【Arduino】LCDディスプレイの表示がLoop()でおかしくなってしまう

Question

前提・実現したいこと

ArdinoでNTPから時間を習得し、LCDに表示させたいです。

発生している問題・エラーメッセージ

Setup関数では適切に表示されるのに、Loop関数では表示がおかしくなってしまう

該当のソースコード

#include <Time.h>
#include <TimeLib.h>

#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
#include <EthernetUdp.h>
#include <LiquidCrystal.h>


// MACアドレス
byte mac[] = { 
  0x00, 0x50, 0xc2, 0x97, 0x22, 0xc3 };

// UDPローカルポート番号
unsigned int localPort = 8888;

// NTPタイムサーバIPアドレス(ntp.nict.jp NTP server)
IPAddress timeServer(133, 243, 238, 164);

// NTPパケットバッファサイズ
const int NTP_PACKET_SIZE= 48;

// NTP送受信用パケットバッファ
byte packetBuffer[NTP_PACKET_SIZE];

// Udpクラス
EthernetUDP Udp;

// 最後にパケットを送信した時間（ミリ秒）
unsigned long lastSendPacketTime = 0;

// キャラクタLCDクラス（RS=>7, E=>6, D4=>5, D5=>4, D4=>3, D3=>2)
LiquidCrystal lcd( 4, 6, 10, 11, 12, 13 );

void setup() 
{
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("Attempting to obtain a DHCP lease...");

    lcd.begin(16,2);
     lcd.clear();   
     
    lcd.print("Starts sync...");
    lcd.setCursor(3,1);    
  lcd.print("I'm Arduino");
  delay(1000);
  lcd.clear();
  lcd.print("starting... 3");
  delay(1000);
  lcd.setCursor(12,0);
  lcd.print("2");
  delay(1000);
  lcd.setCursor(12,0);
  lcd.print("1");
   delay(1000); 
  if ( Ethernet.begin(mac) == 0 ) {
    Serial.println("Failed to configure Ethernet using DHCP");
    for(;;)
      ;
  }

  Serial.println("A DHCP lease has been obtained.");

  Serial.print("My IP address is ");
  Serial.println(Ethernet.localIP());

  Serial.print("Gateway IP address is ");
  Serial.println(Ethernet.gatewayIP());

  Serial.print("DNS IP address is ");
  Serial.println(Ethernet.dnsServerIP());
  Serial.println();

  Udp.begin(localPort);

  // 最初の時刻リクエストを送信
  sendNTPpacket(timeServer);
  lastSendPacketTime = millis();
}

void loop()
{
  if ( millis() - lastSendPacketTime > 180000 ){
    // NTPサーバへ時刻リクエストを送信
    sendNTPpacket(timeServer);
    // 時間を更新
    lastSendPacketTime = millis();
  }

  // NTPサーバからのパケット受信
  if ( Udp.parsePacket() ) {
    // バッファに受信データを読み込む
    Udp.read(packetBuffer, NTP_PACKET_SIZE);

    // 時刻情報はパケットの40バイト目からはじまる4バイトのデータ
    unsigned long highWord = word(packetBuffer[40], packetBuffer[41]);
    unsigned long lowWord = word(packetBuffer[42], packetBuffer[43]);

    // NTPタイムスタンプは64ビットの符号無し固定小数点数（整数部32ビット、小数部32ビット）
    // 1900年1月1日0時との相対的な差を秒単位で表している
    // 小数部は切り捨てて、秒を求めている
    unsigned long secsSince1900 = highWord << 16 | lowWord;
    Serial.print("Seconds since Jan 1 1900 = " );
    Serial.println(secsSince1900);

    // NTPタイムスタンプをUNIXタイムに変換する
    // UNITタイムは1970年1月1日0時からはじまる
    // 1900年から1970年の70年を秒で表すと2208988800秒になる
    const unsigned long seventyYears = 2208988800UL;
    // NTPタイムスタンプから70年分の秒を引くとUNIXタイムが得られる
    unsigned long epoch = secsSince1900 - seventyYears; 
    Serial.print("Unix time = ");
    Serial.println(epoch);

    // Timeライブラリに時間を設定(UNIXタイム)
    // 日本標準時にあわせるために＋9時間しておく
    setTime(epoch + (9 * 60 * 60));
    String s=String(year());
    //String s2=hour()+":"+minute()+":"+second();
    Serial.print("JST is ");
    Serial.print(year());
    Serial.print('/');
    Serial.print(month());
    Serial.print('/');
    Serial.print(day());
    Serial.print(' ');
    Serial.print(hour());
    Serial.print(':'); 
    Serial.print(minute());
    Serial.print(':'); 
    Serial.println(second());
    Serial.println();

    // LCDクリア
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0,0);  
    // 年/月/日を表示
    //lcd.clear();
    lcd.print("looping!");
    Serial.println(s+"]printing...");
    lcd.setCursor(1,1);
    //lcd.print(s2);
   // Serial.println(s2+"]printing...");
   /* lcd.write('/');
    lcd.write(month());
    lcd.write('/');
    lcd.write(day());
    // 2行目３文字目にカーソルを移動
    lcd.setCursor(3,1);  
    // 時:分:秒を表示
    lcd.write(hour());
    lcd.write(':'); 
    lcd.write(minute());
    lcd.write(':'); 
    lcd.write(second());
    */
  }
}

// send an NTP request to the time server at the given address 
unsigned long sendNTPpacket(IPAddress& address)
{
  // set all bytes in the buffer to 0
  memset(packetBuffer, 0, NTP_PACKET_SIZE); 
  // Initialize values needed to form NTP request
  // (see URL above for details on the packets)
  packetBuffer[0] = 0b11100011;   // LI, Version, Mode
  packetBuffer[1] = 0;     // Stratum, or type of clock
  packetBuffer[2] = 6;     // Polling Interval
  packetBuffer[3] = 0xEC;  // Peer Clock Precision
  // 8 bytes of zero for Root Delay & Root Dispersion
  packetBuffer[12]  = 49; 
  packetBuffer[13]  = 0x4E;
  packetBuffer[14]  = 49;
  packetBuffer[15]  = 52;
  // all NTP fields have been given values, now
  // you can send a packet requesting a timestamp:
  // NTP requests are to port 123
  Udp.beginPacket(address, 123);
  Udp.write(packetBuffer, NTP_PACKET_SIZE);
  Udp.endPacket();
}

試したこと

loop関数内において様々な文字の表示を試行→すべてうまく表示されない
Setup関数内に様々な文字を表示させてみた→すべて成功
clear,setCursorもすべてsetup内では正常に動作。Loopではうまく動作されず。
Serialでの表示内容はすべて正常です
[loop関数内でのLCDの状態]https://imgur.com/a/eoWf5.jpg
loop関数でのLCDの状態(別角度)https://youtu.be/rV36PQ88GCQ

Answer 1

Ethernet Shield 2ってやつをお使いですか?

スイッチサイエンスのサイト
https://www.switch-science.com/catalog/2270/
から辿った回路図を見ると、少なくとも10番pinはEthernet Shield 2で使用しています。
一方、
LiquidCrystal lcd( 4, 6, 10, 11, 12, 13 );
として10pinをLCDの制御に割り当ててもいます。

ざっとプログラムを眺めた範囲では直接の競合はないようには見えますが、特にEthernetライブラリ中で割り込みを使っていたりするとどうなるかわかりません。
少なくとも、Ethernetを起動したら以降LCDの表示がおかしくなる、という現象には合致するように思えます。

とりあえず(他のピンも含めて)ハード的な競合を確認し、必要に応じて割当を変えてみてはいかがでしょうか。

Answer 2

setup関数では、lcd.begin、lcd.clear、lcd.printという順序(初期化、画面消去、画面表示)が守られているのに、loop関数にはlcd.beginが抜けています。

lcd.beginをlcd.clearの上に挿入してみては如何でしょうか？

==
せっかくurlを記載していただきましたが、参考になりませんでした。

loop関数内でのLCDの状態]https://imgur.com/a/eoWf5.jpg
404 Not Foundとなりました。

loop関数でのLCDの状態(別角度)https://youtu.be/rV36PQ88GCQ
液晶ディスプレイらしきものが移っていますが、表示内容が確認できるほど鮮明ではありませんでした。

Answer 3

Arduino のことはよく知らないですが、その loop関数というのは繰り返し実行されるものですか？
それなら、あまりに早く繰り返し実行されるために表示がおかしくなるものと推察されます。
ウェイトの関数を挿入するなりして、例えば一秒ごとの実行となるようにしてみてはどうでしょうか。

Comments

[reud]

回答ありがとうございます
if ( millis() - lastSendPacketTime > 180000 ){
// NTPサーバへ時刻リクエストを送信
sendNTPpacket(timeServer);
// 時間を更新
lastSendPacketTime = millis();
}

// NTPサーバからのパケット受信
if ( Udp.parsePacket() ) {
辺りの部分でNTPサーバーから情報を習得していないときはlcdへの書き込みが行われない(=三分ごとに書き込みを行う)プログラムなので、繰り返しが早すぎることはないと考えられます。

[y_waiwai]

なら、lcd.print 関数がおかしいということになりますね。ソースが提示されてないので具体的なところはわかりませんが。

[reud]

LiquidCrystal.hがおかしいのならば、setup関数でLCDの表示がおかしくなっているはずなので、その可能性は低いと考えられます。
ソースはArudinoに最初から付いてるライブラリですので省略させていただきます。申し訳ございません。

[y_waiwai]

デバッグする場面において、XXXは間違っていない、と断定してしまうのは解決から遠ざかるだけです。
ライブラリだろうとなんだろうと、他人の作ったコードは、その作った人が想定する使い方で、想定するデータを入れて初めて正しく動作する（であろう）ものでしかありません。

いかな仮定、前提を設けようとも、あなたが提示したコード以外のところに動作不良の原因があるのは間違いなさそうですが