Display-O-Tron HAT by Pimoroni
2026.05.04
今回はPIMORONIのDisplay-O-Tron HATで遊んでみました。
Display-O-Tron HATはラズベリーパイ用の帽子で、16文字3行のキャラクタLCD、6つの区画を持つRGBバックライト、6個のタッチセンサー機能を持っています。
Display-O-Tron HAT
- 16x3キャラクタLCD
- 6ゾーンxRGBバックライト：SN3218 LEDマトリックスドライバチップ搭載
- 6x静電容量式のタッチパッド：CAP1166静電容量式タッチドライバチップ搭載
製品はすでにディスコンで販売元にはすでに在庫もないのですが、2026年4月の段階では秋月電子でお安く購入できます。
●RGBバックライト
SN3218は、18チャンネル・8ビット PWM LED ドライバです。
Display-O-Tronは、RGBバックライトを実装しており、18チャンネル/RGB3色=6区画のLEDになっています。
6つの区画は縦に6分割されています。
同時に6種類のカラーが使えるとはいえ、文字色は黒のみなので、バックライトの恩恵が激減しています。
●文字表示およびタッチセンサ
文字表示はSPIにより制御されます。
静電容量式タッチセンサーには、CAP1166、6チャンネルドライバICが使用されています。
●Pinout
ラズベリーパイに被せた際に使用されるソケットは下記の通りです。
Display-o-Tron HAT at Raspberry Pi GPIO Pinout
Display-o-Tron HAT uses both SPI and I2c to drive the LCD display, back-light and touch.
However both of these buses can be shared with other devices.
- Needs 5v and 3v3 power
- Uses 7 GPIO pins
- Communication over SPI
- Communication over I2C
- 0x54: sn3218
- 0x2c: cap1166
Raspberry Piに被せて、提供されているPython Libraryを使うだけでは面白くありません。
そこで、ESP32に繋いで柔軟な使い方を考えてみました、
| DISPLAY-O-TRON | | QT-Py ESP32S2 |
| 3v3 Power 1 | -- | 3V |
| 5v Power 2 | -- | 5V |
| I2C1 SDA 3 | -- | SDA |
| I2C1 SCL 5 | -- | SCL |
| Ground 6 | -- | GND |
| SPI0 MOSI 19 | -- | MO |
| LCD Register Select 22 | -- | A3 |
| SPI0 SCLK 23 | -- | SCK |
| LCD Chip Select 24 | -- | A2 |
| LCD Reset 32 | -- | A0 |
|
|
ESP32をDIAPLAY-O-TRONのソケットに接続する際に使用する拡張基板です。
2×20(40P)ピンヘッダーを2個はんだ付けします。
これでテスト準備完了です。
●プログラミング
ラズベリーパイに被せて使用する際に、Pythonコードが提供されていますが、今回はESP32で使用するので、Arduino用コードを利用します。
サンプルコード RogueM/rogue-labs
このコードで必要となるライブラリは下記の通りです。
SN3218ライブラリ pimoroni/pimoroni_arduino_sn3218
- sn3218.cpp
- sn3218.h
DogLcdライブラリ wayoda/DogLcd
- src -> DogLcd.cpp
- src -> DogLcd.h
SN3218 18チャンネル・8ビット PWM LEDドライバのコード要点
sn3218.begin(); // start sn3218 register access
sn3218.enable_leds(SN3218_CH_ALL); // enable all channels for access
sn3218.set( 0, 0x02); // Blue
sn3218.set( 1, 0x16); // Green
sn3218.set( 2, 0x04); // Red
sn3218.set( 3, 0x16); // Blue
sn3218.set( 4, 0x02); // Green
sn3218.set( 5, 0x04); // Red
～～～～～～
sn3218.set(15, 0x04); // Blue
sn3218.set(16, 0x02); // Green
sn3218.set(17, 0x16); // Red
sn3218.update();
DogLCDライブラリのコード要点
DogLcd lcd(MOSI, SCK, A3, A2); // MOSI, SCK, CMD, CS
// set LCD type and default contrast
lcd.begin(DOG_LCD_M163, 0x28, DOG_LCD_VCC_3V3);
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("DISPLAY-O-TRON");
CAP1166静電容量式タッチドライバ用のライブラリが見つからなかったので、以前作成したPIANO HAT用ライブラリを改造しました。
PIANO HATには、CAP1188が2個搭載されています。
CAP1188は、Microchip Technology社が開発した、8チャンネルの静電容量式タッチセンサーICです。
Piano Hat for MIDI
販売元のPIMORONIから提供されているライブラリはPython2用です。
Pythonはライブラリが充実しており、雑誌掲載もコアな仕組みに触れずに済むので多く取り上げらています。
しかし、そのコアな部分を楽しむ主にとってはまったく面白くありません！
また、Pythonでは古いデバイスで動ていたシステムに新機能を追加しようとすると、動作環境を切り分けねばならず、
開発時間短縮どころか、運用管理への高負荷、スタッフの引継ぎ作業での情報欠落によるトラブルに見舞われることになります。
これは、フレームワークに強く依存するJavaでも同様です。
システム設計の美しさを追求するとやはりC言語(派生系のArduinoも同様)は捨てられません。
自作 CAP1166クラスライブラリは下記より取得してください。
CAP1166ライブラリ
#include <Wire.h> // import Wire(i2c) library
#include "sn3218.h" // import SN3218 library
#include <DogLcd.h> // import Dog LCD library
#include "CAP1166.h"
CAP1166 cap1166;
DogLcd lcd(MOSI, SCK, A3, A2); // MOSI, SCK, CMD, CS
void clear_ch_all()
{
for(int i = 0; i < SN3218_NUM_CHANNELS; i++ ) {
sn3218.set(i,0); // reset all LEDs to 0/off
sn3218.update(); // update SN3218 register
}
}
void backlight(uint8_t R, uint8_t G, uint8_t B)
{
for(int i = 0; i < 6; i++ ) {
sn3218.set(i*3, B); // Blue
sn3218.set(i*3+1, G); // Green
sn3218.set(i*3+2, R); // Red
}
sn3218.update();
}
void setup()
{
Wire.begin();
lcd.begin(DOG_LCD_M163, 0x28, DOG_LCD_VCC_3V3); // set LCD type and default contrast
sn3218.begin(); // start sn3218 register access
sn3218.enable_leds(SN3218_CH_ALL); // enable all channels for access
clear_ch_all();
cap1166.begin(&Wire);
lcd.noCursor();
}
void loop()
{
lcd.clear();
if (cap1166.isKey(DISPLAYOTRON_TOP) == (CAP1166_CHANGED | CAP1166_TOUCHED)) {
backlight(0x04,0x16,0x02);
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("DISPLAY-O-TRON");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("DIRECTION: TOP");
lcd.setCursor(0, 2);
lcd.print("R:04 G:16 B:02");
}
if (cap1166.isKey(DISPLAYOTRON_UP) == (CAP1166_CHANGED | CAP1166_TOUCHED)) {
backlight(0x04,0x02,0x16);
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("DISPLAY-O-TRON");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("DIRECTION: UP");
lcd.setCursor(0, 2);
lcd.print("R:04 G:02 B:16");
}
if (cap1166.isKey(DISPLAYOTRON_DOWN) == (CAP1166_CHANGED | CAP1166_TOUCHED)) {
backlight(0x16,0x04,0x02);
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("DISPLAY-O-TRON");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("DIRECTION: DOWN");
lcd.setCursor(0, 2);
lcd.print("R:16 G:04 B:02");
}
if (cap1166.isKey(DISPLAYOTRON_LEFT) == (CAP1166_CHANGED | CAP1166_TOUCHED)) {
backlight(0x16,0x02,0x04);
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("DISPLAY-O-TRON");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("DIRECTION: LEFT");
lcd.setCursor(0, 2);
lcd.print("R:16 G:02 B:04");
}
if (cap1166.isKey(DISPLAYOTRON_CENTER) == (CAP1166_CHANGED | CAP1166_TOUCHED)) {
backlight(0x02,0x16,0x04);
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("DISPLAY-O-TRON");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("DIRECTION: CENTER");
lcd.setCursor(0, 2);
lcd.print("R:02 G:16 B:04");
}
if (cap1166.isKey(DISPLAYOTRON_RIGHT) == (CAP1166_CHANGED | CAP1166_TOUCHED)) {
backlight(0x02,0x04,0x16);
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("DISPLAY-O-TRON");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("DIRECTION: RIGHT");
lcd.setCursor(0, 2);
lcd.print("R:02 G:04 B:16");
}
delay(1000);
}
ソースコードのビルドには、PlatformIOを使用しています。
Arduino開発環境構築 PlatformIO
●動作確認
タッチセンサーを押すたびにバックライトの色と表示文字が変わっています。
●その他活用方法
タッチセンサーのみを利用するのであれば接続は簡素化されます。
| DISPLAY-O-TRON | | QT-Py ESP32S2 |
| 3v3 Power 1 | -- | 3V |
| I2C1 SDA 3 | -- | SDA |
| I2C1 SCL 5 | -- | SCL |
| Ground 6 | -- | GND |
ここでは、M5Stack Library にあるM5Stack-SpaceShooter - スペースインベーダー for M5Stack の操作ボタンを差し替えてみます。
M5Stack/docs/getting_started_ja.md
下記の記事も合わせてご覧ください。
M5Stackアプリの移植
M5Stack-SpaceShooter.ino 変更の要点
boolean BtnA_isPressed() { // LEFT BUTTON
if(digitalRead(BUTTON_A_PIN)==0) return true;
return false;
}
↓変更
boolean BtnA_isPressed() {
if (cap1166.isKey(DISPLAYOTRON_LEFT) & CAP1166_TOUCHED) {
return true;
} else {
return false;
}
}
M5Stack-SpaceShooter.ino のバグ
M5Stack-SpaceShooter.ino
for()ループの変数iが初期化されていません。しかもint型なので運悪く変数値格納エリアに負の整数のゴミがあるとリブートを繰り返します。
実際に遊んでみました
ロボットカーは単なる筐体で、ESP32にST7789ディスプレイを接続しています。
DISPLAY-O-TRONの下段の3つのタッチセンサを使い、左右に移動と中央の発射ボタンでインベーダを打っています。
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