには
```
# loadkeys jp106 
```

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ダウンロード †

oled.zip

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