最近看的書反覆提到番茄工作法，想試試看，於是就用手上的樹莓派與零件製作了🍅 LCD 番茄鐘來用！
用 Python 寫了一隻 pomodoro_timer.py 來讀秒，也為了把字印到 16×2 的液晶顯示器上，寫了 lcd1602gpio 模組從 Raspberry Pi 3 Model B 的 GPIO 操作它。
番茄鐘程式的部份比較單純，用迴圈反覆做 25 分鐘 + 5 分鐘的讀秒。考慮到 Raspberry Pi 沒有內建可靠的系統時鐘，於是用 Python 的 time.monotonic() 算差值，做出每秒鐘都能輸出一次字串到 LCD 的效果。
操作 LCD 的部份雖然網路上已經有許多範例可看，但實際比想像中麻煩許多。手上有一顆十幾年前南亞塑膠出的 16×2 LCD 模組：
沒有方便的 I²C 介面可以用，只好自己接線，在 lcd1602gpio README 的 Examples 有整理我使用的腳位，光是腳位的用法跟順序就跟別人家不一樣。
- 這個 LCD 模組有背光，但專用腳位是放在 LCD 主模組的接地線(名義上的第一個腳位)旁邊，不是像它廠放在 Data bus 之後。
- 讓背光的陽極跟 LCD 從麵包板吃一樣的 5V 就亮不起來，接另一隻 5V 給背光才亮起來，然後想說串電阻做點保護卻又亮不起來，於是就沒串了直上 +5V。
- Contrast 直接接地，因為對比已經低到有些字都快看不到，於是也沒有串可變電阻去調。
接好的電路長得像這樣：(Data bus DB0 ~ DB7 八隻腳全上)
由於目標只想先在 LCD 顯示一些字，只做了寫入指令到 LCD 的功能，所以 R/W 腳位直接接地，沒有做從 LCD 讀取資料的功能，加上沒去讀 Busy Flag (BF) 就把 delay 拉得很長以確保 LCD 有足夠時間跑完指令。
過程中為了搞懂 LCD 指令的意義，找到了 HD44780 控制器的說明文件嘗試自己操作看看，卻發現裡頭有很多聰明的設計。
像是在初始化 LCD 的時候，有些人會說總之先送 0x33 (0b00110011) 跟 0x32 (0b00110010) 兩組 instruction 到 data bus，之後再做一次 Function Set 設定行列數與字型。初始化的指令都是屬於 Function Set 指令，但會需要送這麼多次是有意義的，原因在於設計電路的我們無法得知 LCD 模組在任何時候是處在何種模式 (8-bit 或 4-bit)，每個 Enable cycle 送進去的資料、LCD 會當作 1 cycle per instruction 還是 2 cycles per instruction 是說不準的。於是才有 0x33 & 0x32 兩指令，對 8-bit 電路來說就是 2 cycles 送完，雖然最後兩位低位元不一樣，但因為是 Don’t care bits 所以會被 LCD 忽略，不管 LCD 是處在 4-bit 或 8-bit 模式下，最後完成初始化的時候都會是 8-bit 模式。遇到 4-bit 電路的話，這兩個指令會以 Nibble sending logic 被拆成 4 cycles，原本會被忽略的低位元就可能被 LCD 當成高位元指令吃進去，不管 LCD 是處在 4-bit 或 8-bit 模式下，最後完成初始化的時候都會進入 4-bit 模式。像這樣的設計實在充滿巧思。
最後，雖然寫了這麼多都是集中在 LCD 的話題上，也趁這個機會對 Raspberry Pi 做了比較詳細的認識。這次用到的 LCD module 剛好只需要 GPIO 做高低電位差就能操作，若是要用到感測器一類的類比元件就得準備 ADC 了(或改用像是 Arduino 能讀類比的控制器)，我想 Raspberry Pi 的強項在處理數位訊號、拿來架設小 server、以及用 HDMI 輸出畫面做電子看板之類的應用比較合適。