STM32实验9OLED显示实验.docVIP

3.9OLED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：3.9.1OLED简介3.9.2硬件设计3.9.3软件设计3.9.4下载与测试1463.9.1OLED简介OLED，即有机发光二极管（OrganicLight-EmittingDiode），又称为有机电激光显示（OrganicElectroluminesenceDisplay，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BS02设置，BS02的设置与模块接口模式的关系如下表：表3.9.1.1OLED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3.9.1.1ALIENTEKOLED模块外观图模块的原理图如下：图3.9.1.2ALIENTEKOLED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。ALIENTEKOLED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，ALIENTEKOLED模块也提供了这种接口，使得MCU可以快速的访问OLED。ALIENTEKOLED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。D7:0：8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（D7:0）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3.9.1.38080并口写时序图SSD1306的8080并口读时序图如下：图3.9.1.48080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3.9.1.2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（DummyRead），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3.9.1.5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DummyRead，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3.9.1.64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3.9.1.3SSD1306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：表3.9.1.4SSD1306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0XB0B7，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0X000X0F，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0X100X1F，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SSD1306datasheet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3.9.1.7SSD1306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ALIENTEKOLED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ALIENTEKOLED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ALIETEKMiniSTM32开发板的连接，MiniSTM32开发板地板的LCD接口和ALIENTEKOLED模块直接可以对插，连接如下图：图3.9.2.1OLED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_D7:0对应PB7:0;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3.9.2.2OLED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：#includeoled.h#includestdlib.h#includefont.h#includedelay.h/OLED的显存/存放格式如下./00123.127/10123.127/20123.127/30123.127/40123.127/50123.127/60123.127/70123.127u8OLED_GRAM1288;/更新显存到LCDvoidOLED_Refresh_Gram(void)u8i，n;for(i=0;i8;i+)LED_WR_Byte(0xb0+i，OLED_CMD);/设置页地址（07）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;n128;n+)OLED_WR_Byte(OLED_GRAMni，OLED_DATA);#ifOLED_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;voidOLED_WR_Byte(u8dat，u8cmd)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;voidOLED_WR_Byte(u8dat，u8cmd)u8i;OLED_RS=cmd;/写命令OLED_CS=0;for(i=0;i8;i+) OLED_SCLK=0;if(dat&0x80)OLED_SDIN=1;elseOLED_SDIN=0;OLED_SCLK=1;dat=1;OLED_CS=1;OLED_RS=1;#endif/开启OLED显示voidOLED_Display_On(void)OLED_WR_Byte(0X8D，OLED_CMD);/SETDCDC命令OLED_WR_Byte(0X14，OLED_CMD);/DCDCONOLED_WR_Byte(0XAF，OLED_CMD);/DISPLAYON/关闭OLED显示voidOLED_Display_Off(void)OLED_WR_Byte(0X8D，OLED_CMD);/SETDCDC命令OLED_WR_Byte(0X10，OLED_CMD);/DCDCOFFOLED_WR_Byte(0XAE，OLED_CMD);/DISPLAYOFF/清屏函数，清完屏，整个屏幕是黑色的!和没点亮一样!voidOLED_Clear(void)u8i，n;for(i=0;i8;i+)for(n=0;n127|y63)return;/超出范围了.pos=7-y/8;bx=y%8;temp=1(7-bx);if(t)OLED_GRAMxpos|=temp;elseOLED_GRAMxpos&=temp;/x1，y1，x2，y2填充区域的对角坐标/确保x1=x2;y1=y20=x1=1270=y1=63/dot:0，清空;1，填充voidOLED_Fill(u8x1，u8y1，u8x2，u8y2，u8dot)u8x，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:0127/y:063/mode:0，反白显示;1，正常显示/size:选择字体16/12voidOLED_ShowChar(u8x，u8y，u8chr，u8size，u8mode)u8temp，t，t1;u8y0=y;chr=chr-;/得到偏移后的值for(t=0;tsize;t+)if(size=12)temp=asc2_1206chrt;/调用1206字体elsetemp=asc2_1608chrt;/调用1608字体for(t1=0;t18;t1+)if(temp&0x80)OLED_DrawPoint(x，y，mode);elseOLED_DrawPoint(x，y，!mode);temp=1;y+;if(y-y0)=size)y=y0;x+;break;/mn函数u32mypow(u8m，u8n)u32result=1;while(n-)result*=m;returnresult;/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(04294967295);voidOLED_ShowNum(u8x，u8y，u32num，u8len，u8size)u8t，temp;u8enshow=0;for(t=0;tlen;t+)temp=(num/mypow(10，len-t-1)%10;if(enshow=0&tMAX_CHAR_POSX)x=0;y+=16;if(yMAX_CHAR_POSY)y=x=0;OLED_Clear();OLED_ShowChar(x，y，*p，16，1);x+=8;p+;/初始化SSD1303voidOLED_Init(void)RCC-APB2ENR|=1APB2ENR|=1APB2ENR|=1MAPR=0X04000000;/关闭JTAGGPIOB-CRL=0X33333333;GPIOB-ODR|=0XFFFF;GPIOC-CRH&=0XFFFFFF00;GPIOC-CRL&=0X00FFFFFF;GPIOC-CRH|=0X00000033;GPIOC-CRL|=0X33000000;GPIOC-ODR|=0X03C0;#elseGPIOB-CRL&=0XFFFFFF00;GPIOB-CRL|=0XF0000033;GPIOB-ODR|=0X03;GPIOC-CRH&=0XFFFFFF00;GPIOC-CRH|=0X00000033;GPIOC-ODR|=30;1，0-127;OLED_WR_Byte(0xC0，OLED_CMD);/设置COM扫描方向;bit3:0，普通模式;1，重定义模式COMN-1-COM0;N:驱动路数OLED_WR_Byte(0xDA，OLED_CMD);/设置COM硬件引脚配置OLED_WR_Byte(0x12，OLED_CMD);/5:4配置OLED_WR_Byte(0x81，OLED_CMD);/对比度设置OLED_WR_Byte(0xEF，OLED_CMD);/1255;默认0X7F(亮度设置，越大越亮)OLED_WR_Byte(0xD9，OLED_CMD);/设置预充电周期OLED_WR_Byte(0xf1，OLED_CMD);/3:0，PHASE1;7:4，PHASE2;OLED_WR_Byte(0xDB，OLED_CMD);/设置VCOMH电压倍率OLED_WR_Byte(0x30，OLED_CMD);/6:4000，0.65*vcc;001，0.77*vcc;011，0.83*vcc;OLED_WR_Byte(0xA4，OLED_CMD);/全局显示开启;bit0:1，开启;0，关闭;(白屏/黑屏)OLED_WR_Byte(0xA6，OLED_CMD);/设置显示方式;bit0:1，反相显示;0，正常显示OLED_WR_Byte(0xAF，OLED_CMD);/开启显示OLED_Clear();这里代码明显比之前的例程多了，函数也比较多，这里我们仅针对几个比较重要的函数进行介绍。首先要介绍的是我们定义在STM32内部的GRAM，u8OLED_GRAM1288;此部分GRAM对应OLED模块上的GRAM。在操作的时候，我们只要修改STM32内部的GRAM就可以了，然后通过OLED_Refresh_Gram函数把GRAM一次刷新到OLED的GRAM上。该函数代码如下：voidOLED_Refresh_Gram(void)u8i，n;for(i=0;i8;i+)OLED_WR_Byte(0xb0+i，OLED_CMD);/设置页地址（07）OLED_WR_Byte(0x02，OLED_CMD);/设置显示位置列低地址，偏移了2列OLED_WR_Byte(0x10，OLED_CMD);/设置显示位置列高地址for(n=0;n128;n+)OLED_WR_Byte(OLED_GRAMni，OLED_DATA);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。这里写列地址的时候，偏移了2个列，是因为SSD1306和OLED模块的连接硬件连接所致，这里我们不需要关心，记住SSD1306的2就对应OLED的0，就可以了。OLED_Refresh_Gram函数还用到了一个外部函数OLED_WR_Byte，该函数直接和硬件相关，该函数代码如下：#ifOLED_MODE=1voidOLED_WR_Byte(u8dat，u8cmd)DATAOUT(dat);OLED_RS=cmd;OLED_CS=0;OLED_WR=0;OLED_WR=1;OLED_CS=1;OLED_RS=1;#elsevoidOLED_WR_Byte(u8dat，u8cmd)u8i;OLED_RS=cmd; /写命令OLED_CS=0;for(i=0;i8;i+)160OLED_SCLK=0;if(dat&0x80)OLED_SDIN=1;elseOLED_SDIN=0;OLED_SCLK=1;dat=1;OLED_CS=1;OLED_RS=1;#endif这里有2个一样的函数，通过宏定义OLED_MODE来决定使用哪一个。如果OLED_MODE=1，就定义为并口模式，选择第一个函数，而如果为0，则为4线串口模式，选择第二个函数。这两个函数输入参数均为2个：dat和cmd，dat为要写入的数据，cmd则表明该数据是命令还是数据。这两个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。OLED_GRAM1288中的128代表列数，也就是x坐标，而8代表的是页，每个代表8个列，从高到底对应列数从小到大。比如，我们要在x=100，y=29这个点写入1，则可以用这个句子实现：OLED_GRAM1004|=12；一个通用的在点（x，y）置1表达式为：OLED_GRAMxy/8|=1127|y63)return;/超出范围了.pos=7-y/8;bx=y%8;temp=1(7-bx);if(t)OLED_GRAMxpos|=temp;elseOLED_GRAMxpos&=temp;该函数有3个参数，前两个是坐标，第三个t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。在介绍完画点函数之后，我们介绍一下显示字符函数，OLED_ShowChar，在介绍之前，我们来介绍一下字符（ASCII字符集）是怎么显示在OLED模块上去的。要显示字符，我们先要有字符的点阵数据，ASCII常用的字符集总共有95个，从空格符开始，分别为：!#$%&()*+，-0123456789:;?ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ_abcdefghijklmnopqrstuvwxyz|.我们先要得到这个字符集的点阵数据，这里我们介绍一个款很好的字符提取软件：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。该软件的界面如下：图3.9.3.1PCtoLCD2002软件界面然后我们选择设置，在设置里面设置取模方式入下图所示：图3.9.3.2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。其实就是按如下这种方式：图3.9.3.3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12*6大小和16*0大小取模出来（对应汉字大小为12*12和16*16，字符的只有汉字的一半大！），保存在font.h里面，每个12*6的字符占用12个字节，每个16*8的字符占用16个字节。具体见font.h部分代码（该部分我们不再这里列出来了，请大家参考光盘里面的代码）。在知道了取模方式之后，我们就可以根据取模的方式来编写显示字符的代码了，这里我们针对以上取模方式的显示字符代码如下：voidOLED_ShowChar(u8x，u8y，u8chr，u8size，u8mode)u8temp，t，t1;u8y0=y;chr=chr-;/得到偏移后的值for(t=0;tsize;t+)if(size=12)temp=asc2_1206chrt;/调用1206字体elsetemp=asc2_1608chrt;/调用1608字体for(t1=0;t18;t1+)if(temp&0x80)OLED_DrawPoint(x，y，mode);elseOLED_DrawPoint(x，y，!mode);tempODR=(GPIOB-ODR&0xff00)|(x&0x00FF);/输出/使用4线串行接口时使用#defineOLED_SCLKPBout(0)#defineOLED_SDINPBout(1)#defineOLED_CMD0/写命令#defineOLED_DATA1/写数据/OLED控制用函数voidOLED_WR_Byte(u8dat，u8cmd);voidOLED_Display_On(void);voidOLED_Display_Off(void);voidOLED_Refresh_Gram(void);voidOLED_Init(void);voidOLED_Clear(void);voidOLED_DrawPoint(u8x，u8y，u8t);