使用.Net驱动Jetson Nano的OLED显示屏

Posted 2022-07-01 dotNET跨平台

背景

最近几年，边缘计算的需求急剧爆发。人工智能、物联网和 5G 的演进给边缘计算带来了无限的可能性。因为工作原因，有幸在2019开始接触了英伟达 Jetson 家族的各种边缘计算设备：Nano，TX2，AGX，NX等，其操作系统使用的是 Ubuntu 18.02。我们可以作为独立的小型服务器使用，试问又有哪一个程序猿会拒绝拥有一台自己的小电脑呢？在其上，特别是拥有GPU的服务器上，我们可以折腾无限的可能。

Jetson

在Jetson设备的开发版载板上，一般都有一个40针引脚的SPIO与GPIO，通过它我们可以扩展出更多好玩的东西。比如说：一块I2C的OLED显示屏，然后通过.Net来驱动它显示一些好玩的东西（软件状态，设备状态，其他关键数据指标等）。

屏幕安装

屏幕这里选用的是一块0.96寸黄蓝双色OLED液晶屏模块，一共4个接口：3.3V正极VCC，负极GNG，以及负责I2C通讯的SDA和SCL。

那么如何将显示器与Jetson设备相连呢？这里演示基于早期的Nano开发者套件的载板，其它系列官方载板的引脚基本类似，你也可以查找硬件说明书或参考官网的指引^[1]来找到I2C接口即可。

Jetson Nano 40-pin

我使用的是I2C1，接的针脚是 1，3，5，6 ，按照定义安装好OLED 显示屏。

配置 I2C 总线

安装好屏幕后，必须要配置I2C，我们自己登录的账户才能在非Root权限下访问I2C总线。

将下面命令的 username 改为你登录的账户名

sudo usermod -aG i2c username

最好重启一下设备，如果执行下面命令可以正常显示，那就也没啥问题。

i2cdetect -y -r 1

在下图中，OLED 显示屏的地址 3c 被特别突出显示。

I2C

用.NET驱动显示

驱动这个oled屏幕我们需要用到微软的IoT相关的库 "System.Device.Gpio" ，通过这个库我们可以实现和外接设备的I2C通讯，当然驱动OLED显示器需要用到熟悉其驱动芯片的各种指令，这里的驱动芯片是SSD1306，拥有最大128*64像素支持，广泛应用在小尺寸OLED显示屏的驱动中。

在这里我们不介绍相关的驱动和指令相关原理性的东西，我已经将相关指令封装为一个库，可以直接使用，库已开源，感兴趣的同学可自行查阅相关知识和源码。

下面我们通过在Jetson Nano上的使用演示如何使用 “Sang.IoT.SSD1306” 库来控制OLED显示画面。

安装.Net开发环境

因为 Jetson 是 arm64 的设备，我们直接前往.Net官网选择下载.Net6^[2]的 Arm64 版本。

执行安装

mkdir -p $HOME/dotnet && tar zxf dotnet-sdk-6.0.301-linux-arm64.tar.gz -C $HOME/dotnet

然后更改用户目录下``文件，在末尾加入以下环境配置：

export DOTNET_ROOT=$HOME/dotnet
export PATH=$PATH:$HOME/dotnet

运行dotnet命令检查安装情况。

使用演示

创建控制台程序

dotnet new console -o i2c_oled

添加驱动库

dotnet add package Sang.IoT.SSD1306

修改代码

using Sang.IoT.SSD1306;


using (var oled = new SSD1306_128_64(1)) 
    oled.Begin();
    // 需要发往显示器的显示内容
    byte[] c = new byte[128*64]...;
    oled.SetBuffer(c);
    oled.Display();

要想将数组数据显示到屏幕，就需要将数据存入SSD1306的RAM。这里的RAM大小为128x64位，分为8页，从0页到7页，用于单色128x64点矩阵显示。

以上代码可能平时也用不到，主要是自定义的内容显示接口。

图片显示

这里类库用到了微软的 SkiaSharp 跨平台的图片处理库，关于跨平台的图片处理库，如果你也有相关需求，可以看这一篇文章来对比了解^[3] 。

这里演示用的图片为下图，我们将其在 OLED 显示屏上展示。

test img

using Sang.IoT.SSD1306;


using (var oled = new SSD1306_128_64(1)) 
    oled.Begin();
    oled.Image("assets/test.png");
    oled.Display();

效果如下：

图片效果

显示文字

那么，如何显示文字呢？当然，一样的思路，我们首先通过 SkiaSharp 创建位图，然后显示出来就可以了，所以加载字体文件显示中文字体也不是难事。

using Sang.IoT.SSD1306;
using SkiaSharp;


using (var oled = new SSD1306_128_64(1)) 


    oled.Begin();
    oled.Clear();


    using(var bitmap = new SKBitmap(128, 64, true))
        SKCanvas canvas = new SKCanvas(bitmap);
        SKPaint paint = new SKPaint()  
            Color = new SKColor(255, 255, 255),
            StrokeWidth = 1, //画笔宽度
            Typeface = SKTypeface.FromFile("/home/sangsq/i2c_led/SourceHanSansCN-Normal.ttf"),
            TextSize = 13,  //字体大小
            Style = SKPaintStyle.Fill,
        ;
        canvas.DrawText("公众号：sangxiao99 ", 0, 13, paint);
        paint.TextSize = 30;
        canvas.DrawText("桑榆肖物 ", 0, 50, paint);
        oled.Image(bitmap.Encode(SKEncodedImageFormat.Png, 100).ToArray());
    


    oled.Display();

效果如下：

文字效果

清除显示

oled.Clear();

结语

如果对IoT这个领域比较感兴趣或者想折腾手头的开发板的话，可以前往官网了解更多.Net的IoT资源^[4]。

刚刚到了一个SPI接口的LCD彩色显示屏，又有新玩具可以玩了。

References

[1] 参考官网的指引: https://developer.nvidia.com/embedded/learn/getting-started-jetson
[2] .Net6: https://dotnet.microsoft.com/en-us/download/dotnet/6.0
[3] 看这一篇文章来对比了解: https://devblogs.microsoft.com/dotnet/net-core-image-processing/
[4] .Net的IoT资源: https://dotnet.microsoft.com/zh-cn/apps/iot