代码收藏家 STM32外设系列之OLED显示屏详解
文章目录
一、OLED简介
OLED是开发时常用的显示器件，这里介绍的是0.96寸的四针脚OLED，IIC控制。
二、数据手册分析
2.1 供电电压
供电电压在3V~5V，用3.3V即可。
2.2 引脚定义
2.3 原理图介绍
I2C通信接口由从地址位DC、I2C总线数据信号SDA（输出SDAOUT/D2输出，SDAIN/D1输入）和I2C总线时钟信号SCL（D0）组成。数据信号和时钟信号都必须连接到上拉电阻器上。
从属地址位（SA0）必须在通过I2C总线传输或接收任何信息之前，先识别该从属地址。设备将响应从地址，后面是从地址位（“SA0”位）和读/写选择位（“R/W#”，具有以下字节格式的位）
“SA0”位为从属地址提供了一个扩展位。可以选择“0111100”或“0111101”作为OLED的从属地址。D/C# pin作为SA0进行从属地址的选择”。“收发#”位用于确定I2c总线接口的操作模式。R/W#=1，它处于读取模式。R/W#=0，它处于写模式。
| 从属地址 | DC | 说明 |
|---|---|---|
| 0111 100（0x78） | DC = 0 | 默认值 |
| 0111 1010（0x7A） | DC = 1 | 用户需要切换电阻位置来修改IIC地址 |
2.4 数据手册程序
数据手册中会给出一些底层程序，可以通过这写程序快速的了解到如何使用。后面的程序设计中会详细介绍这部分，这里就不再做介绍了。
三、IIC通信
3.1 什么是IIC
IIC(Inter-Integrated Circuit)其实是IICBus简称，中文是集成电路总线，它是一种串行通信总线，使用多主从架构，由飞利浦公司在1980年代为了让主板、嵌入式系统或手机用以连接低速周边设备而发展。IIC支持一主多从，主机通过寻址的方式呼叫从机，然后进行数据传输。
I2C串行总线一般有两根信号线，一根是双向的数据线SDA，另一根是时钟线SCL。所有从设备的SDA和SLK都接到总线上。
3.2 IIC通信协议
IIC协议中有两种帧，一种是地址帧，用来寻找从设备。一种是数据帧，用来作主从机之间的数据交互。IIC协议还规定了起始信号，终止信号和应答信号。
I2C总线总线的SDA和SCL两条信号线同时处于高电平时，规定为总线的空闲状态。此时各个器件的输出级场效应管均处在截止状态，即释放总线，由两条信号线各自的上拉电阻把电平拉高。
SCL为高电平期间，SDA信号线由高电平向低电平的变化表示起始信号
SCL为高电平期间，SDA由低电平向高电平的变化表示终止信号
起始信号和终止信号都是由主机发送的，起始信号产生之后，总线处于被占用的状态，在终止信号产生之后，总线就处于空闲状态。
当从机接收完一帧时，会发送一个应答信号。应答信号为低电平时，规定为有效应答（ACK，简称应答位），表示接收器已经成功地接受了该字节应答位为高电平时，规定为非应答信号（NACK），一般表示接收器接收该字节没有成功。
IIC通信协议有自己的数据格式，每一个字节必须保证是8bit长度。数据传送时，先传送最高位，每一个被传送的字节后面都必须跟随1bit的应答位（即每一帧数据一共有9bit）。
3.3 IIC主从通信过程
3.3.1 写入数据
主设备往从设备写入数据需要有下面的过程
3.3.2 读取数据
四、OLED程序设计
4.1 OLED初始化
OLED初始化包括两部分，一部分是初始化STM32的GPIO，另一部分是根据数据手册提供的程序初始化OLED。STM32F103ZET6提供了两个IIC接口
| SCL | SDA | |
|---|---|---|
| IIC1 | PB6 | PB7 |
| IIC2 | PB10 | PB11 |
实际使用软件模拟IIC时，使用任意的GPIO即可，不必要使用上面规定的IIC引脚。这里只是使用了IIC1的引脚而已。
首先是数据手册提供的IIC相关函数
/*
*==============================================================================
*函数名称：IIC_delay
*函数功能：IIC延时
*输入参数：无
*返回值：无
*备 注：数据手册提供
*==============================================================================
*/
void IIC_delay (void)
{
u8 t = 1;
while (t--);
}
/*
*==============================================================================
*函数名称：I2C_Start
*函数功能：IIC起始信号
*输入参数：无
*返回值：无
*备 注：数据手册提供
*==============================================================================
*/
void I2C_Start (void)
{
OLED_SDA_Set();
OLED_SCL_Set();
IIC_delay();
OLED_SDA_Clr();
IIC_delay();
OLED_SCL_Clr();
IIC_delay();
}
/*
*==============================================================================
*函数名称：I2C_Stop
*函数功能：IIC终止信号
*输入参数：无
*返回值：无
*备 注：数据手册提供
*==============================================================================
*/
void I2C_Stop (void)
{
OLED_SDA_Clr();
OLED_SCL_Set();
IIC_delay();
OLED_SDA_Set();
}
/*
*==============================================================================
*函数名称：I2C_WaitAck
*函数功能：IIC等待应答
*输入参数：无
*返回值：无
*备 注：数据手册提供
*==============================================================================
*/
void I2C_WaitAck (void)
{
OLED_SDA_Set();
IIC_delay();
OLED_SCL_Set();
IIC_delay();
OLED_SCL_Clr();
IIC_delay();
}
/*
*==============================================================================
*函数名称：Send_Byte
*函数功能：写入一个字节
*输入参数：dat：需要写入的数据
*返回值：无
*备 注：数据手册提供
*==============================================================================
*/
void Send_Byte (u8 dat)
{
u8 i;
for (i = 0;i < 8;i ++)
{
// 发送数据时，从高位依次写入
if (dat & 0x80)
{
OLED_SDA_Set();
}
else
{
OLED_SDA_Clr();
}
IIC_delay();
OLED_SCL_Set();
IIC_delay();
OLED_SCL_Clr();
// dat左移1位
dat <<= 1;
}
}
/*
*==============================================================================
*函数名称：OLED_WR_Byte
*函数功能：IIC发送一个字节数据
*输入参数：dat：要发送的数据；mode：0是指令，1是数据
*返回值：无
*备 注：无
*==============================================================================
*/
void OLED_WR_Byte (u8 dat,u8 mode)
{
I2C_Start();
Send_Byte(0x78); // 寻址
I2C_WaitAck();
// 发送数据
if (mode)
{
Send_Byte(0x40);
}
// 发送指令
else
{
Send_Byte(0x00);
}
I2C_WaitAck();
Send_Byte(dat);
I2C_WaitAck();
I2C_Stop();
}
/*
*==============================================================================
*函数名称：Drv_Oled_Init
*函数功能：初始化OLED
*输入参数：无
*返回值：无
*备 注：无
*==============================================================================
*/
void Drv_Oled_Init (void)
{
// 结构体定义
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
// 开启时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
// 初始化GPIO结构体
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; // 推挽式输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
// 全部拉高，IIC处于空闲状态
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7);
// 根据数据手册提供的例程，初始化OLED
delay_ms(200); // 延时200ms
OLED_WR_Byte(0xAE,OLED_CMD);//--display off
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);//---set low column address
OLED_WR_Byte(0x10,OLED_CMD);//---set high column address
OLED_WR_Byte(0x40,OLED_CMD);//--set start line address
OLED_WR_Byte(0xB0,OLED_CMD);//--set page address
OLED_WR_Byte(0x81,OLED_CMD); // contract control
OLED_WR_Byte(0xFF,OLED_CMD);//--128
OLED_WR_Byte(0xA1,OLED_CMD);//set segment remap
OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD);//--normal / reverse
OLED_WR_Byte(0xA8,OLED_CMD);//--set multiplex ratio(1 to 64)
OLED_WR_Byte(0x3F,OLED_CMD);//--1/32 duty
OLED_WR_Byte(0xC8,OLED_CMD);//Com scan direction
OLED_WR_Byte(0xD3,OLED_CMD);//-set display offset
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);//
OLED_WR_Byte(0xD5,OLED_CMD);//set osc division
OLED_WR_Byte(0x80,OLED_CMD);//
OLED_WR_Byte(0xD8,OLED_CMD);//set area color mode off
OLED_WR_Byte(0x05,OLED_CMD);//
OLED_WR_Byte(0xD9,OLED_CMD);//Set Pre-Charge Period
OLED_WR_Byte(0xF1,OLED_CMD);//
OLED_WR_Byte(0xDA,OLED_CMD);//set com pin configuartion
OLED_WR_Byte(0x12,OLED_CMD);//
OLED_WR_Byte(0xDB,OLED_CMD);//set Vcomh
OLED_WR_Byte(0x30,OLED_CMD);//
OLED_WR_Byte(0x8D,OLED_CMD);//set charge pump enable
OLED_WR_Byte(0x14,OLED_CMD);//
OLED_WR_Byte(0xAF,OLED_CMD);//--turn on oled panel
}
下面是相关宏定义
// SCL
#define OLED_SCL_Clr() GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6)
#define OLED_SCL_Set() GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6)
// SDA
#define OLED_SDA_Clr() GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_7)
#define OLED_SDA_Set() GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_7)
#define OLED_CMD 0 //写命令
#define OLED_DATA 1 //写数据
4.2 OLED控制函数编写
数据手册中提供了一些指令，在编写OLED控制函数时可以参考。
4.2.1 OLED显示开/关程序
根据数据手册描述，发送指令“1010 111×0”，其中x0为0时，显示关闭，x0为1时，显示开启。因此，显示开关程序如下
/*
*==============================================================================
*函数名称：Med_Oled_Display_On
*函数功能：开启OLED显示
*输入参数：无
*返回值：无
*备 注：无
*==============================================================================
*/
void Med_Oled_Display_On(void)
{
OLED_WR_Byte(0X8D,OLED_CMD); // 设置充电泵启用/禁用
OLED_WR_Byte(0X14,OLED_CMD); // 设置（0x10）禁用
OLED_WR_Byte(0XAF,OLED_CMD); // DISPLAY ON
}
/*
*==============================================================================
*函数名称：Med_Oled_Display_Off
*函数功能：关闭OLED显示
*输入参数：无
*返回值：无
*备 注：无
*==============================================================================
*/
void OLED_Display_Off(void)
{
OLED_WR_Byte(0X8D,OLED_CMD); // 设置充电泵启用/禁用
OLED_WR_Byte(0X10,OLED_CMD); // 设置高列地址
OLED_WR_Byte(0XAE,OLED_CMD); // DISPLAY OFF
}
4.2.2 OLED显示一组汉字程序
想要显示汉字，需要先创建字库。汉字取模使用PCtoLCD2002完美版，取模时的配置已经标注
// 汉字字模数据结构定义
struct Cn16CharTypeDef // 汉字字模数据结构
{
unsigned char Index[2]; // 汉字内码索引,一个汉字占两个字节
unsigned char Msk[32]; // 点阵码数据(16*16/8)
};
// 汉字取模要求
// 阴码，逆向，列行式，16X16
struct Cn16CharTypeDef const CnChar16x16[]=
{
"太",0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0xFF,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x00,
0x80,0x80,0x40,0x20,0x10,0x0C,0x13,0x60,0x03,0x0C,0x10,0x20,0x40,0x80,0x80,0x00,/*"太",0*/
"陈",0x00,0xFE,0x22,0x5A,0x86,0x08,0x88,0x68,0x18,0x0F,0xE8,0x08,0x08,0x08,0x08,0x00,
0x00,0xFF,0x04,0x08,0x07,0x20,0x11,0x0D,0x41,0x81,0x7F,0x01,0x05,0x09,0x30,0x00,/*"陈",1*/
"抱",0x10,0x10,0x10,0xFF,0x90,0x20,0x10,0xEC,0x27,0x24,0x24,0xE4,0x04,0xFC,0x00,0x00,
0x02,0x42,0x81,0x7F,0x00,0x00,0x00,0x3F,0x42,0x42,0x4A,0x53,0x48,0x47,0x70,0x00,/*"抱",2*/
"不",0x00,0x02,0x02,0x02,0x02,0x82,0x42,0xF2,0x0E,0x42,0x82,0x02,0x02,0x02,0x00,0x00,
0x10,0x08,0x04,0x02,0x01,0x00,0x00,0xFF,0x00,0x00,0x00,0x01,0x02,0x0C,0x00,0x00,/*"不",3*/
"动",0x40,0x44,0xC4,0x44,0x44,0x44,0x40,0x10,0x10,0xFF,0x10,0x10,0x10,0xF0,0x00,0x00,
0x10,0x3C,0x13,0x10,0x14,0xB8,0x40,0x30,0x0E,0x01,0x40,0x80,0x40,0x3F,0x00,0x00,/*"动",4*/
};
汉字显示函数如下
/*
*==============================================================================
*函数名称：Med_Oled_ShowCHinese16x16
*函数功能：显示一组16*16的汉字
*输入参数：x：横坐标；y：纵坐标（0~3）；cn：要显示的汉字
*返回值：无
*备 注：无
*==============================================================================
*/
void Med_Oled_ShowCHinese16x16 (u8 x,u8 y,u8 *cn)
{
u8 i,num;
while (*cn != '\0')
{
// 扫描字库
// 这里的100，是字库所能容纳的汉字上限，可修改
for (num = 0;num < 100;num ++)
{
// 如果找到匹配的汉字
if ((CnChar16x16[num].Index[0]==*cn)
&&(CnChar16x16[num].Index[1]==*(cn+1)))
{
// 显示前16个点
Med_Oled_Set_Pos(x,y);
for(i=0;i<16;i++)
{
OLED_WR_Byte(CnChar16x16[num].Msk[i],OLED_DATA);
}
// 显示后16个点
Med_Oled_Set_Pos(x,y+1);
for(i=16;i<32;i++)
{
OLED_WR_Byte(CnChar16x16[num].Msk[i],OLED_DATA);
}
}
}
cn += 2;
x += 16; //若改字号，需要改
}
}
当需要显示汉字时，只需要写下面的程序，即可直接显示一组汉字
Med_Oled_ShowCHinese16x16(1,2,"太陈抱不动"); // 显示一组汉字
4.2.3 OLED显示一串字符串
要显示字符串，也要有对应的字库，这里提供了8号和16号字库，就不再列出了。想要显示一串字符串，需要先编写显示字符函数
/*
*==============================================================================
*函数名称：Med_Oled_ShowChar
*函数功能：显示一个字符
*输入参数：x：横坐标；y：纵坐标；chr：要显示的字符串；Char_Size：大小（8/16）
*返回值：无
*备 注：无
*==============================================================================
*/
void Med_Oled_ShowChar(u8 x,u8 y,u8 chr,u8 Char_Size)
{
u8 c=0,i=0;
c=chr-' ';//得到偏移后的值
if(x > Max_Column-1){x=0;y=y+2;}
if(Char_Size ==16)
{
Med_Oled_Set_Pos(x,y);
for(i=0;i<8;i++)
OLED_WR_Byte(F8X16[c*16+i],OLED_DATA);
Med_Oled_Set_Pos(x,y+1);
for(i=0;i<8;i++)
OLED_WR_Byte(F8X16[c*16+i+8],OLED_DATA);
}
else
{
Med_Oled_Set_Pos(x,y);
for(i=0;i<6;i++)
OLED_WR_Byte(F6x8[c][i],OLED_DATA);
}
}
显示一串字符串函数如下
/*
*==============================================================================
*函数名称：Med_Oled_ShowString
*函数功能：显示一串字符串
*输入参数：x：横坐标；y：纵坐标；chr：要显示的字符串；Char_Size：大小（8/16）
*返回值：无
*备 注：无
*==============================================================================
*/
void Med_Oled_ShowString(u8 x,u8 y,u8 *chr,u8 Char_Size)
{
while (*chr!='\0')
{
Med_Oled_ShowChar(x,y,*chr,Char_Size);
x+=8;
if(x>120)
{
x=0;
y+=2;
}
chr++;
}
}
需要显示一串字符串时，添加下面程序
Med_Oled_ShowString(2,6,"ertu-20230621",8); // 在OLED上显示字符串
4.2.3 OLED显示图片
下面提供了显示图片的函数
/*
*==============================================================================
*函数名称：Med_Oled_DrawBMP
*函数功能：显示一张BMP图片
*输入参数：x0：起始横坐标；y：起始纵坐标；x1：终止横坐标；y1：终止纵坐标；
BMP[]：要显示的图片
*返回值：无
*备 注：无
*==============================================================================
*/
void Med_Oled_DrawBMP(u8 x0, u8 y0, u8 x1, u8 y1,u8 BMP[])
{
u32 j=0;
u8 x,y;
if (y1%8==0)
{
y = y1 / 8;
}
else
{
y = y1 / 8 + 1;
}
for (y = y0;y < y1;y ++)
{
Med_Oled_Set_Pos(x0,y);
for(x = x0;x < x1;x ++)
{
OLED_WR_Byte(BMP[j++],OLED_DATA);
}
}
}
下面是图片取模后的存储文件，其中标注了取模软件，以及取模时的配置
#ifndef __BMP_H
#define __BMP_H
// 图片取模时，首先将图片另存为.bmp格式
// 用Image2Lcd软件取模
// 扫描模式设置为数据水平，字节垂直
// 输出灰度为单色
// 40*40
// 只勾选字节内像素数据反序
unsigned char BMP1[] =
{ /* 0X22,0X01,0X28,0X00,0X28,0X00, */
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X80,
0XC0,0X60,0X30,0X10,0X10,0X30,0X20,0X20,0X20,0X00,0X40,0X40,0X40,0X40,0X00,0X00,
0X80,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0XC0,0X60,0X30,0X18,0X0C,0X06,0X03,0X01,0X08,0X04,0X02,0X12,0X02,0X04,0X24,0X24,
0X24,0X20,0X08,0X08,0X28,0X10,0X00,0X00,0X80,0X40,0X71,0X09,0XC7,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0XE0,0X18,0X04,0X82,0X40,0X00,0X80,0X80,0X80,0X80,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0XC0,0X60,0X30,0X18,0X8C,0X44,0X11,
0X08,0X87,0X60,0X30,0X0F,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X0F,0X20,0X43,0X44,0X00,
0X90,0X90,0X90,0X20,0X20,0X20,0X41,0X41,0X03,0X82,0X82,0X80,0X84,0X04,0X04,0X42,
0X21,0X10,0X84,0X06,0X23,0X10,0X08,0X02,0X01,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X01,0X00,0X02,0X02,
0X02,0X02,0X00,0X04,0X04,0X0C,0X08,0X0C,0X06,0X03,0X01,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,};
#endif
主程序中添加如下程序，最终显示结果如下
Med_Oled_DrawBMP(10,1,50,6,BMP1); // 显示图片
五、OLED画点/画线
使用OLED时，也常用到画点或者画线，这里给出画点和画线的函数。
/*
*==============================================================================
*函数名称：Med_Oled_Refresh_Gram
*函数功能：更新缓存显示内容
*输入参数：无
*返回值：无
*备 注：无
*==============================================================================
*/
u8 OLED_GRAM[128][8];
void Med_Oled_Refresh_Gram(void)
{
u8 i,n;
for(i=0;i<8;i++)
{
OLED_WR_Byte (0xb0+i,OLED_CMD);
OLED_WR_Byte (0x00,OLED_CMD);
OLED_WR_Byte (0x10,OLED_CMD);
for(n=0;n<128;n++)
OLED_WR_Byte(OLED_GRAM[n][i],OLED_DATA);
}
}
/*
*==============================================================================
*函数名称：Med_Oled_DrawPoint
*函数功能：画点
*输入参数：x：横坐标；y：纵坐标；t：清除（0）/填充（1）
*返回值：无
*备 注：无
*==============================================================================
*/
void Med_Oled_DrawPoint(u8 x,u8 y,u8 t)
{
u8 pos,bx,temp=0;
if(x>127||y>63) return;
pos=(y)/8;
bx=y%8;
temp=1<<(bx);
if(t)
OLED_GRAM[x][pos]|=temp; //第bx位，置1，其他位值不变
else
OLED_GRAM[x][pos]&=~temp; //第bx位，置0，其他位值不变
// 更新缓存
Med_Oled_Refresh_Gram();
}
/*
*==============================================================================
*函数名称：Med_Oled_DrawLine
*函数功能：画线
*输入参数：x1：起始点横坐标；y1：起始点纵坐标；x2：结束点横坐标；
y2：结束点纵坐标；x：0~128；y：0~64
*返回值：无
*备 注：无
*==============================================================================
*/
void Med_Oled_DrawLine(u8 x1, u8 y1, u8 x2,u8 y2)
{
unsigned int t;
int xerr=0,yerr=0,delta_x,delta_y,distance;
int incx,incy,uRow,uCol;
delta_x=x2-x1; //计算坐标增量
delta_y=y2-y1;
uRow=x1;
uCol=y1;
if(delta_x>0)incx=1; //设置单步方向
else if(delta_x==0)incx=0;//垂直线
else {incx=-1;delta_x=-delta_x;}
if(delta_y>0)incy=1;
else if(delta_y==0)incy=0;//水平线
else{incy=-1;delta_y=-delta_y;}
if( delta_x>delta_y)distance=delta_x; //选取基本增量坐标轴
else distance=delta_y;
for(t=0;t<=distance+1;t++ )//画线输出
{
Med_Oled_DrawPoint(uRow,uCol,1);//画点
xerr+=delta_x ;
yerr+=delta_y ;
if(xerr>distance)
{
xerr-=distance;
uRow+=incx;
}
if(yerr>distance)
{
yerr-=distance;
uCol+=incy;
}
}
}
main函数添加如下代码
Med_Oled_DrawPoint(10,20,1); // 画点
Med_Oled_DrawLine(0,30,100,30); // 画线
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