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MiniPro STM32H750 开发指南_V1.1-OLED显示实验

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STMCU小助手 发布时间：2022-10-7 16:49
OLED显示实验
本章我们来学习使用OLED液晶显示屏，在开发板上我们预留了OLED模块接口，需要准备一个OLED显示模块。下面我们一起来点亮OLED，并实现ASCII字符的显示。

23.1 OLED简介
OLED，即有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode），又称为有机电激光显示（Organic Electroluminesence Display，OELD）。OLED由于同时具备自发光，不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异之特性，被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。
LCD都需要背光，而OLED不需要，因为它是自发光的。这样同样的显示，OLED效果要来得好一些。以目前的技术，OLED的尺寸还难以大型化，但是分辨率确可以做到很高。在本章中，我们使用的是ALINETEK的OLED显示模块，该模块有以下特点：
1）模块有单色和双色两种可选，单色为纯蓝色，而双色则为黄蓝双色。
2）尺寸小，显示尺寸为0.96寸，而模块的尺寸仅为27mm26mm大小。
3）高分辨率，该模块的分辨率为12864。
4）多种接口方式，该模块提供了总共4种接口包括：6800、8080两种并行接口方式、4线SPI接口方式以及IIC接口方式（只需要2根线就可以控制OLED了！）。
5）不需要高压，直接接3.3V就可以工作了。
这里要提醒大家的是，该模块不和5.0V接口兼容，所以请大家在使用的时候一定要小心，别直接接到5V的系统上去，否则可能烧坏模块。以下4种模式通过模块的BS1和BS2设置，BS1和BS2的设置与模块接口模式的关系如表23.1.1所示：

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                表23.1.1 OLED模块接口方式设置表

表23.1.1中：“1”代表接VCC，而“0”代表接GND。
该模块的外观图如图23.1.1所示：

8205988536514528a17099c8ce1651ff.png

图23.1.1 ALIENTEK OLED模块外观图
ALIENTEK OLED模块默认设置是：BS1和BS2接VCC ，即使用8080并口方式，如果你想要设置为其他模式，则需要在OLED的背面，用烙铁修改BS1和BS2的设置。
模块的原理图如图23.1.2所示：

a3f7c420de8d4e0abafa0816c073c4fb.png

图23.1.2 ALIENTEK OLED模块原理图
该模块采用8*2的2.54排针与外部连接，总共有16个管脚，在16条线中，我们只用了15条，有一个是悬空的。15条线中，电源和地线占了2条，还剩下13条信号线。在不同模式下，我们需要的信号线数量是不同的，在8080模式下，需要全部13条，而在IIC模式下，仅需要2条线就够了！这其中有一条是共同的，那就是复位线RST（RES），RST上的低电平，将导致OLED复位，在每次初始化之前，都应该复位一下OLED模块。
ALIENTEK OLED模块的控制器是SSD1306，本章，我们将学习如何通过STM32H750来控制该模块显示字符和数字，本章的实例代码将可以支持两种方式与OLED模块连接，一种是8080的并口方式，另外一种是4线SPI方式。实际使用过程我们也通常只选用其中的一种来实现硬件上的连接，我们会分别介绍这两种模式，读者可以选择性阅读。

23.1.1 硬件驱动接口模式
1.8080并口模式
首先我们介绍一下模块的8080并行接口，8080并行接口的发明者是INTEL，该总线也被广泛应用于各类液晶显示器，ALIENTEK OLED模块也提供了这种接口，使得MCU可以快速的访问OLED。ALIENTEK OLED模块的8080接口方式需要如下一些信号线：
CS：OLED片选信号。
WR：向OLED写入数据。
RD：从OLED读取数据。
D[7：0]：8位双向数据线。
RST(RES)：硬复位OLED。
DC：命令/数据标志（0，读写命令；1，读写数据）。
模块的8080并口写的过程为：先根据要写入的数据的类型，设置DC为高（数据）/低（命令），设置WR起始电平为高，然后拉低片选，选中SSD1306，接着我们在整个读时序上保持RD为高电平，然后：
拉低WR的电平准备写入数据，向数据线（D[7：0]）上输入要写的信息；
拉高WR，这样得到一个WR的上升沿，在这个上升沿，使数据写入到SSD1306里面；
SSD1306的8080并口写时序图如图23.1.1.1所示：

17d694ff33d44c24ba303b19ee561294.png

图23.1.1.1 8080并口写时序图
模块的8080并口读的过程为：先根据要写入的数据的类型，设置DC为高（数据）/低（命令），设置RD起始电平为高，然后拉低片选CS信号，选中SSD1306，接着我们在整个读时序上保持WR为高电平，然后类似写时序，同样的：
在RD的上升沿， 使数据锁存到数据线（D[7：0]）上；
SSD1306的8080并口读时序图如图23.1.1.2所示：

ac981d53fb5f482084aeac512b35001c.png

图23.1.1.2 8080并口读时序图
SSD1306的8080接口方式下，控制脚的信号状态所对应的功能如表23.1.1.1：

ad77f00b8a7c44f39ce48157b8f7bac1.png

                         表23.1.1.1 控制脚信号状态功能表

在8080方式下读数据操作的时候，我们有时候（例如读显存的时候）需要一个假读命（Dummy Read），以使得微控制器的操作频率和显存的操作频率相匹配。在读取真正的数据之前，由一个的假读的过程。这里的假读，其实就是第一个读到的字节丢弃不要，从第二个开始，才是我们真正要读的数据。
一个典型的读显存的时序图，如图23.1.1.3所示：

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图23.1.1.3 读显存时序图
可以看到，在发送了列地址之后，开始读数据，第一个是Dummy Read，也就是假读，我们从第二个开始，才算是真正有效的数据。并行接口模式就介绍到这里。
2. SPI模式
我们的代码同时兼容SPI方式的驱动，如果你使用的是这种驱动方式，则应该把代码中的宏OLED_MODE设置为：
#define OLED_MODE 0 /* 0: 4线串行模式 */
我们接下来介绍一下4线串行（SPI）方式，4先串口模式使用的信号线有如下几条：
CS：OLED片选信号。
RST(RES)：硬复位OLED。
DC：命令/数据标志（0，读写命令；1，读写数据）。
SCLK：串行时钟线。在4线串行模式下，D0信号线作为串行时钟线SCLK。
SDIN：串行数据线。在4线串行模式下，D1信号线作为串行数据线SDIN。
模块的D2需要悬空，其他引脚可以接到GND。在4线串行模式下，只能往模块写数据而不能读数据。
在4线SPI模式下，每个数据长度均为8位，在SCLK的上升沿，数据从SDIN移入到SSD1306，并且是高位在前的。DC线还是用作命令/数据的标志线。在4线SPI模式下，写操作的时序如图23.1.1.4所示：

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图23.1.1.4 4线SPI写操作时序图
4线串行模式就为大家介绍到这里。其他还有几种模式，在SSD1306的数据手册上都有详细的介绍，我们把资料放到“开发板资料A盘->7，硬件资料\3，液晶资料\OLED资料\SSD1306-Revision 1.1 (Charge Pump).pdf”，如果要使用这些方式，请大家参考该手册并自行实现相应的功能代码。

23.1.2 OLED显存
接下来，我们介绍一下模块的显存，SSD1306的显存总共为128*64bit大小，SSD1306将这些显存分为了8页，不使用显存对应的行列的重映射，其对应关系如表23.1.2.1所示：

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表23.1.2.1 SSD1306显存与屏幕对应关系表
可以看出，SSD1306的每页包含了128个字节，总共8页，这样刚好是128*64的点阵大小。当GRAM的写入模式为页模式时，需要设置低字节起始的列地址（0x000x0F）和高字节的起始列地址（0x100x1F），芯片手册中给出了写入GRAM与显示的对应关系，写入列地址在写完一字节后自动按列增长，如图23.1.2.2所示：

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图23.1.2.2 SSD1306页2显存写入字节与屏幕坐标的关系
因为每次写入都是按字节写入的，这就存在一个问题，如果我们使用只写方式操作模块，那么，每次要写8个点，这样，我们在画点的时候，就必须把要设置的点所在的字节的每个位都搞清楚当前的状态（0/1？），否则写入的数据就会覆盖掉之前的状态，结果就是有些不需要显示的点，显示出来了，或者该显示的没有显示了。这个问题在能读的模式下，我们可以先读出来要写入的那个字节，得到当前状况，在修改了要改写的位之后再写进GRAM，这样就不会影响到之前的状况了。但是这样需要能读GRAM，对于4线SPI模式/IIC模式，模块是不支持读的，而且读改写的方式速度也比较慢。
所以我们采用的办法是在STM32H750的内部建立一个虚拟的OLED的GRAM（共128*8=1024个字节），在每次修改的时候，只是修改STM32H750上的GRAM（实际上就是SRAM），在修改完了之后，一次性把STM3F103上的GRAM写入到OLED的GRAM。当然这个方法也有坏处，一个是对于那些SRAM很小的单片机（比如51系列）不太友好，另一个是每次都写入全屏，屏幕刷新率会变低。
SSD1306的命令比较多，这里我们仅介绍几个比较常用的命令，这些命令如下表所示：

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表23.1.2.3 SSD1306常用命令表
第0个命令为0X81，用于设置对比度的，这个命令包含了两个字节，第一个0X81为命令，随后发送的一个字节为要设置的对比度的值。这个值设置得越大屏幕就越亮。
第1个命令为0XAE/0XAF。0XAE为关闭显示命令；0XAF为开启显示命令。
第2个命令为0X8D，该指令也包含2个字节，第一个为命令字，第二个为设置值，第二个字节的BIT2表示电荷泵的开关状态，该位为1，则开启电荷泵，为0则关闭。在模块初始化的时候，这个必须要开启，否则是看不到屏幕显示的。
第3个命令为0XB0~B7，该命令用于设置页地址，其低三位的值对应着GRAM的页地址。
第4个指令为0X00~0X0F，该指令用于设置显示时的起始列地址低四位。
第6个指令为0X10~0X1F，该指令用于设置显示时的起始列地址高四位。
其他命令，我们就不在这里一一介绍了，大家可以参考SSD1306 datasheet的第28页。从这页开始，对SSD1306的指令有详细的介绍。
最后，我们再来介绍一下OLED模块的初始化过程，SSD1306的典型初始化框图如图23.1.2.4所示：

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图23.1.2.4 SSD1306初始化框图
驱动IC的初始化代码，我们直接使用厂家推荐的设置就可以了，只要对细节部分进行一些修改，使其满足我们自己的要求即可，其他不需要变动。
OLED的介绍就到此为止，我们重点向大家介绍了ALIENTEK OLED模块的相关知识，接下来我们将使用这个模块来显示字符和数字。通过以上介绍，我们可以得出OLED显示需要的相关设置步骤如下：
1）设置STM32F103与OLED模块相连接的IO。
这一步，先将我们与OLED模块相连的IO口设置为输出，具体使用哪些IO口，这里需要根据连接电路以及OLED模块所设置的通讯模式来确定。这些将在硬件设计部分向大家介绍。
2）初始化OLED模块。
其实这里就是上面的初始化框图的内容，通过对OLED相关寄存器的初始化，来启动OLED的显示。为后续显示字符和数字做准备。
3）通过函数将字符和数字显示到OLED模块上。
这里就是通过我们设计的程序，将要显示的字符送到OLED模块就可以了，这些函数将在软件设计部分向大家介绍。
通过以上三步，我们就可以使用ALIENTEK OLED模块来显示字符和数字了，在后面我们还将会给大家介绍显示汉字的方法。这一部分就先介绍到这里。

23.2 硬件设计
1.例程功能
使用8080并口模式驱动或者使用4线SPI串口模式，驱动OLED模块，不停的显示ASCII码和码值。LED0闪烁，提示程序运行。
2.硬件资源
1）RGB灯
RED : LED0 - PB4
2）ALIENTEK 0.96寸OLED模块，在硬件上，OLED与开发板的IO口对应关系如下：
OLED_CS对应DCMI_VSYNC，即：PB7；
OLED_RS对应DCMI_SCL，即：PB10；
OLED_WR对应DCMI_HREF，即：PA4；
OLED_RD对应DCMI_SDA，即：PB11；
OLED_RST对应DCMI_RESET，即：PA7；
OLED_D[7:0]对应DCMI_D[7:0]，即：PB9/PB8/PD3/PC11/PC9/PC8/PC7/PC6；
3.原理图
OLED模块的原理图在前面已有详细说明了，这里我们介绍OLED模块与我们开发板的连接，开发板上有一个OLED/CAMERA的接口（P2接口）可以和ALIENTEK OLED模块直接对插（靠左插！），连接如图23.2.1所示：

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图23.2.1 OLED模块与开发板连接示意图
这些线的连接，开发板的内部已经连接好了，我们只需要将OLED模块插上去就好了，注意，这里的OLED_D[7:0]因为不是接的连续的IO，所以得用拼凑的方式去组合一下，后续会介绍。
23.3 程序设计
OLED只是用到HAL库中GPIO外设的驱动代码，在前面跑马灯实验已经介绍了。
23.3.1 程序流程图

10a1086a28894c1f8af029cda380f925.png

图23.3.1.1 OLED实验程序流程图

23.3.2 程序解析
1.OLED驱动代码
这里我们只讲解核心代码，详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码。OLED驱动源码包括三个文件：oled.c、oled.h和oledfont.h。oledfont.h头文件存放的是ASCII字符集，oled.h存放的是引脚接口宏定义和函数声明等，oled.c则是驱动代码。
首先看oledfont.h头文件的ASCII字符集内容：
  1. /* 常用ASCII表
  2. * 偏移量32
  3. * ASCII字符集: !"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]
  4. ^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~
  5. * PC2LCD2002取模方式设置：阴码+逐列式+顺向+C51格式
  6. * 总共：3个字符集（12*12、16*16和24*24），用户可以自行新增其他分辨率的字符集。
  7. * 每个字符所占用的字节数为:(size/8+((size%8)?1:0))*(size/2),
  8. 其中size:是字库生成时的点阵大小(12/16/24...)
  9. */

  11. /* 12*12 ASCII字符集点阵 */
  12. const unsigned char oled_asc2_1206[95][12]={ ...这里省略字符集库... };

  14. /* 16*16 ASCII字符集点阵 */
  15. const unsigned char oled_asc2_1608[95][16]={ ...这里省略字符集库... };

  17. /* 24*24 ASICII字符集点阵 */
  18. const unsigned char oled_asc2_2412[95][36]={ ...这里省略字符集库... };
复制代码

该头文件中包含三个大小不同的ASCII字符集点阵，其中包括：1212 ASCII字符集点阵、1616 ASCII字符集点阵、2424 ASICII字符集点阵。每个字符集点阵都包含95个常用的ASCII字符集，从空格符开始，分别为： !"#$%&'()+,-0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQR
STUVWXYZ[]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~。
上面的ASCII字符集，我们可以使用一个款很好的字符提取软件来制作获取。字符提取软件为：PCtoLCD2002完美版，该软件可以提供各种字符，包括汉字（字体和大小都可以自己设置）阵提取，且取模方式可以设置好几种，常用的取模方式，该软件都支持。该软件还支持图形模式，也就是用户可以自己定义图片的大小，然后画图，根据所画的图形再生成点阵数据，这功能在制作图标或图片的时候很有用。
该软件的界面如图23.3.2.1所示：

49111753b3cd458d9606f69a58976ae0.png

图23.3.2.1 PCtoLCD2002软件界面
然后我们选择设置，在设置里面设置取模方式如图23.3.2.2所示：

c0eeff577668477c9ac4bc98c5c94801.png

图23.3.2.2 设置取模方式
上图设置的取模方式，在右上角的取模说明里面有，即：从第一列开始向下每取8个点作为一个字节，如果最后不足8个点就补满8位。取模顺序是从高到低，即第一个点作为最高位。如*-------取为10000000。其实就是按如图23.3.2.3所示的这种方式：

164bcd6601af417ba95aa1666363cac8.png

图23.3.2.3 取模方式图解
从上到下，从左到右，高位在前。我们按这样的取模方式，然后把ASCII字符集按126大小、168和2412大小取模出来（对应汉字大小为1212、1616和2424，字符的只有汉字的一半大！），每个126的字符占用12个字节，每个168的字符占用16个字节，每个24*12的字符占用36个字节。
oled.c和oled.h文件的代码可以帮助显示我们制作好的字符集。我们还是先看oled.h文件的宏定义，首先是OLED模式设置宏定义：

  1. /* OLED模式设置
  2. * 0: 4线串行模式          （模块的BS1，BS2均接GND）
  3. * 1: 并行8080模式         （模块的BS1，BS2均接VCC）
  4. */
  5. #define OLED_MODE       1   /* 默认使用8080并口模式 */
  6. 通过宏定义OLED_MODE来决定使用4线串行模式（0）还是并行8080模式（1），默认使用8080并口模式。
  7. 关于OLED 80并口模式和SPI模式的引脚定义就不列出来了，请看源码。
  8. 还有两个关于向OLED写入选择命令或者数据的宏定义，后面讲的oled_wr_byte函数用到。
  9. /* 命令/数据 定义 */
  10. #define OLED_CMD        0       /* 写命令 */
  11. #define OLED_DATA       1       /* 写数据 */
  12. 最后就是oled.c文件的驱动源码介绍。先是OLED(SSD1306)的初始化函数，其定义如下：
  13. /**
  14. * @brief       初始化OLED(SSD1306)
  15. * @param       无
  16. * @retval      无
  17. */
  18. void oled_init(void)
  19. {
  20.     GPIO_InitTypeDef  gpio_init_struct;

  22.     __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
  23.     __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
  24.     __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
  25.     __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();

  27. #if OLED_MODE==1         /* 使用8080并口模式 */
  28. /* PA4,6,7,8设置 */
  29.     gpio_init_struct.Pin=GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7|GPIO_PIN_8;
  30.     gpio_init_struct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;                   /* 推挽输出 */
  31.     gpio_init_struct.Pull=GPIO_PULLUP;                             /* 上拉 */
  32.     gpio_init_struct.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;           /* 高速 */
  33.     HAL_GPIO_Init(GPIOA,&gpio_init_struct);

  35.     gpio_init_struct.Pin=GPIO_PIN_7|GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10
  36. |GPIO_PIN_11;       /* PB7,8,9,10,11设置 */
  37.     HAL_GPIO_Init(GPIOB,&gpio_init_struct);

  39.     gpio_init_struct.Pin=GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7|GPIO_PIN_8
  40. |GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_11; /* PC4,6~9,PC11设置 */
  41.     HAL_GPIO_Init(GPIOC,&gpio_init_struct);

  43.     gpio_init_struct.Pin=GPIO_PIN_3;                 /* PD3 设置 */
  44.     HAL_GPIO_Init(GPIOD,&gpio_init_struct);

  46.     OLED_WR(1);
  47.     OLED_RD(1);

  49. #else               /* 使用4线SPI 串口模式 */

  51.     gpio_init_struct.Pin=OLED_SPI_RST_PIN;
  52.     gpio_init_struct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;                       /* 推挽输出 */
  53.     gpio_init_struct.Pull=GPIO_PULLUP;                                 /* 上拉 */
  54.     gpio_init_struct.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;              /* 高速 */
  55.     HAL_GPIO_Init(OLED_SPI_RST_PORT,&gpio_init_struct);            /* RST引脚模式设置 */

  57.     gpio_init_struct.Pin=OLED_SPI_CS_PIN;
  58.     HAL_GPIO_Init(OLED_SPI_CS_PORT,&gpio_init_struct);             /* CS引脚模式设置 */

  60.     gpio_init_struct.Pin=OLED_SPI_RS_PIN;
  61.     HAL_GPIO_Init(OLED_SPI_RS_PORT,&gpio_init_struct);             /* RS引脚模式设置 */

  63.     gpio_init_struct.Pin=OLED_SPI_SCLK_PIN;
  64.     HAL_GPIO_Init(OLED_SPI_SCLK_PORT,&gpio_init_struct);           /* SCLK引脚模式设置 */

  66.     gpio_init_struct.Pin=OLED_SPI_SDIN_PIN;
  67.     HAL_GPIO_Init(OLED_SPI_SDIN_PORT,&gpio_init_struct);           /* SDIN引脚模式设置 */

  69.     OLED_SDIN(1);
  70.     OLED_SCLK(1);
  71. #endif
  72.     OLED_CS(1);
  73.     OLED_RS(1);

  75.     OLED_RST(0);
  76.     delay_ms(100);
  77.     OLED_RST(1);

  79.     oled_wr_byte(0xAE, OLED_CMD);   /* 关闭显示 */
  80.     oled_wr_byte(0xD5, OLED_CMD);   /* 设置时钟分频因子,震荡频率 */
  81.     oled_wr_byte(80, OLED_CMD);             /* [3:0],分频因子;[7:4],震荡频率 */
  82.     oled_wr_byte(0xA8, OLED_CMD);   /* 设置驱动路数 */
  83.     oled_wr_byte(0X3F, OLED_CMD);   /* 默认0X3F(1/64) */
  84.     oled_wr_byte(0xD3, OLED_CMD);   /* 设置显示偏移 */
  85.     oled_wr_byte(0X00, OLED_CMD);   /* 默认为0 */

  87.     oled_wr_byte(0x40, OLED_CMD);   /* 设置显示开始行 [5:0],行数. */

  89.     oled_wr_byte(0x8D, OLED_CMD);   /* 电荷泵设置 */
  90.     oled_wr_byte(0x14, OLED_CMD);   /* bit2，开启/关闭 */
  91. oled_wr_byte(0x20, OLED_CMD);   /* 设置内存地址模式 */
  92. /* [1:0],00，列地址模式;01，行地址模式;10,页地址模式;默认10; */
  93.     oled_wr_byte(0x02, OLED_CMD);   
  94.     oled_wr_byte(0xA1, OLED_CMD);   /* 段重定义设置,bit0:0,0->0;1,0->127; */
  95. /* 设置COM扫描方向;bit3:0,普通模式;1,重定义模式 COM[N-1]->COM0;N:驱动路数 */   
  96.     oled_wr_byte(0xC8, OLED_CMD);   
  97.     oled_wr_byte(0xDA, OLED_CMD);   /* 设置COM硬件引脚配置 */
  98.     oled_wr_byte(0x12, OLED_CMD);   /* [5:4]配置 */

  100.     oled_wr_byte(0x81, OLED_CMD);   /* 对比度设置 */
  101.     oled_wr_byte(0xEF, OLED_CMD);   /* 1~255;默认0X7F (亮度设置,越大越亮) */
  102.     oled_wr_byte(0xD9, OLED_CMD);   /* 设置预充电周期 */
  103.     oled_wr_byte(0xf1, OLED_CMD);   /* [3:0],PHASE 1;[7:4],PHASE 2; */
  104. oled_wr_byte(0xDB, OLED_CMD);   /* 设置VCOMH 电压倍率 */
  105. /* [6:4] 000,0.65*vcc;001,0.77*vcc;011,0.83*vcc; */
  106.     oled_wr_byte(0x30, OLED_CMD);   

  108.     oled_wr_byte(0xA4, OLED_CMD);   /* 全局显示开启;bit0:1,开启;0,关闭;(白屏/黑屏) */
  109.     oled_wr_byte(0xA6, OLED_CMD);   /* 设置显示方式;bit0:1,反相显示;0,正常显示 */
  110.     oled_wr_byte(0xAF, OLED_CMD);   /* 开启显示 */
  111.     oled_clear();
  112. }
复制代码

该函数的结构比较简单，开始是对GPIO口的初始化，这里我们用了宏定义OLED_MODE来决定要设置的IO口，后面的就是一些初始化序列了，我们按照厂家提供的资料来做就可以。值得注意一点的是，因为OLED是无背光的，在初始化之后，我们把显存都清空了，所以我们在屏幕上是看不到任何内容的，就像没通电一样，不要以为这就是初始化失败，要写入数据模块才会显示的。
接着，要介绍的是oled_refresh_gram更新显存到OLED函数，该函数的作用是把我们在程序中定义的二维数组g_oled_gram的值一次性刷新到OLED的显存GRAM中。我们在oled.c文件开头定义了如下一个二维数组：

  1. /*
  2. * OLED的显存
  3. * 每个字节表示8个像素, 128,表示有128列, 8表示有64行, 高位表示高行数.
  4. * 比如:g_oled_gram[0][0],包含了第一列,第1~8行的数据. g_oled_gram[0][0].0,即表示坐标(0,0)
  5. * 类似的: g_oled_gram[1][0].1,表示坐标(1,1), g_oled_gram[10][1].2,表示坐标(10,10),
  6. *
  7. * 存放格式如下(高位表示高行数).
  8. * [0]0 1 2 3 ... 127
  9. * [1]0 1 2 3 ... 127
  10. * [2]0 1 2 3 ... 127
  11. * [3]0 1 2 3 ... 127
  12. * [4]0 1 2 3 ... 127
  13. * [5]0 1 2 3 ... 127
  14. * [6]0 1 2 3 ... 127
  15. * [7]0 1 2 3 ... 127
  16. */
  17. static uint8_t g_oled_gram[128][8];
复制代码

该数组值与OLED显存GRAM值一一对应。在操作的时候我们只需要先修改该数组的值，然后再通过调用oled_refresh_gram函数把数组的值一次性刷新到OLED 的GRAM上即可。oled_refresh_gram函数定义如下：

  1. /**
  2. * @brief               更新显存到OLED
  3. * @param               无
  4. * @retval              无
  5. */
  6. void oled_refresh_gram(void)
  7. {
  8.     uint8_t i, n;

  10.     for (i = 0; i < 8; i++)
  11.     {
  12.         oled_wr_byte (0xb0 + i, OLED_CMD); /* 设置页地址（0~7） */
  13.         oled_wr_byte (0x00, OLED_CMD);      /* 设置显示位置—列低地址 */
  14.         oled_wr_byte (0x10, OLED_CMD);      /* 设置显示位置—列高地址 */
  15.         for (n = 0; n < 128; n++)
  16.         {
  17.             oled_wr_byte(g_oled_gram[n]<i>, OLED_DATA);
  18.         }
  19.     }
  20. }</i>
复制代码

oled_refresh_gram函数先设置页地址，然后写入列地址（也就是纵坐标），然后从0开始写入128个字节，写满该页，最后循环把8页的内容都写入，就实现了整个从STM32显存到OLED显存的拷贝。
oled_refresh_gram函数还调用了oled_wr_byte这个函数，也就是我们接着要介绍的函数：该函数和硬件相关，8080并口模式下该函数定义如下：

  1. /**
  2. * @brief               向OLED写入一个字节
  3. * @param               data: 要输出的数据
  4. * @param               cmd: 数据/命令标志 0,表示命令;1,表示数据;
  5. * @retval              无
  6. */
  7. static void oled_wr_byte(uint8_t data, uint8_t cmd)
  8. {
  9.     oled_data_out(data);
  10.     OLED_RS(cmd);
  11.     OLED_CS(0);
  12.     OLED_WR(0);
  13.     OLED_WR(1);
  14.     OLED_CS(1);
  15.     OLED_RS(1);
  16. }
  17. 8080并口模式下的oled_wr_byte函数还调用oled_data_out函数，其定义如下：
  18. /**
  19. * @brief               通过拼凑的方法向OLED输出一个8位数据
  20. * @param               data: 要输出的数据
  21. * @retval              无
  22. */
  23. static void oled_data_out(uint8_t data)
  24. {
  25.     uint16_t dat = data & 0X0F;
  26.     GPIOC->ODR &= ~(0XF << 6);              /* 清空6~9 */
  27.     GPIOC->ODR |= dat << 6;                 /* D[3:0]-->PC[9:6] */

  29.     GPIOC->ODR &= ~(0X1 << 11);             /* 清空11 */
  30.     GPIOC->ODR |= ((data >> 4) & 0x01) << 11;        /* D4 */

  32.     GPIOD->ODR &= ~(0X1 << 3);                          /* 清空3 */
  33.     GPIOD->ODR |= ((data >> 5) & 0x01) << 3;         /* D5 */

  35.     GPIOB->ODR &= ~(0X3<<8);                                   /* 清空8,9 */
  36.     GPIOB->ODR |= ((data >> 6) & 0x01) << 8;         /* D6 */
  37.     GPIOB->ODR |= ((data >> 7) & 0x01) << 9;         /* D7 */
  38. }
复制代码

oled_data_out函数的处理方法，就是我们前面说的，因为OLED的D0~D7不是接的连续IO，所以必须将数据，拆分到各个IO，以实现一次完整的数据传输，该函数就是根据我们OLED_D[7:0]具体连接的IO，对数据进行拆分，然后输出给对应位的各个IO，实现并口数据输出。这种方式会降低并口速度，但是我们OLED模块，是单色的，数据量不是很大，所以这种方式也不会造成视觉上的影响，大家可以放心使用，但是如果是TFTLCD，就不推荐了。
SPI模式下该函数定义如下：

  1. /**
  2. * @brief               向OLED写入一个字节
  3. * @param               data: 要输出的数据
  4. * @param               cmd: 数据/命令标志 0,表示命令;1,表示数据;
  5. * @retval              无
  6. */
  7. static void oled_wr_byte(uint8_t data, uint8_t cmd)
  8. {
  9.     uint8_t i;
  10.     OLED_RS(cmd);   /* 写命令 */
  11.     OLED_CS(0);

  13.     for (i = 0; i < 8; i++)
  14.     {
  15.         OLED_SCLK(0);

  17.         if (data & 0x80)
  18.         {
  19.             OLED_SDIN(1);
  20.         }
  21.         else
  22.         {
  23.             OLED_SDIN(0);
  24.         }
  25.         OLED_SCLK(1);
  26.         data <<= 1;
  27.     }

  29.     OLED_CS(1);
  30.     OLED_RS(1);
  31. }
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两种模式下的oled_wr_byte函数形参是一样的。第一个形参data就是要写的内容。第二个形参cmd是通过选用OLED_CMD和OLED_DATA两个宏定义的其中一个，控制选择写命令还是写数据。两种模式下的oled_wr_byte函数的时序操作就是根据上面我们对8080接口以及4线SPI接口的时序来编写的。
g_oled_gram [128][8]二维数组中的128代表列数（x坐标），而8代表的是页，每页又包含8行，总共64行（y坐标），从高到低对应行数从小到大，如表23.3.2.1所示：

81cce940a19844069841ef46fab67f2b.png

表23.3.2.1 OLED_GRAM和OLED屏坐标对应关系
上表中G代表OLED_GRAM，G[0][0]就表示OLED_GRAM[0][0]。比如，我们要在x=3，y=9这个点写入1，则可以用这个句子实现：
OLED_GRAM[3][1]|=1<<1；
一个通用的在点（x，y）置1表达式为：
OLED_GRAM[x][y/8]|=1<<(y%8)；
其中x的范围为：0127；y的范围为：063。
因此，我们可以得出接下来介绍的这个比较重要的函数：OLED画点函数，其定义如下：

  1. /**
  2. * @brief       OLED画点
  3. * @param       x  : 0~127
  4. * @param       y  : 0~63
  5. * @param       dot: 1 填充 0,清空
  6. * @retval      无
  7. */
  8. void oled_draw_point(uint8_t x, uint8_t y, uint8_t dot)
  9. {
  10.     uint8_t pos, bx, temp = 0;

  12.     if (x > 127 || y > 63) return;  /* 超出范围了 */

  14.     pos = y / 8;     /* 计算GRAM里面的y坐标所在的字节, 每个字节可以存储8个行坐标 */

  16.     bx = y % 8;                /* 取余数,方便计算y在对应字节里面的位置,及行(y)位置 */
  17.     temp = 1 << bx;         /* 高位表示高行号, 得到y对应的bit位置,将该bit先置1 */

  19.     if (dot)    /* 画实心点 */
  20.     {
  21.         g_oled_gram[x][pos] |= temp;
  22.     }
  23.     else        /* 画空点,即不显示 */
  24.     {
  25.         g_oled_gram[x][pos] &= ~temp;
  26.     }
  27. }
复制代码

该函数有3个形参，前两个是横纵坐标，第三个为要写入1还是0。该函数实现了我们在OLED模块上任意位置画点的功能。
前面我们知道取模方式是：从上到下，从左到右，高位在前。下面根据取模的方式来编写显示字符oled_show_char函数，其定义如下：

  1. /**
  2. * @brief       在指定位置显示一个字符,包括部分字符
  3. * @param       x   : 0~127
  4. * @param       y   : 0~63
  5. * @param       size: 选择字体 12/16/24
  6. * @param       mode: 0,反白显示;1,正常显示
  7. * @retval      无
  8. */
  9. void oled_show_char(uint8_t x,uint8_t y,uint8_t chr,uint8_t size,uint8_t mode)
  10. {
  11.     uint8_t temp, t, t1;
  12.     uint8_t y0 = y;
  13. uint8_t *pfont = 0;
  14. /* 得到字体一个字符对应点阵集所占的字节数 */
  15.     uint8_t csize = (size / 8 + ((size % 8) ? 1 : 0)) * (size / 2);
  16.     chr = chr - ' ';      /* 得到偏移后的值,因为字库是从空格开始存储的,第一个字符是空格 */

  18.     if (size == 12)       /* 调用1206字体 */
  19.     {
  20.         pfont = (uint8_t *)oled_asc2_1206[chr];        
  21.     }
  22.     else if (size == 16) /* 调用1608字体 */
  23.     {
  24.         pfont = (uint8_t *)oled_asc2_1608[chr];
  25.     }
  26.     else if (size == 24) /* 调用2412字体 */
  27.     {
  28.         pfont = (uint8_t *)oled_asc2_2412[chr];
  29.     }
  30.     else                    /* 没有的字库 */
  31.     {
  32.         return;   
  33.     }

  35.     for (t = 0; t < csize; t++)
  36.     {
  37.         temp = pfont[t];
  38.         for (t1 = 0; t1 < 8; t1++)
  39.         {
  40.             if (temp & 0x80)oled_draw_point(x, y, mode);
  41.             else oled_draw_point(x, y, !mode);

  43.             temp <<= 1;
  44.             y++;

  46.             if ((y - y0) == size)
  47.             {
  48.                 y = y0;
  49.                 x++;
  50.                 break;
  51.             }
  52.         }
  53.     }
  54. }
复制代码

该函数为字符以及字符串显示的核心部分，函数中chr = chr - ’ ';这句是要得到在字符点阵数据里面的实际地址，因为我们的取模是从空格键开始的，例如oled_asc2_1206 [0][0]，代表的是空格符开始的点阵码。在接下来的代码，我们也是按照从上到小(先y++)，从左到右（再x++）的取模方式来编写的，先得到最高位，然后判断是写1还是0，画点；接着读第二位，如此循环，直到一个字符的点阵全部取完为止。这其中涉及到列地址和行地址的自增，根据取模方式来理解，就不难了。
oled.c的内容比较多，其他的函数请大家自行理解，下面开始main.c文件的介绍。
2. main.c代码
在main.c里面编写如下代码：

  1. int main(void)
  2. {
  3.     uint8_t t = 0;
  4.     sys_cache_enable();                             /* 打开L1-Cache */
  5.     HAL_Init();                                       /* 初始化HAL库 */
  6.     sys_stm32_clock_init(240, 2, 2, 4);          /* 设置时钟, 480Mhz */
  7.     delay_init(480);                                 /* 延时初始化 */
  8.     usart_init(115200);                             /* 串口初始化为115200 */
  9.     led_init();                                       /* 初始化LED */
  10.     oled_init();                                      /* 初始化OLED */
  11.     oled_show_string(0, 0, "ALIENTEK", 24);
  12.     oled_show_string(0, 24, "0.96' OLED TEST", 16);
  13.     oled_show_string(0, 40, "ATOM 2020/3/22", 12);
  14.     oled_show_string(0, 52, "ASCII:", 12);
  15.     oled_show_string(64, 52, "CODE:", 12);
  16.     oled_refresh_gram();    /* 更新显示到OLED */
  17. t = ' ';
  18.     while (1)
  19.     {
  20.         oled_show_char(36, 52, t, 12, 1);        /* 显示ASCII字符 */
  21.         oled_show_num(94, 52, t, 3, 12);         /* 显示ASCII字符的码值 */
  22.         oled_refresh_gram();                       /* 更新显示到OLED */
  23.         t++;
  24.         if (t > '~')t = ' ';
  25.         delay_ms(500);
  26.         LED0_TOGGLE();  /* LED0闪烁 */
  27.     }
  28. }
复制代码

Main.c主要功能就是在OLED上显示一些实验信息字符，然后开始从空格键开始不停的循环显示ASCII字符集，并显示该字符的ASCII值。最后LED0闪烁提示程序正在运行。
23.4 下载验证
下载代码后，LED0不停的闪烁，提示程序已经在运行了。同时OLED模块显示ASCII字符集等信息，如图23.4.1所示：

6c845089d4294fb18cd1ab691a871a50.png

图23.4.1 OLED显示效果
OLED显示了三种尺寸的字符：2412（ALIENTEK）、168（0.96’ OLED TEST）和12*6（剩下的内容）。说明我们的实验是成功的，实现了三种不同尺寸ASCII字符的显示，在最后一行不停的显示ASCII字符以及其码值。
通过这一章的学习，我们学会了ALIENTEK OLED模块的使用，在调试代码的时候，又多了一种显示信息的途径，在以后的程序编写中，大家可以好好利用。
————————————————
版权声明：正点原子


赞 收藏 评论0 发布时间：2022-10-7 16:49

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