TestMate 這樣玩 (I)：LED & OLED

作者：Jack (吳致佑)

愛文西門科技系統應用工程師

　　本文要跟大家分享我自己在使用 TestMate 上的一些小應用，文中範例所選擇的開發板是很受大家歡迎的 Raspberry Pi（RPi）。當然，你也可以搭配自己喜歡的開發板使用。範例的材料如下：

硬體：Raspberry Pi 3 Model B（ 1 片）、TestMate（ 1 片）、杜邦線（ 10 條）
軟體：onoff、oled-i2c-bus、i2c-bus、oled-font-5x7

我們將透過 Node.js 來操作板子上的 GPIO，當然你也可以透過 /sys/class/gpio 或使用 C 語言做檔案操作來進行 GPIO 的控制。這裡就用我習慣的 Node.js 來做演示，透由 GPIO 和 I2C 的控制來操作 TestMate 上的 LED 及 OLED 螢幕。就讓我們開始吧～首先，我們需要在 Pi 上先安裝 Node.js。

一、安裝 Node.js

1. 透過 SSH 登入 RPi 後，將系統套件更新到最新。

$ sudo apt-get update

$ sudo apt-get upgrade

2. 透過 curl 指令下載 Node.js v8.x 之後的最新版本。

$ curl -sL https://deb.nodesource.com/setup_8.x | sudo -E bash -

3. 完成後輸入以下指令安裝 Node.js。

$ sudo apt-get install -y nodejs

4. 最後查詢 Node.js 版本號，來確認是否安裝成功。

$ node -v

二、TestMate LED 示範

　　這裡我們要介紹如何使用 Node.js 控制 RPi 上的 GPIO 來點亮 TestMate 的 LED。TestMate 共有 8 顆 LED 燈，分別有綠、黃、橘、紅，四種顏色。LED1 至 LED4 為 pull-down LED，高電位動作（Active High）；LED5 至 LED8 為 pull-up LED，低電位動作（Active Low）。範例中將使用 npm 上較熱門的 onoff 模組來開發。

2.1 硬體配置

　　如下圖所示，TestMate 上的 LEDs 均已經接上 4.7 kΩ 的偏壓限流電阻。因此，我們可以用杜邦線將 RPi 上的 GPIO 和 TestMate 腳位直接連接起來就可以使用 LED 了。假如你突然需要用 LED 當測試元件，而手邊又沒有麵包板或合適的電阻，手邊有一片 TestMate 就可立馬解決問題。

2.2 撰寫範例程式：led.js

1. 建立資料夾以及 led.js 檔案。

$ mkdir testmate && cd testmate

/testmate$ touch led.js

2. 接著初始化專案，並使用 npm install 安裝 onoff 模組。

/testmate$ npm init

/testmate$ npm install onoff --save

3. 接著撰寫 led.js 測試程式碼如下：

var Gpio = require('onoff').Gpio;
var led1 = new Gpio(4,  'out'),
    led2 = new Gpio(17, 'out'),
    led3 = new Gpio(27, 'out'),
    led4 = new Gpio(22, 'out'),
    led5 = new Gpio(5,  'out', { activeLow: true }),
    led6 = new Gpio(6,  'out', { activeLow: true }),
    led7 = new Gpio(13, 'out', { activeLow: true }),
    led8 = new Gpio(19, 'out', { activeLow: true });

var leds = [ led1, led2, led3, led4, led5, led6, led7, led8 ];
var indexCount = 0,
    dir = "up";

setInterval(function () {
  leds.forEach(function(led) {
    led.writeSync(1);
  });

  leds[indexCount].writeSync(0); 

  if (dir === 'up') {
    indexCount++;
    if (indexCount == 7)
      dir = 'down';
  } else if (dir === 'down') {
    indexCount--;
    if (indexCount == 0)
      dir = 'up';
  }
}, 200);

4. 完成後儲存，然後輸入以下指令執行程式。

/testmate$ node led.js

如果正常運作，你會看到 LED 會像下圖這樣就跑起來了：

三、TestMate OLED 示範

　　TestMate 上的 OLED 螢幕是很常見的 0.96 吋 (128x64) 顯示器，它的驅動 IC 型號為新款的 SSD1315，其功能與舊款 SSD1306 相容，走 I2C 控制介面，相關文件在網路上也很容易找到。這裡選擇的 npm 套件是可以直接控制 SSD1306 的 oled-i2c-bus 模組。

3.1 硬體配置

Note：透過 RPi 控制 TestMate OLED，需將 R11 電阻改為 0 歐姆或短路，如下圖。

3.2 啟用 I2C 功能

　　預設情況下 RPi 的 I2C 功能是關閉的，所以在使用 I2C 之前需要先將這個功能啟用。

1. 在終端機輸入以下指令進入 Software Configuration Tool 的設定畫面。

$ sudo raspi-config

2. 進入設定畫面後，選擇 5 Interfacing Options，按下 Enter 鍵。

3. 接著選擇 P5 I2C，按下 Enter 鍵。

4. 選擇 <Yes>，按下 Enter 鍵。

3.3 撰寫範例程式：olde.js

1. 建立 oled.js 檔案。

/testmate$ touch oled.js

2. 安裝 oled-i2c-bus、i2c-bus 及 oled-font-5x7 模組。

/testmate$ npm install oled-i2c-bus i2c-bus oled-font-5x7 --save

3. 編輯 oled.js 程式碼。

var i2c = require('i2c-bus'),
    Oled = require('oled-i2c-bus'),
    font = require('oled-font-5x7');

var opts = {
    width: 128,
    height: 64,
    address: 0x3C
};

var i2cBus = i2c.openSync(1),
    oled = new Oled(i2cBus, opts);

oled.setCursor(20, 5);
oled.writeString(font, 2, 'Happy', 1, true);
oled.setCursor(20, 25);
oled.writeString(font, 2, 'New Year', 1, true);
oled.setCursor(20, 45);
oled.writeString(font, 2, '2019!', 1, true);

oled.startScroll('left', 0, 15);