STM32进阶教程：使用OLED屏幕模块

STM32进阶-OLED屏幕模块

前言

OLED

模块简介

协议

SSD1306

OLED显示文字的方法

利用软件取模

英文

汉字取模

STM32F103与OLED的连接

实验一

实验二

实验三

总结

前言

实验前言：

在当今的嵌入式系统开发领域，STM32微控制器因其强大的性能和广泛的应用范围而受到广泛应用。为了进一步扩展其应用范围，我们常常需要与各种外部设备进行交互。其中，OLED屏幕模块作为一种高分辨率、低功耗的显示设备，能够为我们提供丰富的图形和文本信息。
在本实验中，我们将探讨如何将OLED屏幕模块与STM32微控制器进行连接，并实现基本的信息显示。通过这个实验，我们期望能够更深入地理解OLED屏幕的工作原理，掌握其与STM32的接口技术，为今后的项目开发提供实践经验。
实验目标：

了解OLED屏幕模块的特性及工作原理。

掌握OLED屏幕模块与STM32微控制器的接口技术。

在OLED屏幕上显示基本的文本和图形信息。

理解并应用I2C通信协议。
实验器材：

STM32F103开发板。

OLED屏幕模块SSD1306（128*64分辨率）。

杜邦线若干。

面包板一个。

OLED

模块简介

OLED（Organic Light Emitting Diode）是一种采用有机物作为发光材料的显示技术。OLED模块由OLED显示屏和控制电路组成，具有高对比度、快速响应、广视角和低功耗等特点，适用于各种嵌入式系统和电子产品中。

以下是常见的OLED模块的参数表格：

参数	描述
分辨率	屏幕的像素数目，如128×64或 256×128等
显示颜色	支持的颜色数量和色深，如单色、双色或全彩
尺寸	屏幕的物理尺寸，如0.96寸、1.3寸等
接口	与控制器通信的接口类型，如SPI、IIC或并行接口等
供电电压	模块的工作电压范围，如3.3V或5V
工作温度范围	模块的工作温度范围，如-40°C至85°C
视角	显示屏的最大可视角度，如水平170°，垂直160°
亮度调节	支持的亮度调节方式，如软件控制或硬件PWM调光等
特殊功能	模块可能具有的特殊功能，如触摸屏、按键、指示灯等

请注意，不同型号和厂商的OLED模块可能具有不同的参数和特性。在选择和使用OLED模块时，需要根据实际需求和项目要求进行选择。
OLED模块广泛应用于智能手表、可穿戴设备、便携式仪器、嵌入式系统、物联网终端等领域。其高品质的图像显示效果和低功耗的特性，使其成为许多电子产品中理想的显示解决方案。

协议

OLED屏幕的通讯协议通常采用SPI通信方式。SPI（Serial Peripheral Interface）是由摩托罗拉公司提出的一种高速全双工的通信总线，它被广泛地应用在ADC、LCD等设备与MCU之间，要求通讯速率较高的场合。
在OLED屏幕的通讯中，SPI协议通常涉及3条总线以及片选线（SS）。这3条总线分别是SCK（Serial Clock）、MOSI（Master Out Slave In）和MISO（Master In Slave Out）。其中，SCK信号由主机控制产生，MOSI信号由主机发送到从机，MISO信号则由从机发送到主机。片选线（SS）主要用于选择从机，当该线被拉低时，从机被选中并准备接收来自主机的数据。
SPI通讯的基本过程是这样的：首先，主机通过控制SCK信号的频率和电平来控制通讯速率和数据传输方向。然后，主机通过MOSI线发送数据到从机，同时从机通过MISO线将数据发送回主机。在数据传输过程中，片选线（SS）被用来选择特定的从机设备进行通讯。

此外，为了确保通讯的稳定性和可靠性，SPI协议还定义了一些通讯时序规则。例如，空闲状态下，SCK信号应该是低电平，而在数据传输过程中，SCK信号的高电平应该在MOSI信号的后面。
以上信息仅供参考，具体通讯协议和时序规则可能会因不同的OLED屏幕型号和生产商而有所差异。因此，在实际应用中，建议参考相关的技术手册或联系供应商以获取更详细的信息。

SSD1306

SSD1306是一种常见的OLED控制驱动芯片，广泛应用于各种OLED模块中。它采用IIC或SPI接口与微控制器通信，具有低功耗、高对比度和快速响应等特点。

参数	描述
分辨率	支持的屏幕分辨率，如128×64或 128×32等
驱动方式	选择的驱动方式，如静态或动态驱动
接口	与微控制器通信的接口类型，如IIC或SPI接口
工作电压	芯片的供电电压范围，如3.3V或5V
工作温度范围	芯片的工作温度范围，如-40°C至85°C
视角	显示屏的最大可视角度，如水平170°，垂直160°
像素点亮方式	OLED的像素点亮方式，如逐行扫描或逐列扫描
驱动电流	OLED显示像素的驱动电流，可根据需要调节
亮度调节	支持的亮度调节方式，如软件控制或硬件PWM调光等
特殊功能	芯片可能具有的特殊功能，如内置字库、RAM缓冲区等

SSD1306芯片具有良好的兼容性和稳定性，被广泛用于各种OLED模块中。它提供了丰富的命令和功能，可实现文本、图形和动画的显示。使用SSD1306芯片，可以轻松控制OLED模块，实现各种实用的显示效果。
请注意，不同型号和厂商的SSD1306芯片可能具有不同的参数和特性。在选择和使用OLED模块时，需要根据实际需求和项目要求进行选择。

这个模块默认是使用SPI通讯的，如果要使用I2C通讯，需要把R3电阻取下来，焊接到R1的位置，如上图。

OLED显示文字的方法

利用软件取模

PCtoLCD2002是一款专业的OLED取模软件，它支持多种取模方式，包括逐行、逐列、行列、列行四种取模方式。用户可以根据需要选择字体、大小、文字的长宽，并可独立调整文字的长和宽，生成任意形状的字符。
该软件还支持中英文数字混合的字符串的字模数据生成，并可以选择字体、大小。同时，每行输出数据个数可调整，且支持自定义取模方式及输出格式。
值得一提的是，PCtoLCD2002完美版支持生成的字模可以在任何电脑上使用，不会受到操作系统的限制。
总的来说，PCtoLCD2002完美版是一款功能强大的OLED取模软件，能够满足用户在OLED取模方面的各种需求

英文

1. 打开取模软件
   

2. 汉字取模
   2.1 点击模式，选择字符模式
   
   点击选项，进行设置
   

设置如下，点阵内的数字手动输入999，然后点击确定。

3. 以生成8×16字符为例
   3.1字宽，字高选择16，那么对应的英文长宽就是8×16!!!
   
   在输入栏输入文档开头的全部ASCII码，点击生成字模。
   

4. 4将生成的字模复制到oledfont.h的数组中
   

汉字取模

1. 打开取模软件
   

2. 汉字取模
   2.1 点击模式，选择字符模式
   
   点击选项，进行设置
   设置如下，点阵内的数字手动输入999，然后点击确定。
   

3. 以生成16×16的汉字为例
   3.1字宽，字高选择16
   
   在输入栏输入需要取模的汉字（只能是汉字），然后点击生成字模。
   

4. 将生成的字模复制到oledfont.h的数组中
   

STM32F103与OLED的连接

代码：

OLED.c 内容过多，此处只讲OLED.h部分，具体函数请读者自行编写或查阅

#ifndef __OLED_H
#define __OLED_H

void OLED_Init(void);
void OLED_Clear(void);
void OLED_ShowChar(uint8_t Line, uint8_t Column, char Char);
void OLED_ShowString(uint8_t Line, uint8_t Column, char *String);
void OLED_ShowNum(uint8_t Line, uint8_t Column, uint32_t Number, uint8_t Length);
void OLED_ShowSignedNum(uint8_t Line, uint8_t Column, int32_t Number, uint8_t Length);
void OLED_ShowHexNum(uint8_t Line, uint8_t Column, uint32_t Number, uint8_t Length);
void OLED_ShowBinNum(uint8_t Line, uint8_t Column, uint32_t Number, uint8_t Length);

#endif

这段代码是一个简单的OLED库的头文件，定义了一些函数来控制OLED显示屏的初始化、清屏以及显示字符、字符串、数字和二进制数等功能。
函数解释：

OLED_Init()：初始化OLED显示屏。

OLED_Clear()：清除OLED显示屏上的内容。

OLED_ShowChar(uint8_t Line, uint8_t Column, char Char)：在指定的行和列位置显示一个字符。

OLED_ShowString(uint8_t Line, uint8_t Column, char *String)：在指定的行和列位置显示一个字符串。

OLED_ShowNum(uint8_t Line, uint8_t Column, uint32_t Number, uint8_t Length)：在指定的行和列位置显示一个无符号整数。

OLED_ShowSignedNum(uint8_t Line, uint8_t Column, int32_t Number, uint8_t Length)：在指定的行和列位置显示一个有符号整数。

OLED_ShowHexNum(uint8_t Line, uint8_t Column, uint32_t Number, uint8_t Length)：在指定的行和列位置显示一个十六进制数。

OLED_ShowBinNum(uint8_t Line, uint8_t Column, uint32_t Number, uint8_t Length)：在指定的行和列位置显示一个二进制数。

这些函数可以通过调用库文件中的相关函数来实现OLED显示屏的控制和数据显示。用户可以根据需要调用这些函数来显示不同的内容。
示例

void OLED_ShowNum(uint8_t Line, uint8_t Column, uint32_t Number, uint8_t Length)
{
	uint8_t i;
	for (i = 0; i < Length; i++)							
	{
		OLED_ShowChar(Line, Column + i, Number / OLED_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0');
	}
}

这段代码是OLED_ShowNum()函数的实现，用于在OLED显示屏上显示一个无符号整数。
函数解释：

OLED_ShowNum(uint8_t Line, uint8_t Column, uint32_t Number, uint8_t Length)：函数接受四个参数，分别是要显示的数字所在的行和列位置、要显示的数字以及数字的长度。

for (i = 0; i < Length; i++)：使用循环来逐个显示数字的每一位。

OLED_ShowChar(Line, Column + i, Number / OLED_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0')：调用OLED_ShowChar()函数来显示每一位数字。具体的显示位置由Line和Column + i确定。通过对Number进行数学运算，可以得到每一位数字的值，并将其转换为对应的字符形式。

该函数通过循环将数字分解为每一位，并调用OLED_ShowChar()函数来在OLED显示屏上逐个显示每一位数字。用户可以通过调用该函数，传入相应的参数来实现在OLED显示屏上显示无符号整数的功能。

实验一

显示自己的学号和姓名；
利用汉字取模软件：

生成的编码放到oled_front.h中：

main函数：

#include "stm32f10x.h"                 
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Delay.h"
#include "LED.h"
#include "usart.h"

extern unsigned int rec_data[4];

int main(void)
{
	OLED_Init();
	
	OLED_ShowHZ(1,1,12);
	OLED_ShowHZ(1,3,14);
	OLED_ShowHZ(1,5,16);
	OLED_ShowString(2,1,"632107030112");
	while (1)
	{
		
	}

}

实验效果：

实验二

显示AHT20的温度和湿度：

#include "stm32f10x.h"                 
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Delay.h"
#include "LightSensor.h"
#include "LED.h"
#include "dht20.h"
#include "usart.h"

extern unsigned int rec_data[4];

int main(void)
{
	OLED_Init();
	uart_init(9600);
	LightSensor_Init();
	LED_Init();
	OLED_ShowHZ(2,5,0); //ÎÂ
	OLED_ShowHZ(2,7,2); //¶È
	OLED_ShowHZ(2,9,4);	//:
	OLED_ShowHZ(2,12,6);//¡æ

	OLED_ShowHZ(4,5,8); //ʪ
	OLED_ShowHZ(4,7,10); //¶È
	OLED_ShowHZ(4,9,4); //:
	OLED_ShowChar(4,12,'%');//%
	
	while (1)
	{
		Delay_s(1);
		DHT20_REC_Data(); //½ÓÊÕdht20Êý¾Ý
	    OLED_ShowNum(2,10,rec_data[2],2);
		OLED_ShowNum(4,10,rec_data[0],2);
		if (LightSensor_Get() == 1)
		{
				LED2_ON();
		}
		else
		{
				LED2_OFF();
		}
	}

}

实验效果：

实验三

上下或左右的滑动显示长字符：
代码：

	OLED_WR_Byte(0x2E,OLED_CMD); //关闭滚动
	OLED_WR_Byte(0x27,OLED_CMD); //水平向左或者右滚动 26/27
	OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD); //虚拟字节
	OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD); //起始页 0
	OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD); //滚动时间间隔
	OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD); //终止页 2
	OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD); //虚拟字节
	OLED_WR_Byte(0xFF,OLED_CMD); //虚拟字节
	TEST_MainPage();
	OLED_WR_Byte(0x2F,OLED_CMD); //开启滚动

这段代码是用于控制OLED屏幕进行滚动显示的操作。下面是对代码的解释：

OLED_WR_Byte(0x2E,OLED_CMD); //关闭滚动

这行代码发送命令给OLED屏幕，将滚动功能关闭。

OLED_WR_Byte(0x27,OLED_CMD); //水平向左或者右滚动 26/27

这行代码发送命令给OLED屏幕，选择水平滚动的方向，可以选择向左滚动或者向右滚动。具体选择通过参数0x27或者0x26来确定。

OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD); //虚拟字节
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD); //起始页 0
OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD); //滚动时间间隔
OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD); //终止页 2
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD); //虚拟字节
OLED_WR_Byte(0xFF,OLED_CMD); //虚拟字节

这些代码依次发送命令给OLED屏幕，设置滚动的参数。包括设置起始页和终止页、滚动时间间隔等参数。其中0x00和0xFF是虚拟字节，可能是为了补齐命令的格式。

TEST_MainPage();

这行代码调用了TEST_MainPage函数，可能用于设置OLED屏幕要滚动显示的内容。

OLED_WR_Byte(0x2F,OLED_CMD); //开启滚动

这行代码发送命令给OLED屏幕，将滚动功能开启。
以上就是对给定代码的解释，它们用于控制OLED屏幕进行滚动显示的操作。具体的功能和效果可能需要参考OLED屏幕的文档或者相关代码来确定。

实验效果

突发奇想：

#include "stm32f10x.h"                 
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Delay.h"
#include "LED.h"
#include "usart.h"



int main(void)
{
	OLED_Init();

	while (1)
	{
		for(int i=1;i<=8;i++)
		{
				OLED_ShowHZ(2,i,18);
	      OLED_ShowHZ(2,i+2,20);
	      OLED_ShowHZ(2,i+4,22);
	      OLED_ShowHZ(2,i+6,24);
	      OLED_ShowString(3,i,"cqjtu!");
			  Delay_ms(50);
			  OLED_Clear();
		}
		Delay_ms(500);
		OLED_Clear();
	}

}

好像这样直接改变字符显示的位置也可以刷屏

对比
在OLED刷屏的方法上，通常有两种主要的策略：

直接发送命令和数据: 在这种方法中，你直接发送特定的OLED命令和数据来控制OLED显示屏。例如，你可能发送一个命令来显示一个特定的字符，或者一个命令来滚动文本。这种方法的优点是它通常比较简单和直接。然而，它的缺点是它可能需要更多的代码和处理器时间，因为它需要在主循环中持续地发送命令和数据。
使用库或驱动程序: 在这种方法中，你使用一个预先编写好的库或驱动程序来控制OLED显示屏。这些库或驱动程序通常包含了许多用于控制显示屏的函数和命令，可以让你以更高效和更简洁的方式控制显示屏。这种方法的优点是它可以减少代码的复杂性和处理器时间的使用。然而，它的缺点是你可能需要适应特定的库或驱动程序，而且可能需要更多的理解和配置工作。
在你的代码中，你使用了第一种方法，即直接发送命令和数据来控制OLED显示屏。例如，你发送了OLED_WR_Byte(0x2E,OLED_CMD); //关闭滚动 和 OLED_WR_Byte(0x2F,OLED_CMD); //开启滚动等命令来控制滚动功能。同时，你也直接发送了OLED_ShowHZ(2,i,18);等命令来显示特定的字符。

总结

本次实验中，我们成功实现了对OLED屏幕模块的控制和数据显示功能。首先，我们理解了OLED屏幕的工作原理和汉字点阵编码原理，了解了控制OLED屏幕的SPI或IIC接口的基本配置和通信方式。然后，我们使用STM32F103单片机通过SPI或IIC接口与OLED屏幕进行通信，并通过编写代码实现了以下功能：

显示自己的学号和姓名：通过将学号和姓名的字符串数据发送到OLED屏幕，实现了学号和姓名的显示功能。

显示AHT20的温度和湿度：将AHT20传感器读取到的温度和湿度数据转换为字符串，并将其发送到OLED屏幕，实现了温度和湿度的显示功能。

上下或左右滑动显示长字符：通过在OLED屏幕上不断滚动显示长字符的方法，实现了滑动显示长字符的效果。可以自定义长字符内容。

通过本次实验，我深入理解了OLED屏幕的工作原理和控制方法，掌握了STM32单片机与OLED屏幕之间的通信和数据显示。这将为我在物联网等领域中使用OLED屏幕提供了基础和启示。同时，通过实践，我也提高了对STM32F103单片机的编程能力和对硬件与软件的综合应用能力。

作者：Alone–阮泽宇