h_nari @ 熊本市のブログ。電子工作、プログラミング、ゲーム、TV、 政治、インターネットなどに日々の思い付きを、 うだうだ~と書いていきたい。
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Raspberry Pi用OLED ライブラリを作った

最終的に作ったライブラリは こちら

ラズパイ・ファン基板で OLEDを取り付け易くしたのだけれど、 i2c接続なので表示速度はどうなのだろうというのが気になっていた。

というのは、i2cは転送速度が速くない。 ラズパイのデフォルトでは100kbps。 OLEDは 128x64 dot なので、128x64 = 8kbit。 これを100kbpsで転送すると、転送時間は 8kbit ÷ 100kbps = 0.08sec 連続表示させると 毎秒 1 ÷ 0.08 = 12.5 フレーム表示できることになる。 スムーズな動画表示には少し遅い。転送以外の処理の時間も必要。

実際のところはどうなのだろうと測ってみることにした。

テストプログラム

使用したライブラリは Adafruit_Python_SSD1306。 グラフィック・ライブラリ Pillowのimageのデータを、そのまま表示できる 使い易いライブラリだ。 以下のプログラムを動かしてみた。

import Adafruit_SSD1306,time
from PIL import Image,ImageDraw,ImageFont
disp = Adafruit_SSD1306.SSD1306_128_64(rst=None,i2c_address=0x3C)
disp.begin()
image = Image.new('1',(disp.width,disp.height))
draw = ImageDraw.Draw(image)
font = ImageFont.truetype(
    font='/usr/share/fonts/truetype/freefont/FreeMono.ttf',
    size=50)
t0 = time.time()
draw.text((0, 0), 'Test', font=font, fill=1)
t1 = time.time()
disp.image(image)
t2 = time.time()
disp.display()
t3 = time.time()
print('draw text : %f' % (t1-t0))
print("disp image: %f" % (t2-t1))
print("display   : %f" % (t3-t2))

実行結果は次のようになった。

pi@raspberrypi$ python speed_test.py
draw text : 0.001905
disp image: 0.033468
display   : 0.116709
pi@raspberrypi$

データ転送に 0.116秒かかっているが、計算の 0.08秒とは さほど違わない。次に /boot/config.txtに以下の行を追加後 rebootし、 i2cを400kbpsにして試してみる。

dtparam=i2c_baudrate=400000

実行結果

pi@raspberrypi$ python speed_test.py
draw text : 0.002004
disp image: 0.033668
display   : 0.036361
pi@raspberrypi$

データ転送は期待通り約4倍高速化されたが、 disp imageの 0.033秒が大きい。 これはPillowのImageのデータをOLEDのバッファの フォーマットに変換する処理で、ソースを見ると Pythonで1bitづつ処理している。 この処理に時間が掛るとデータ転送を 早くしても、表示はあまり速くならない。

ライブラリ作成

ということで、 ラズパイ i2c接続OLED用に Pythonのライブラリを作ってしまった。 githubで公開している。

i2cの操作は直接 /dev/i2c-1とかをオープンして行っている。 ここの資料を見ながらプログラムしたら、 特に問題もなく出来た。

テストプログラムで確認

新しいテストプログラムで処理時間を調る。 テストプログラムを新しいライブラリ用に若干修正した。

import time
from PIL import Image,ImageDraw,ImageFont
from RaspiOled import oled
oled.begin()
image = Image.new('1',oled.size)
draw = ImageDraw.Draw(image)
font = ImageFont.truetype(
    font='/usr/share/fonts/truetype/freefont/FreeMono.ttf',
    size=50)
t0 = time.time()
draw.text((0, 0), 'Test', font=font, fill=1)
t1 = time.time()
oled.image(image)
t2 = time.time()
oled.vsync()
t3 = time.time()
print('draw text : %f' % (t1-t0))
print("disp image: %f" % (t2-t1))
print("sync      : %f" % (t3-t2))

実行結果は次のようになった。 ちなみにi2sの速度は400kbps

pi@raspberrypi$ python3 speed_test2.py
draw text : 0.001897
disp image: 0.000538
sync      : 0.023852
pi@raspberrypi$

OLEDバッファへの書き込み(disp image)は0.0005秒になり、 データ転送も 0.023秒と高速化された。

で、やっぱり Bad Apple

ここまでやると、当然やるのはBad Apple。 Bad Appleの動画をffmpegでフレームごとに bmpのファイルに変換し、 画像表示プログラム( image.py)で 再生している。今回は音もwavファイルに変換したものを ラズパイのaplayコマンドで同時に再生している。 ちなみに 画像表示プログラムとaplayを同時に走らせると、 画像が遅れるので、sleepコマンドで1.6秒後にaplayを起動している。

RssDisp

動画 BadAppleを再生できるのは良いのだが、まだなんか不満。 Oledでグリグリヌメヌメ表示できることを示したい。 HSES-NODE-OLEDで動かした RssDispを動かしたい。

で、実装したのだが、予想外に手間がかかった。 文字のスクロール表示は、当初Pillow側でやろうかと思って いたのだが、あまり効率よくできそうな気がせず、 ライブラリに表示イメージをずらす機能を追加。 更にテキストをスクロール表示させるクラスも ライブラリに追加。 これでやっと RSSの表示プログラム rssDisp.pyが完成した。

HSES-NODE-OLED版とほぼ同じ動作が実現できた。 こちらの方が https サイトにも対応しているので、 表示できるRSSサイトが多い。 ESP8266/Arduinoでも httpsサイトへのアクセスはできるのだが、fingerprintを 入力する必要があり、面倒なので使っていない。

でもまぁ、HSES-NODE-OLEDの方が表示しっぱなしでも 惜しくないので良いかもしれない。 HSES-NODE-OLEDは スイッチサイエンスで発売中