Raspberry Pi 2 Model Bで液晶ディスプレイやキーパッドを使いたい場合、Arduino向けに販売されている安価なキーパッド付きLCDを流用できないかと考える方は多くいます。しかし、Arduino用LCDとRaspberry PiのGPIO40ピンは、そのまま差し込んで使えるものではありません。
この記事では、Arduino用キーパッド付きLCDをRaspberry Pi 2Bで利用する方法や、GPIOピンとの違い、必要な部品、現実的な接続方法について初心者にも分かりやすく解説します。
Raspberry PiのGPIO40ピンとArduino用LCDの違い
まず理解しておきたいのは、Raspberry PiのGPIO40ピンはArduino用の拡張端子とは役割が異なるという点です。
Raspberry Pi 2Bの40ピンGPIOは、電源、GPIO入力・出力、I2C、SPI、UARTなど複数の通信方式に対応しています。一方、Arduino用のキーパッド付きLCDは、多くの場合Arduino UNOなどの5Vマイコン向けに作られています。
つまり、物理的なピン数や形状が似ていても、電圧や通信方式が違うため、直接接続するだけでは動作しません。
Arduino用キーパッド付きLCDはRaspberry Piで使えるのか
結論として、Arduino用キーパッド付きLCDはRaspberry Pi 2Bでも使用できる可能性があります。ただし、変換や追加回路が必要になります。
多くのArduino用キーパッドLCDは、HD44780互換の16文字×2行LCDに、ボタン入力用の抵抗回路を組み合わせた構造になっています。
このタイプのLCDは、Raspberry PiからGPIOを使って制御することができます。ただし、Arduino用として設計されているため、5V動作を前提としている製品には注意が必要です。
最も簡単な接続方法はI2C変換基板を使う方法
初心者がRaspberry Piでキーパッド付きLCDを使う場合、もっともおすすめなのはI2C変換基板を利用する方法です。
I2C変換基板（PCF8574などを搭載したもの）をLCDに取り付けることで、必要なGPIOピン数を大幅に減らせます。Raspberry PiとはSDAとSCLの2本の信号線で通信できます。
具体的には以下のような接続になります。
| LCD側 | Raspberry Pi 2B側 |
|---|---|
| VCC | 5Vまたは対応電源 |
| GND | GND |
| SDA | GPIO2（SDA） |
| SCL | GPIO3（SCL） |
この方法なら40ピンGPIO全体を使う必要がなく、配線も少なく済みます。
GPIO40ピンに直接つなぐ場合の注意点
GPIO40ピンへ直接接続する方法もありますが、初心者には少し難易度が高くなります。
Arduino用LCDは5V信号で動作するものが多いですが、Raspberry PiのGPIOは基本的に3.3V系です。GPIOへ5Vを入力すると故障する可能性があります。
例えば、LCDからRaspberry Piへ戻ってくる信号線が5Vになる場合、レベル変換回路を入れる必要があります。単純に配線しただけでは正常動作しないだけでなく、Pi本体を壊すリスクがあります。
キーパッド部分はどのように扱うのか
Arduino用キーパッドLCDのボタン部分は、通常は複数の抵抗を使って1本のアナログ入力で判定する仕組みになっています。
Arduinoではアナログ入力端子を利用できますが、Raspberry Piには標準でアナログ入力端子がありません。
そのため、キーパッドを使いたい場合は、MCP3008などのA/Dコンバーターを追加して読み取る方法や、別途GPIO接続方式へ改造する方法があります。
安価に作るなら別々の部品を組み合わせる方法もおすすめ
Arduino用キーパッドLCDを無理に流用するより、Raspberry Pi向けの部品を組み合わせた方が安く簡単になる場合があります。
例えば、I2C接続の16×2 LCDとGPIO接続できる小型キーパッドを別々に購入すれば、Raspberry Pi向けの情報も多く、トラブル解決もしやすくなります。
電子工作では、安い部品を使うことよりも、対応電圧や通信方式が合っている部品を選ぶことが結果的に費用を抑えるポイントになります。
Raspberry PiでLCDを動かすための基本的な準備
Raspberry PiでLCDを利用する場合、ソフトウェア側ではGPIO制御用のライブラリを使用します。
PythonではGPIO制御ライブラリやI2C制御ライブラリを利用することで、文字表示やボタン入力処理を作成できます。
例えば、温度表示装置や簡単な入力端末、タイマーなどを作る場合でも、LCDとキーパッドの組み合わせは非常に便利です。
まとめ：Arduino用キーパッドLCDは使えるが、そのまま接続はできない
Raspberry Pi 2BにArduino用キーパッド付きLCDを接続することは可能ですが、GPIO40ピンへ直接差して使えるわけではありません。
安全で簡単な方法は、I2C変換基板を利用する方法です。また、キーパッド部分を利用する場合はA/D変換など追加部品が必要になる場合があります。
Raspberry PiとArduinoは似ているようで電圧や設計思想が異なるため、部品を流用するときは通信方式と電圧を確認することが重要です。
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