STM32实验9OLED显示实验.docx
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STM32实验9OLED显示实验
3.9 OLED显示实验
前面所有的介绍都没有涉及到液晶显示，从这一节开始，我们将陆续向大家介绍几款液晶显示模块。
本节我们将向大家介绍相对简单的
OLED
。
本节分为如下几个部分：
3.9.1 OLED简介
3.9.2 硬件设计
3.9.3 软件设计
3.9.4 下载与测试
146
3.9.1 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。
OLED的尺寸难以大型化，但是分辨率确可以做到很高。
这一节，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，单色为纯白色，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27mm*26mm大小。
3）高分辨率，该模块的分辨率为128*64。
4）多种接口方式，该模块提供了总共5种接口包括：
6800、8080两种并行接口方式、3线或4线的穿行SPI接口方式，、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，别接到5V的系统上去，否则可能烧坏模块。
以上5种模式通过模块的BS0~2设置，BS0~2的设置与模块接口模式的关系如下表：
表 OLED模块接口方式设置表
上表中：
“1”代表接VCC，而“0”代表接GND。
该模块的外观图如下：
图 ALIENTEK OLED模块外观图
模块的原理图如下：
图 ALIENTEK OLED模块原理图
该模块采用8*2的2.54排针与外部连接，其引线图如上图所示，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），该线我们可以直接接在MCU的复位上（要先确认复位方式一样），这样可以省掉一条线。
ALIENTEK OLED模块的控制器是SSD1306，这一节，我们将学习如何通过STM32来控制该模块显示字符和数字，本节实例将可以支持2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。
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并口读/写的过程为：
先根据要写入/读取的数据的类型，设置DC为高（数据）/低（命令），然后拉低片选，选中SSD1306，接着我们根据是读数据，还是要写数据置RD/WR为低，然后：
在RD的上升沿， 使数据锁存到数据线（D[7:
0]）上；
在WR的上升沿，使数据写入到SSD1306里面；
SSD1306的8080并口写时序图如下：
图 8080并口写时序图
SSD1306的8080并口读时序图如下：
图 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下表：
表 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，如下图所示：
图 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，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，写操作的时序如下：
图 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，如果要使用这些方式，请大家参考该手册。
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，其对应关系如下：
表 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。
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3线或4线SPI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STM32的内部建立一个OLED的GRAM（共128个字节），在每次修改的时候，只是修改STM32上的GRAM（实际上就是SRAM），在修改完了之后，一次性把STM32上的GRAM写入到OLED的GRAM。
当然这个方法也有坏处，就是对于那些SRAM很小的单片机（比如51系列）就比较麻烦了。
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：
渚垫潈蹇呯┒
表 SSD1306常用命令表
第一个命令为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。
第二个命令为0XAE/0XAF。
0XAE为关闭显示命令；0XAF为开启显示命令。
第三个命令为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。
第四个命令为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。
第五个指令为0X00~0X0F，该指令用于设置显示时的起始列地址低四位。
第六个指令为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下图所示：
图 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STM32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。
3.9.2 硬件设计
OLED模块的电路在上一节已有详细说明了，这里我们介绍OLED模块与ALIETEK MiniSTM32开发板的连接，MiniSTM32开发板地板的LCD接口和ALIENTEK OLED模块直接可以对插，连接如下图：
图 OLED模块与开发板连接示意图
图中绿色线圈出来的部分就是连接OLED的接口，这里在硬件上，OLED与MiniSTM32开发板的IO口对应关系如下：
OLED_CS对应PC9;
OLED_RS对应PC8;
OLED_WR对应PC7;
OLED_RD对应PC6;
OLED_D[7:
0]对应PB[7:
0];
这些线的连接，MiniSTM32的内部已经连接好了，我们只需要将OLED模块插上去就好了。
实物连接如下图所示：
图 OLED模块与开发板连接实物图
3.9.3 软件设计
软件设计我们依旧在之前的工程上面增加，首先在HARDWARE文件夹下新建一个OLED的文件夹。
然后打开USER文件夹下的工程，新建一个oled.c的文件和oled.h的头文件，保存在OLED文件夹下，并将OLED文件夹加入头文件包含路径。
打开oled.c，输入如下代码：
#include "oled.h"
#include "stdlib.h"
#include "font.h"
#include "delay.h"
//OLED的显存
//存放格式如下.
//[0]0 1 2 3 ... 127
//[1]0 1 2 3 ... 127
//[2]0 1 2 3 ... 127
//[3]0 1 2 3 ... 127
//[4]0 1 2 3 ... 127
//[5]0 1 2 3 ... 127
//[6]0 1 2 3 ... 127
//[7]0 1 2 3 ... 127
u8 OLED_GRAM[128][8];
//更新显存到LCD
void OLED_Refresh_Gram（void）
{
u8 i，n;
for（i=0;i<8;i++）
{
LED_WR_Byte （0xb0+i，OLED_CMD）; //设置页地址（0~7）
OLED_WR_Byte （0x02，OLED_CMD）; //设置显示位置—列低地址，偏移了2列
LED_WR_Byte （0x10，OLED_CMD）; //设置显示位置—列高地址
for（n=0;n<128;n++）OLED_WR_Byte（OLED_GRAM[n][i]，OLED_DATA）;
}
}
#if OLED_MODE==1
//向SSD1306写入一个字节。
//dat:
要写入的数据/命令
//cmd:
数据/命令标志 0，表示命令;1，表示数据;
void OLED_WR_Byte（u8 dat，u8 cmd）
{
DATAOUT（dat）
OLED_RS=cmd;
OLED_CS=0;
OLED_WR=0;
OLED_WR=1;
OLED_CS=1;
OLED_RS=1;
}
#else
//SSD1306写入一个字节。
//dat:
要写入的数据/命令
//cmd:
数据/命令标志 0，表示命令;1，表示数据;
void OLED_WR_Byte（u8 dat，u8 cmd）
{
u8 i;
OLED_RS=cmd; //写命令
OLED_CS=0;
for（i=0;i<8;i++）
{
OLED_SCLK=0;
if（dat&0x80）OLED_SDIN=1;
else OLED_SDIN=0;
OLED_SCLK=1; dat<<=1;
}
OLED_CS=1;
OLED_RS=1;
}
#endif
//开启OLED显示
void OLED_Display_On（void）
{
OLED_WR_Byte（0X8D，OLED_CMD）; //SET DCDC命令
OLED_WR_Byte（0X14，OLED_CMD）; //DCDC ON
OLED_WR_Byte（0XAF，OLED_CMD）; //DISPLAY ON
}
//关闭OLED显示
void OLED_Display_Off（void）
{
OLED_WR_Byte（0X8D，OLED_CMD）; //SET DCDC命令
OLED_WR_Byte（0X10，OLED_CMD）; //DCDC OFF
OLED_WR_Byte（0XAE，OLED_CMD）; //DISPLAY OFF
}
//清屏函数，清完屏，整个屏幕是黑色的!
和没点亮一样
void OLED_Clear（void）
{
u8 i，n;
for（i=0;i<8;i++）for（n=0;n<128;n++）OLED_GRAM[n][i]=0X00;
OLED_Refresh_Gram（）;//更新显示
}
//画点
//x:
0~127
//y:
0~63
//t:
1 填充 0，清空
void OLED_DrawPoint（u8 x，u8 y，u8 t）
{
鎰熻阿鏀寔
u8 pos，bx，temp=0;
if（x>127||y>63）return;//超出范围了.
pos=7-y/8;
bx=y%8;
temp=1<<（7-bx）;
if（t）OLED_GRAM[x][pos]|=temp;
else OLED_GRAM[x][pos]&=~temp;
}
//x1，y1，x2，y2 填充区域的对角坐标
//确保x1<=x2;y1<=y2 0<=x1<=127 0<=y1<=63
//dot:
0，清空;1，填充
void OLED_Fill（u8 x1，u8 y1，u8 x2，u8 y2，u8 dot）
{
u8 x，y;
for（x=x1;x<=x2;x++）
{
for（y=y1;y<=y2;y++）OLED_DrawPoint（x，y，dot）;
}
OLED_Refresh_Gram（）;//更新显示 }
//在指定位置显示一个字符，包括部分字符
//x:
0~127 //y:
0~63
//mode:
0，反白显示;1，正常显示
//size:
选择字体 16/12
void OLED_ShowChar（u8 x，u8 y，u8 chr，u8 size，u8 mode）
{
u8 temp，t，t1;
u8 y0=y; chr=chr-' ';//得到偏移后的值
for（t=0;t{
if（size==12）temp=asc2_1206[chr][t]; //调用1206字体
else temp=asc2_1608[chr][t]; //调用1608字体
for（t1=0;t1<8;t1++）
{
if（temp&0x80）OLED_DrawPoint（x，y，mode）;
else OLED_DrawPoint（x，y，!
mode）;
temp<<=1;
y++;
if（（y-y0）==size）
{
y=y0;
x++;
break;
}
}
}
}
//m^n函数
u32 mypow（u8 m，u8 n）
{
u32 result=1;
while（n--）result*=m;
return result; }
//显示2个数字
//x，y :
起点坐标
//len :
数字的位数
//size:
字体大小
//mode:
模式 0，填充模式;1，叠加模式
//num:
数值（0~95）;
void OLED_ShowNum（u8 x，u8 y，u32 num，u8 len，u8 size）
{
u8 t，temp;
u8 enshow=0;
for（t=0;t{
temp=（num/mypow（10，len-t-1））%10;
if（enshow==0&&t<（len-1））
{
if（temp==0）
{
OLED_ShowChar（x+（size/2）*t，y，' '，size，1）;
continue;
}else enshow=1;
}
OLED_ShowChar（x+（size/2）*t，y，temp+'0'，size，1）; } }
//显示字符串
//x，y:
起点坐标
//*p:
字符串起始地址
//用16字体
void OLED_ShowString（u8 x，u8 y，const u8 *p）
{
#define MAX_CHAR_POSX 122
#define MAX_CHAR_POSY 58
while（*p!
='\0'）
{
if（x>MAX_CHAR_POSX）{x=0;y+=16;}
if（y>MAX_CHAR_POSY）{y=x=0;OLED_Clear（）;}
OLED_ShowChar（x，y，*p，16，1）;
x+=8;
p++;
}
}
//初始化SSD1303
void OLED_Init（void）
{
RCC->APB2ENR|=1<<3; //使能PORTB时钟
RCC->APB2ENR|=1<<4; //使能
PORTC时钟 #if OLED_MODE==1
RCC->APB2ENR|=1<<0; //开启辅助时钟
AFIO->MAPR=0X04000000; //关闭JTAG
GPIOB->CRL=0X; GPIOB->ODR|=0XFFFF;
GPIOC->CRH&=0XFFFFFF00;
GPIOC->CRL&=0X00FFFFFF;
GPIOC->CRH|=0X00000033;
GPIOC->CRL|=0X;
GPIOC->ODR|=0X03C0;
#else
GPIOB->CRL&=0XFFFFFF00;
GPIOB->CRL|=0XF0000033;
GPIOB->ODR|=0X03;
GPIOC->CRH&=0XFFFFFF00;
GPIOC->CRH|=0X00000033;
GPIOC->ODR|=3<<8;
#endif
//OLED_RST=0;
//delay_ms（100）;
//OLED_RST=1;
OLED_WR_Byte（0xAE，OLED_CMD）; //关闭显示
OLED_WR_Byte（0xD5，OLED_CMD）; //设置时钟分频因子，震荡频率
OLED_WR_Byte（80，OLED_CMD）; //[3:
0]，分频因子;[7:
4]，震荡频率
OLED_WR_Byte（0xA8，OLED_CMD）; //设置驱动路数
OLED_WR_Byte（0X3F，OLED_CMD）; //默认0X3F（1/64）
OLED_WR_Byte（0xD3，OLED_CMD）; //设置显示偏移
OLED_WR_Byte（0X00，OLED_CMD）; //默认为0
OLED_WR_Byte（0x40，OLED_CMD）; //设置显示开始行 [5:
0]，行数.
OLED_WR_Byte（0x8D，OLED_CMD）; //电荷泵设置
OLED_WR_Byte（0x14，OLED_CMD）; //bit2，开启/关闭
OLED_WR_Byte（0x20，OLED_CMD）; //设置内存地址模式
OLED_WR_Byte（0x02，OLED_CMD）; //[1:
0]，00，列地址模式;01，行地址模式;10，页地址模式;默认10;
OLED_WR_Byte（0xA1，OLED_CMD）; //段重定义设置，bit0:
0，0->0;1，0->127;
O
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