灵感手环第一步——0.96寸OLED显示实验

这算是我这个系列的第一篇博客吧。首先要解决的就是屏幕显示问题。我选择了目前新兴起的OLED显示模块。

OLED(OrganicLightEmittingDiode)，中文译作有机发光二极管，目前被广泛的应用于移动设备甚至电视上。它既拥有超快的响应速度和轻薄的优势，又存在寿命与对大尺寸支持不足的瓶颈。

OLED的优点
1、厚度可以小于1毫米，仅为LCD屏幕的1/3，并且重量也更轻；
2、固态机构，没有液体物质，因此抗震性能更好，不怕摔；
3、几乎没有可视角度的问题，即使在很大的视角下观看，画面仍然不失真；
4、响应时间是LCD的千分之一，显示运动画面绝对不会有拖影的现象；
5、低温特性好，在零下40度时仍能正常显示，而LCD则无法做到；
6、制造工艺简单，成本更低；
7、发光效率更高，能耗比LCD要低；
8、能够在不同材质的基板上制造，可以做成能弯曲的柔软显示器。

OLED的缺点
1、寿命通常只有5000小时，要低于LCD至少1万小时的寿命；
2、不能实现大尺寸屏幕的量产，因此目前只适用于便携类的数码类产品；
3、存在色彩纯度不够的问题，不容易显示出鲜艳、浓郁的色彩。 ******************【摘自百度】





首先，该模块采用SPI 或 IIC 通信方式，最多占用5个IO口。我使用的是7针模块，采用4线SPI 通信方式。

该模块有以下特点：

1. 模块有单色和双色可选，单色为纯蓝色，双色为黄蓝双色（本人选用单色）；
2. 显示尺寸为0.96寸
3. 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SPI接口，IIC接口方式
5. 不需要高压，直接接3.3V就可以工作；（可以与stm32的引脚直接相接）

该模块内部采用SSD1306驱动，显存为128*64bit大小, SSD1306将全部显存分为8页,每页128字节



OLED相当于64行128列点阵,每个像素点,0点亮,1熄灭
OLED将纵向64行分为8页,每页8行

该实验的难点就在于理解取模的ASCII码表与写入程序的关系。下面我们来详细分析一下。

首先根据这个官方给出的设置格式，我们采用列行式，就是先取列，再取行。比如我们取个大写的 “A” 的字模。



{0x00,0x00,0xC0,0x38,0xE0,0x00,0x00,0x00,0x20,0x3C,0x23,0x02,0x02,0x27,0x38,0x20} ,/*"A",0*/
/* (8 X 16 , 宋体 )*/

分析：
第一个0X00------表示第一列前8个像素，从高位向低位，也就是从下往上写，全灭，所以是0X00，所以在SPI_Write（）函数中，是从高位往低位写的。
第二个0X00------表示第二列前8个像素，同上。
第三个0XC0--> 1100 0000，从高位往低位，正好下面两个像素亮了。
后面都是这样分析，大家可以自己对一下。
也就是说按照他的设置，这个取模软件取的是按照从高位往低位取，前8个字节是第一页的所有像素状态。一共可以取128个字节。因为每一页有128列，8行。但是这个大写字母和汉字不一样，他的宽度是汉字的一半，所以生成的ASCII码表只有16个，一列，因为前8个字节是第一页的，后8个字节是第二页的，一个16*16的汉字需要占用两页（16行），16列。

下面是节选的显示汉字的程序分析：



我使用STM32F103C8T6对该模块进行驱动，程序修改自中景园科技官方驱动程序。亲测可用。

OLED引脚介绍：
　　　　CS：OLED片选信号
　　　　RST：OLED复位端口
　　　　DC： 命令/数据选择端口（0：读写命令， 1： 读写数据）
　　　　SCLK（D0）：串口时钟线
　　　　SDIN（D1）: 串口数据线　

关于SPI的相关知识，可以参见这篇博客：http://www.cnblogs.com/qsyll0916/p/8053905.html

首先是SPI.C，包含了对该模块的各种操作，就是对SPI 写进行符合OLED的包装。写字符，写数字，写字符串，可调显示字体大小，但是需要包含两个ASCII字库。

#include "spi.h"
#include "word.h"  //字库头文件

#define OLED_Order 0       //定义写命令
#define OLED_Data  1        //定义写数据

//尽在内部调用函数
static u32 oled_pow(u8 m,u8 n);
static void OLED_GPIO_INIT(void);
static void SPI_Write(u8 data, u8 Mode);
static void OLED_Coord(u8 x, u8 y);

//使用管脚初始化
static void OLED_GPIO_INIT(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

//开启GPIOD的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
//设置GPIO的基本参数
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = OLED_CS_PIN | OLED_RST_PIN | OLED_DC_PIN | OLED_D0_PIN | OLED_D1_PIN;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;    //推挽输出
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;    //输出速度50MHz

GPIO_Init(OLED_PORT, &GPIO_InitStruct);

GPIO_SetBits(OLED_PORT, OLED_CS_PIN | OLED_RST_PIN | OLED_DC_PIN | OLED_D0_PIN | OLED_D1_PIN);
}

/*    SPI写数据/命令
*    Mode :OLED_Order:写命令   OLED_Data：写数据
*    data :数据/命令
*/
static void SPI_Write(u8 data, u8 Mode)
{
u8 i = 0;

if(Mode)
{
OLED_DC(1);        //DC引脚输入高，表示写数据
}
else
{
OLED_DC(0);        //DC引脚输入低，表示写命令
}
OLED_CS(0);            //CS引脚输入低，片选使能
for(i = 0; i < 8; i++)
{
OLED_D0(0);        //D0引脚输入低
if(data&0x80)    //判断传输的数据最高位为1还是0
{
OLED_D1(1);    //D1引脚输入高
}
else
{
OLED_D1(0);    //D1引脚输入低
}
OLED_D0(1);        //D1引脚输入高
data<<=1;        //将数据左移一位
}
OLED_DC(1);            //DC引脚输入低
OLED_CS(1);            //CS引脚输入高，片选失能
}

/*        设置OLED屏的显示坐标
*  　　  X : 表示OLED的水平坐标（0—127）
* 　　   Y : 表示OLED的页（0—7）
*/
static void OLED_Coord(u8 x, u8 y)
{
SPI_Write((0xb0 + y) ,OLED_Order);
SPI_Write((((x & 0xf0)>>4) | 0x10), OLED_Order);//高4位
SPI_Write((x & 0x0f)|0x01, OLED_Order);//低4位
}
//清屏，一开始这里写错了，把写命令写成了写数据，导致清屏不正确，发现屏幕上有很多噪点，说明没有清屏成功。
void OLED_Clear(void)
{
u8 i = 0, j = 0;

for(i = 0; i < 8; i++)
{
SPI_Write(0xb0 + i,OLED_Order);
SPI_Write(0x00,OLED_Order);
SPI_Write(0x10,OLED_Order);
for(j = 0; j < 128; j++)
{
SPI_Write(0x00, OLED_Data);
}
}
}

//关oled显示
void OLED_Display_Off(void)
{
SPI_Write(0x8D,OLED_Order);
SPI_Write(0x10,OLED_Order);
SPI_Write(0xAE,OLED_Order);
}
//开oled显示
void OLED_Display_On(void)
{
//电荷泵设置（初始化时必须打开，否则看不到显示）
SPI_Write(0x8D, OLED_Order);
SPI_Write(0x14, OLED_Order);//bit2   0：关闭        1：打开
SPI_Write(0xAF, OLED_Order);//0xAF:开显示
}

//oled参数初始化
void OLED_Init(void)
{
OLED_GPIO_INIT();  //端口初始化

OLED_RST(1);
delay_ms(100);
OLED_RST(0);
delay_ms(100);
OLED_RST(1);

SPI_Write(0xAE, OLED_Order);//0xAE:关显示

SPI_Write(0x00, OLED_Order);//设置低列地址
SPI_Write(0x10, OLED_Order);//设置高列地址

//设置行显示的开始地址(0-63)
//40-47: (01xxxxx)
SPI_Write(0x40, OLED_Order);

//设置对比度
SPI_Write(0x81, OLED_Order);
SPI_Write(0xff, OLED_Order);//这个值越大，屏幕越亮(和上条指令一起使用)(0x00-0xff)

SPI_Write(0xA1, OLED_Order);//0xA1: 左右反置，  0xA0: 正常显示（默认0xA0）
SPI_Write(0xC8, OLED_Order);//0xC8: 上下反置，  0xC0: 正常显示（默认0xC0）

//0xA6: 表示正常显示（在面板上1表示点亮，0表示不亮）
//0xA7: 表示逆显示（在面板上0表示点亮，1表示不亮）
SPI_Write(0xA6, OLED_Order);

SPI_Write(0xA8, OLED_Order);//设置多路复用率（1-64）
SPI_Write(0x3F, OLED_Order);//（0x01-0x3f）(默认为3f)

//设置显示抵消移位映射内存计数器
SPI_Write(0xD3, OLED_Order);
SPI_Write(0x00, OLED_Order);//（0x00-0x3f）(默认为0x00)

//设置显示时钟分频因子/振荡器频率
SPI_Write(0xD5, OLED_Order);
//低4位定义显示时钟(屏幕的刷新时间)（默认：0000）分频因子= [3:0]+1
//高4位定义振荡器频率（默认：1000）
SPI_Write(0x80, OLED_Order);//

//时钟预充电周期
SPI_Write(0xD9, OLED_Order);
SPI_Write(0xF1, OLED_Order);//[3:0],PHASE 1;   [7:4] PHASE 2

//设置COM硬件应脚配置
SPI_Write(0xDA, OLED_Order);
SPI_Write(0x12, OLED_Order);//[5:4]  默认：01

SPI_Write(0xDB, OLED_Order);//
SPI_Write(0x40, OLED_Order);//

//设置内存寻址方式
SPI_Write(0x20, OLED_Order);
//00: 表示水平寻址方式
//01: 表示垂直寻址方式
//10: 表示页寻址方式（默认方式）
SPI_Write(0x02, OLED_Order);//

//电荷泵设置（初始化时必须打开，否则看不到显示）
SPI_Write(0x8D, OLED_Order);
SPI_Write(0x14, OLED_Order);//bit2   0：关闭        1：打开

//设置是否全部显示 0xA4: 禁止全部显示
SPI_Write(0xA4, OLED_Order);

//0xA6: 表示正常显示（在面板上1表示点亮，0表示不亮）
//0xA7: 表示逆显示（在面板上0表示点亮，1表示不亮）
SPI_Write(0xA6, OLED_Order);//

SPI_Write(0xAF, OLED_Order);//0xAF:开显示
SPI_Write(0xAF, OLED_Order); //不知道为什么要写两次

OLED_Clear();
OLED_Coord(0,0);
}

//显示汉字，设置坐标，
void OLED_ShowChinese(u8 x, u8 y, u8 chinese)
{
u8 t,adder=0;

OLED_Coord(x,y);

for(t=0;t<16;t++)  //每行16个元素，一个字需要两行字符串
{
SPI_Write(Hzk[2*chinese][t],OLED_Data);
adder+=1;
}

OLED_Coord(x,y+1);

for(t=0;t<16;t++)
{
SPI_Write(Hzk[2*chinese+1][t],OLED_Data);
adder+=1;
}
}

//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)
{
unsigned char c=0,   i=0;

c = chr - ' ';    //得到偏移后的值

if(x > Max_Column - 1)
{x=0;y=y+2;}

if(SIZE ==16)  //8*16字符
{
OLED_Coord(x,y);

for(i=0;i<8;i++)
SPI_Write(F8X16[c*16+i],OLED_Data);

OLED_Coord(x,y+1);

for(i=0;i<8;i++)
SPI_Write(F8X16[c*16+i+8],OLED_Data);
}
else    //6*8字符
{
OLED_Coord(x,y+1);

for(i=0;i<6;i++)
SPI_Write(F6x8[c][i],OLED_Data);

}
}

//显示字符串
void OLED_Show_String(u8 x, u8 y, u8 *chr)
{
u8 j=0;
while (chr[j]!='\0')
{
OLED_ShowChar(x,y,chr[j]);

x+= 8 ;

if(x>120){x=0;y+=2;}  //自动换行写

j++;
}
}

//m^n函数
static u32 oled_pow(u8 m,u8 n)
{
u32 result = 1;
while(n--)result*=m;
return result;
}

//显示数字
//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(0~4294967295);
void OLED_ShowNum(u8 x,u8 y,u32 num,u8 len,u8 size)
{
u8 t = 0, temp = 0;
u8 enshow=0;

for(t=0;t<len;t++)
{
temp=(num/oled_pow(10,len-t-1))%10;

if(enshow==0&&t<(len-1))
{
if(temp==0)
{
OLED_ShowChar(x+(size/2)*t,y,' ');
continue;
}else enshow=1;

}
OLED_ShowChar(x+(size/2)*t,y,temp+'0');
}
}

然后就是头文件：SPI.h

#ifndef __SPI_H
#define __SPI_H

#include <stm32f10x.h>
#include "systick.h"

#define OLED_PORT   GPIOA

#define OLED_CS_PIN            GPIO_Pin_3
#define OLED_RST_PIN        GPIO_Pin_4
#define OLED_DC_PIN            GPIO_Pin_5
#define OLED_D0_PIN            GPIO_Pin_6
#define OLED_D1_PIN            GPIO_Pin_7

//X为1时对应GPIO端口输出高电平，X为0时对应GPIO端口输出低电平
#define OLED_CS(X)   X?GPIO_SetBits(OLED_PORT, OLED_CS_PIN):GPIO_ResetBits(OLED_PORT, OLED_CS_PIN)

#define OLED_RST(X)  X?GPIO_SetBits(OLED_PORT, OLED_RST_PIN):GPIO_ResetBits(OLED_PORT, OLED_RST_PIN)

#define OLED_DC(X)   X?GPIO_SetBits(OLED_PORT, OLED_DC_PIN):GPIO_ResetBits(OLED_PORT, OLED_DC_PIN)

#define OLED_D0(X)   X?GPIO_SetBits(OLED_PORT, OLED_D0_PIN):GPIO_ResetBits(OLED_PORT, OLED_D0_PIN)

#define OLED_D1(X)   X?GPIO_SetBits(OLED_PORT, OLED_D1_PIN):GPIO_ResetBits(OLED_PORT, OLED_D1_PIN)

//OLED模式设置
#define SIZE 16
//#define SIZE 8    //SIZE选择英文字体的大小
#define XLevelL        0x00
#define XLevelH        0x10
#define Max_Column    128
#define Max_Row        64
#define    Brightness    0xFF
#define X_WIDTH     128
#define Y_WIDTH     64

void OLED_Init(void);
void OLED_Clear(void);
void OLED_Display_Off(void);
void OLED_Display_On(void);
void OLED_ShowChinese(u8 x, u8 y, u8 chinese);
void OLED_ShowChar(u8 x, u8 y, u8 chr);
void OLED_Show_String(u8 x, u8 y, u8 *chr);
void OLED_ShowNum(u8 x,u8 y,u32 num,u8 len,u8 size);

#endif

写完这两个文件，就可以在主函数调用 OLED_ShowChinese() ，进行参数配置后，就可以显示了。

具体调用方式为：OLED_ShowChinese(32,0,0);//钱

这个里面前两个参数是进行显示坐标选择，第三个参数是选择你的字库里面第几个汉字的行数。比如我选择了 0，那么在我的字库头文件中前两个ASCII码表就是我要显示汉字的ASCII码表，这个码表是采用字模软件生成的。

char Hzk[][32]={

{0x20,0x10,0x2C,0xE7,0x24,0x24,0x00,0x90,0x90,0xFF,0x90,0x49,0x4A,0x48,0x40,0x00},
{0x01,0x01,0x01,0x7F,0x21,0x11,0x40,0x40,0x20,0x13,0x0C,0x14,0x22,0x41,0xF8,0x00},/*"钱",7*/
/* (16 X 16 , 宋体 )*/

使用PCtoLCD2002完美版进行取模。具体字模生成方式可参见中景园官方教程：https://wenku.baidu.com/view/42efcb877cd184254a353584.html

汉字生成为两行16进制码表。
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