代码收藏家技术教程 2023-05-18

IIC 驱动OLED

IIC总线可以驱动很多器件，比较常见的有OLED、EEPROM存储器（AT24C02）、温度传感器（LM75A）、温湿度传感器（DHT11）等。有关IIC总线协议的基本原理可以看我之前的文章介绍。这一次总结一下IIC驱动OLED的实现过程，实现简单的中英文和图片显示。（有关IIC的时序基本函数参考我之前的博客）

嵌入式开发中最常用的显示屏主要有一下几种：

（1）TFTLCD,它的特点是屏幕可以做到很大，性价比高，而且色彩丰富，适合显示一些视觉方面的内容，比如手机屏幕，笔记本屏幕等。

(2)字符液晶屏，如 LCD1206（12*6 的像素），LCD12864（128*64 像素），如下图，其特点是单色，像素粗糙，但是价格低廉，体积小，适合显示一些数据用，常用于仪器仪表。

（3）数码管，它的特点是价格非常低，几毛钱一片，但是驱动电路复杂，需要的引脚很多，而且如果用单片机来驱动很占用单片机的 CPU 资源，通常使用专门的 LED 驱动芯片如 TM1640或者使用移位寄存器进行驱动。

（4）OLED 显示屏，现在流行的高端显示器和手机屏幕都是用的 OLED 屏幕，其实它的内部是由非常多的小 LED 灯组成的，因此它是自发光屏幕，它的优点是像素高，色彩还原度好，但是价格相对较高。

常见OLED尺寸示意图（图片来源telesky旗舰店）

我所使用的是 0.96 寸 OLED 屏幕，分辨率为 132*64，可显示图片，字符，中西方文字等。其中英文和数字最小可用8*8像素，但屏幕尺寸小显示不清楚，所以通常使用8*16像素，汉字的最小显示单位是16*16像素。其内部使用SH1106 驱动屏幕SH1106 芯片为我们提供了 132*8 字节的显存空间，即 132*64 个位，但是实际上使用有效的是128*64位就可以了，每个位对应着屏幕上的一个像素点。还有比较常用的驱动屏幕芯片SSD1306,与SH1106不同的是其分辨率为128*64。它们在软件模拟IIC驱动原理是一样的。

OLED显示屏显示的原理很简单，假设把8*8像素大小看作8*8的正方形方块，整个128*64像素就分成16*8个8*8的正方形方块。那么在8*8的正方形方块中的每一列对应着一个字节的数据，每一个字节中的每一位对应着一个像素点，一列中的最上面一点对应字节中的最低位，最下面一点对应字节中最高位，那么这一列中的字节为1时就点亮，所以对应8*8区块只要8个字节就可以填充。假如发送的数据是0x00，则第一列都不亮，发送数据0xff，则第一列数据全亮。这样就可以根据想要的显示内容发送相对应的字节数据。

有关字符的C程序生成，我们一般是利用制字字模软件实现的，网上很多相关制字软件。下面以其中一个来做简要介绍

输出汉字模式：

输出图片模式：

OLED参考原理图以及官方外接电路原理图：

通过4线驱动OLED,具体连接方式：

OLED_SCL–> PB6 : OLED IIC 时钟

OLED_SDA–> PB7 : OLED IIC 数据

3V–>VCC

GND–>系统地

本次利用STM32C8T6最小系统板外接扩展口连接外围设备OLED以及温度传感器所用到的相关GPIO。

使用 IO 口模拟 IIC 的好处有三点：

1. 使用 IO 模拟 IIC 协议可以让大家把之前学过的 GPIO 知识再进行深度的理解和扩展

2. 加深对 IIC 时序流程的认识（相关IIC时序流程看我之前的博客文章）

3. 方便移植到 STM32 的任何一个引脚，如再做修改可以移植到其他 MCU 平台

但是假如在程序运行时会有执行时间很长的中断服务函数打断 IIC 时序，造成 IIC 写失败或者读失败。如果存在这种情况，在进行 IIC 操作之前关闭全局中断，使用后再打开。

IIC软件驱动OLED流程：

（1）初始化屏幕

根据官方提供的初始化流程图可以编写屏幕初始化函数：

void OLED_DISPLAY_ON (void){//OLED屏初始值设置并开显示
	u8 buf[28]={
	0xae,//0xae:关显示，0xaf:开显示
    0x00,0x10,//开始地址（双字节）       
	0xd5,0x80,//显示时钟频率
	0xa8,0x3f,//复用率
	0xd3,0x00,//显示偏移
	0XB0,//写入页位置（0xB0~7）
	0x40,//显示开始线
	0x8d,0x14,//VCC电源
	0xa1,//设置段重新映射
	0xc8,//COM输出方式
	0xda,0x12,//COM输出方式
	0x81,0xff,//对比度，指令：0x81，数据：0~255（255最高）
	0xd9,0xf1,//充电周期
	0xdb,0x30,//VCC电压输出
	0x20,0x00,//水平寻址设置
	0xa4,//0xa4:正常显示，0xa5:整体点亮
	0xa6,//0xa6:正常显示，0xa7:反色显示
	0xaf//0xae:关显示，0xaf:开显示
	}; //
	I2C_SAND_BUFFER(OLED0561_ADD,COM,buf,28);
}

（2）开机显示初始化


//头文件定义相关接口函数和一些宏定义
#include "oled0561.h"
#include "ASCII_8x16.h" //引入字体 ASCII

#include "CHS_16x16.h" //引入汉字字体 
#include "PIC1.h" //引入图片

void OLED0561_Init (void){//OLED屏开显示初始化
	OLED_DISPLAY_OFF(); //OLED关显示
	OLED_DISPLAY_CLEAR(); //清空屏幕内容
	OLED_DISPLAY_ON(); //OLED屏初始值设置并开显示
}

void OLED_DISPLAY_OFF (void){//OLED屏关显示
	u8 buf[3]={
		0xae,//0xae:关显示，0xaf:开显示
		0x8d,0x10,//VCC电源
	}; //
	I2C_SAND_BUFFER(OLED0561_ADD,COM,buf,3);
}

void OLED_DISPLAY_CLEAR(void){//清屏操作
	u8 j,t;
	for(t=0xB0;t<0xB8;t++){	//设置起始页地址为0xB0,一行一行的清除
		I2C_SAND_BYTE(OLED0561_ADD,COM,t); 	//页地址（从0xB0到0xB7）
		I2C_SAND_BYTE(OLED0561_ADD,COM,0x10); //起始列地址的高4位
		I2C_SAND_BYTE(OLED0561_ADD,COM,0x00);	//起始列地址的低4位
		for(j=0;j<132;j++){	//整页内容填充
 			I2C_SAND_BYTE(OLED0561_ADD,DAT,0x00);//写入数据0x00清屏
 		}
	}
}


void OLED_DISPLAY_LIT (u8 x){//OLED屏亮度设置（0~255）
	I2C_SAND_BYTE(OLED0561_ADD,COM,0x81);
	I2C_SAND_BYTE(OLED0561_ADD,COM,x);//亮度值
}

（3）显示英文数字的8*16ASCII码

void OLED_DISPLAY_8x16(u8 x, //显示的页坐标（从0到7）（此处不可修改）
						u8 y, //显示的列坐标（从0到128）
						u16 w){ //要显示汉字的编号
	u8 j,t,c=0;
	y=y+2; //因OLED屏的内置驱动芯片是从0x02列作为屏上最左一列，所以要加上偏移量
	for(t=0;t<2;t++){
		I2C_SAND_BYTE(OLED0561_ADD,COM,0xb0+x); //页地址（从0xB0到0xB7）
		I2C_SAND_BYTE(OLED0561_ADD,COM,y/16+0x10); //起始列地址的高4位
		I2C_SAND_BYTE(OLED0561_ADD,COM,y%16);	//起始列地址的低4位
		for(j=0;j<8;j++){ //整页内容填充
 			I2C_SAND_BYTE(OLED0561_ADD,DAT,ASCII_8x16[(w*16)+c-512]);//为了和ASCII表对应要减512
			c++;}x++; //页地址加1
	}
}

//发送一个字符串,长度64字符之内。
void OLED_DISPLAY_8x16_BUFFER(u8 row,u8 *str){
	u8 r=0;
	while(*str != '\0'){
		OLED_DISPLAY_8x16(row,r*8,*str++);
		r++;
    }	
}

（4）显示汉字16*16

void OLED_DISPLAY_16x16(u8 x, //显示汉字的页坐标（从0xB0到0xB7）
			u8 y, //显示汉字的列坐标（从0到63）//128/2=64
			u16 w){ //要显示汉字的编号
	u8 j,t,c=0;
	for(t=0;t<2;t++){//相当于2行
		I2C_SAND_BYTE(OLED0561_ADD,COM,0xb0+x); //页地址（从0xB0到0xB7）
		I2C_SAND_BYTE(OLED0561_ADD,COM,y/16+0x10); //起始列地址的高4位
		I2C_SAND_BYTE(OLED0561_ADD,COM,y%16);	//起始列地址的低4位
		for(j=0;j<16;j++){ //整页内容填充,16是因为一个汉字占16列
 			I2C_SAND_BYTE(OLED0561_ADD,DAT,GB_16[(w*32)+c]);//数组就是显示汉字的c代码
			c++;}x++; //页地址加1
	}
	I2C_SAND_BYTE(OLED0561_ADD,COM,0xAF); //开显示 
}

（5）显示图片

void OLED_DISPLAY_PIC1(void){ //显示全屏图片
	u8 m,i;
	for(m=0;m<8;m++){//
		I2C_SAND_BYTE(OLED0561_ADD,COM,0xb0+m);
		I2C_SAND_BYTE(OLED0561_ADD,COM,0x10); //起始列地址的高4位
		I2C_SAND_BYTE(OLED0561_ADD,COM,0x02);	//起始列地址的低4位
		for(i=0;i<128;i++){//送入128次图片显示内容
			I2C_SAND_BYTE(OLED0561_ADD,DAT,PIC1[i+m*128]);}//数组是显示图片的c代码，可以用制字字模生成
	}
}

（6）主函数

#include "stm32f10x.h" //STM32头文件
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "lm75a.h"
#include "rtc.h"
#include "oled0561.h"

int main (void){//主程序
	u8 buffer[3];
	
	delay_ms(100); //上电时等待其他器件就绪
	RCC_Configuration(); //系统时钟初始化 
	RTC_Config();  //RTC初始化
	I2C_Configuration();//I2C初始化
	LM75A_GetTemp(buffer); //读取LM75A的温度数据

	OLED0561_Init(); //OLED初始化
	OLED_DISPLAY_LIT(100);//亮度设置

	OLED_DISPLAY_PIC1();//显示全屏图片
	delay_ms(5000); //延时
	OLED_DISPLAY_CLEAR();
	OLED_DISPLAY_8x16_BUFFER(0,"IIC Driver OLED"); //显示字符串
//	OLED_DISPLAY_8x16_BUFFER(4,"RTC:"); //显示字符串
	OLED_DISPLAY_8x16_BUFFER(6,"  Temp:"); //显示字符串
	OLED_DISPLAY_8x16_BUFFER(4,"      :"); //显示字符串
	
	OLED_DISPLAY_16x161(4,0*16,0);//汉字显示	实时间
	OLED_DISPLAY_16x161(4,1*16,1);
//	OLED_DISPLAY_16x161(4,2*16,2);
	OLED_DISPLAY_16x161(4,2*16,3);
//	OLED_DISPLAY_16x161(4,3*16,4);
	
	OLED_DISPLAY_16x16(2,0*16,0);//汉字显示	 真的学无止境！
	OLED_DISPLAY_16x16(2,1*16,1);
	OLED_DISPLAY_16x16(2,2*16,2);
	OLED_DISPLAY_16x16(2,3*16,3);
	OLED_DISPLAY_16x16(2,4*16,4);
	OLED_DISPLAY_16x16(2,5*16,5);
	OLED_DISPLAY_16x16(2,6*16,6);

	while(1){
		LM75A_GetTemp(buffer); //读取LM75A的温度数据
			
		if(buffer[0])OLED_DISPLAY_8x16(6,7*8,'-'); //如果第1组为1即是负温度
		OLED_DISPLAY_8x16(6,8*8,buffer[1]/10+0x30);//显示温度值,0x30可以是数值和ASCII码表数值相对应
		OLED_DISPLAY_8x16(6,9*8,buffer[1]%10+0x30);//
		OLED_DISPLAY_8x16(6,10*8,'.');//
		OLED_DISPLAY_8x16(6,11*8,buffer[2]/10+0x30);//
		OLED_DISPLAY_8x16(6,12*8,buffer[2]%10+0x30);//
		OLED_DISPLAY_8x16(6,13*8,'C');//
			if(RTC_Get()==0){ //读出RTC时间
			OLED_DISPLAY_8x16(4,7*8,rhour/10+0x30); //时
			OLED_DISPLAY_8x16(4,8*8,rhour%10+0x30);
				OLED_DISPLAY_8x16(4,9*8,':');
			OLED_DISPLAY_8x16(4,10*8,rmin/10+0x30);	//分
			OLED_DISPLAY_8x16(4,11*8,rmin%10+0x30);
				OLED_DISPLAY_8x16(4,12*8,':');//
			OLED_DISPLAY_8x16(4,13*8,rsec/10+0x30); //秒
			OLED_DISPLAY_8x16(4,14*8,rsec%10+0x30);
			}
		delay_ms(200); //延时
	}
}

其中主函数加入了一个温度传感器LM75A实时读取外界温度并显示，一个实时时钟显示当前时间两个函数功能。

调试结果：