Linuxコントロール用小型端末


はじめに

常時稼働のLinuxサーバーを使って音楽を聴いたりするために,以前「USB接続カラーグラフィックLCDによる自宅サーバの活用」でグラフィックLCDとスイッチでLinuxをコントロールできるようにしましたが,見栄えがいまいちだったので「カラーグラフィックLCDを使用したLinux用小型端末」を作りましたが,数年間使用してLCDが故障したのでAndroid Watchに自作のプログラムを入れて使っていましたが,それもバッテリーの寿命が来て動かなくなってしまいました.そこで,4代目となるものを作成することにしました.できるだけ長く使えるように未使用時はスリープ状態に入ってLCDの電源をオフにするようにしました.またこれまで作成した端末はLinux側でフォント情報を持ちビットマップをLCDに転送する構成にしたため,ハードウェアはシンプルである一方でLinux側に専用のドライバが必要でしたが,今回はLinux側からは単純なRS-232C接続(USB CDC)の端末として見えてドライバー等は一切必要のない構成としました.

ハードウェアとソフトウェア

マイコンには,USB端子を持ちSTM32を搭載したBlue Pillを使いArduinoでファームウェアの開発を行いました.LCDには,ST7789というコントローラーを搭載し1.3インチと小型ながら240x240と解像度の高いものを使いました.このくらい解像度があると16x16ドットの漢字フォントを使いたいですが,フォントをBluepillに乗せるにはフラッシュROMの容量が足りないので,日本語フォントROMのGT20L16J1Yを使いました.回路の構成は簡単なので,回路図は書かずに下記の端子間の結線を空中配線で行いました.

Blue Pill:G LCD:GND
Blue Pill:A1 LCD:VCC
Blue Pill:A5 (SCK1) LCD:SCL
Blue Pill:A7 (MOSI1) LCD:SDA
Blue Pill:A3 LCD:RES
Blue Pill:A6 (MISO1) LCD:DUMMY
Blue Pill:A2 LCD:DC
Blue Pill:B13 (SCK2) ROM:SCLK (1)
Blue Pill:G ROM:GND (2)
Blue Pill:B12 (SS2) ROM:CS# (3)
Blue Pill:A8 ROM:VCC (4)
Blue Pill:B14 (MISO2) ROM:SO (5)
Blue Pill:B15 (MOSI2) ROM:SI (6)
Blue Pill:B4 Switch:0 (右)
Blue Pill:B5 Switch:1
Blue Pill:B6 Switch:2
Blue Pill:B7 Switch:3 (左)

漢字フォントROMの都合のため,この端末の入力文字コードはEUC-JPとしました.Linux側では多くの場合UTF-8を使いたいので,cocotを使ってLinuxのプロセスと端末間で文字コードの変換を行います.この端末は以下のエスケープシーケンスを認識することができます.

エスケープシーケンス 機能
\x01 x カーソルのx座標を(x - 32)に設定.
\x02 y カーソルのy座標を(y - 32)に設定.
\x03 c 文字色を(c - 32)に設定.
\x04 c 背景色を(c - 32)に設定.
\x11 k 1番目のキーが押された時に送信する文字をkに設定(デフォルトは'h').
\x12 k 2番目のキーが押された時に送信する文字をkに設定(デフォルトは'j').
\x13 k 3番目のキーが押された時に送信する文字をkに設定(デフォルトは'k').
\x14 k 4番目のキーが押された時に送信する文字をkに設定(デフォルトは'l').
\x07 (^G) 1行上に移動する(逆ラインフィード)
\x08 (^H) 直前に1文字を消す(バックスペース).
\x0a (^J) 1行下に移動する(ラインフィード).
\x0b (^K) カーソル位置から行末までを削除する.
\x0d (^M) 行頭へ移動する(キャリッジリターン).
\x0e (^N) カーソル位置から最終行の行末までを削除する.

今回作った端末は,ボタンを押すと文字コードが出力されて,文字コードが入力されるとそれをLCDに出力するという一般的な端末として動作するので,Linux上ではagettyでこの端末を待ち受けて自作のファイルマネージャーをシェルとして起動するように設定しました.このファイルマネージャーは以前作ったものを少し改良しました.ケースは3Dプリンターで作成しました.

基板(表)
基板(裏)
ケースに収めた状態

ソフトウェア


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2020-01 制作
2020-03-15 ページ作成
T. Nakagawa