BPI-CanMV-K230D-Zero的电子时钟与片温检测实现

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@21小跑堂

Banana Pi BPI-CanMV-K230D-Zero开发板是嘉楠科技推出的一款产品，它采用K230D RISC-V芯片设计,该芯片拥有双核玄铁 C908 RISC-V CPU，内置了128MB LPDDR4 内存，提供了高性能的本地推理运算支持。
该产品具有丰富的开发资源且尺寸小巧，它适于进行边缘 AI 音视频产品的创新设计。
该产品是一套组件，除开发板外还配置了一个摄像头，以便进行图像识别处理等，详见图1所示。

图1 套件组成

该开发板是采用双面器件布局，其背面如图2所示，可见其器件密度之高。

图2 开发板背面

由于该开发板并没有配置相应的显示器件，为进行显示需要自行配置显示器件。
为了与其小巧的身材相配，就选取了一款I2C接口的0.96寸单色OLED屏与之相配。
要驱动显示屏，有2种方式，一种是采用模拟的方式来驱动，另一种则通过硬件的方式来驱动。
易于厂家在例程方面提供了一个基本的驱动框架，为此就利用所提供的驱动框架来实现其显示功能。
例程所提供的驱动程序框架为：

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from machine import FPIOA, I2C

# use hardware i2c

if HARD_I2C:

fpioa = FPIOA()

fpioa.set_function(11, FPIOA.IIC2_SCL)

fpioa.set_function(12, FPIOA.IIC2_SDA)

i2c=I2C(2, freq = 400 * 1000)

print(i2c.scan())

else:

# use soft i2c

i2c=I2C(5, scl = 11, sda = 12, freq = 400 * 1000)

print(i2c.scan())

# SSD1306 I2C address (common values: 0x3C or 0x3D)

OLED_I2C_ADDR = 0x3C

# Function to send a command to the SSD1306

def send_command(command):

# 0x00 indicates we're sending a command (as opposed to data)

i2c.writeto(OLED_I2C_ADDR, bytearray([0x00, command]))

# Function to send data (for pixel values) to the SSD1306

def send_data(data):

# 0x40 indicates we're sending data (as opposed to a command)

i2c.writeto(OLED_I2C_ADDR, bytearray([0x40] + data))

def send_data1(data):

# 0x00 indicates we're sending data (as opposed to a command)

i2c.writeto(OLED_I2C_ADDR, bytearray([0x40, data]))

# SSD1306 Initialization sequence (based on datasheet)

def oled_init():

send_command(0xAE) # Display OFF

send_command(0xA8) # Set MUX Ratio

send_command(0x3F) # 64MUX

send_command(0xD3) # Set display offset

send_command(0x00) # Offset = 0

send_command(0x40) # Set display start line to 0

send_command(0xA1) # Set segment re-map (A1 for reverse, A0 for normal)

send_command(0xC8) # Set COM output scan direction (C8 for reverse, C0 for normal)

send_command(0xDA) # Set COM pins hardware configuration

send_command(0x12) # Alternative COM pin config, disable left/right remap

send_command(0x81) # Set contrast control

send_command(0x7F) # Max contrast

send_command(0xA4) # Entire display ON, resume to RAM content display

send_command(0xA6) # Set Normal display (A6 for normal, A7 for inverse)

send_command(0xD5) # Set oscillator frequency

send_command(0x80) # Frequency

send_command(0x8D) # Enable charge pump regulator

send_command(0x14) # Enable charge pump

send_command(0xAF) # Display ON

# Function to clear the display (turn off all pixels)

由程序可以得知，显示屏的引脚连接关系为：
SCL-------GPIO11
SDA------GPIO12

经程序运行，其测试效果如图3所示，说明它对显示屏的驱动有效。

图3 驱动测试

为在此基础上实现数据的显示功能，需为其配置字库及相应的显示函数。
其中字库的存储结构为：
F8X16=[
  0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,#0
  0x00,0x00,0x00,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x33,0x30,0x00,0x00,0x00,#! 1
  0x00,0x10,0x0C,0x06,0x10,0x0C,0x06,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,#" 2
  ...  ...
}

由于这里采用的编程语言是Python，因此在程序设计时还会与C语言存在一定的差别，有些功能的实现甚至需要绕行来解决。
为进行显示位置的定位，所配置的函数为：

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def OLED_Set_Pos(x, y):

send_command(0xb0+y)

send_command(((x&0xf0)>>4)|0x10)

send_command(x&0x0f)

依托于该函数的支持，实现数字符号显示的函数为：

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def OLED_ShowCharm(x,y,chr):

c=chr

OLED_Set_Pos(x,y)

i=0

for i in range(8):

u=F8X16[c*16+i]

send_data([u]*1)

OLED_Set_Pos(x,y+1)

i=0

for i in range(8):

u=F8X16[c*16+i+8]

send_data([u]*1)

为在数据显示过程中，能逐个数位的提取其数值，所配置的函数为：

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def oled_pow( m,n):

result=1

while (n>0) :

n=n-1

result*=m

return result

依托前面2个函数的支持，实现数值的函数为：

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def OLED_ShowNum(x,y,num,len):

enshow=0

for t in range(len):

temp=(num/oled_pow(10,len-t-1))%10

if (enshow==0 & t<(len-1)):

if(temp>0):

enshow=1

OLED_ShowCharm(x+8*t,y,int(temp)+16)

至此，就可以在OLED屏上来实现数据信息了。
为使用RTC来实现电子时钟功能，需导入RTC和time，并对RTC进行实例化，其对应的程序为：

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import time

from machine import RTC

# 实例化RTC

rtc = RTC()

# 获取当前时间

print(rtc.datetime())

# 设置当前时间

rtc.init((2025,6,28,2,23,59,0,0))

这样就有了实现电子时钟功能的基础，由于 RTC的计时值是以组元的方式来管理数据的，因此读取当前时间后，所显示内容的显示为：
(2025,6,28,2,23,59,0,0)

而这样的显示数据是无法直接拿来实现的，为此需要以如下的方式来提取时间值并予以显示：
z=rtc.datetime()
OLED_ShowNum(0,2,z[4],2)
OLED_ShowNum(24,2,z[5],2)
OLED_ShowNum(48,2,z[6],2)

至此，提供添加下面的循环处理就可为此电子时钟的计时功能:

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# Initialize the OLED display

oled_init()

oled_clear()

OLED_ShowChar(16, 2, 26)

OLED_ShowChar(40, 2, 26)

while 1:

z=rtc.datetime()

OLED_ShowNum(0,2,z[4],2)

OLED_ShowNum(24,2,z[5],2)

OLED_ShowNum(48,2,z[6],2)

time.sleep(1)

经程序的运行，其显示效果如图4和图5所示。

图4 整体显示效果


图5 详细显示效果

此外，在 os和machine的情况下，还可以对片内温度进行检测，实现电子时钟与片温显示的主程序为：

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import os

import machine

# Initialize the OLED display

oled_init()

oled_clear()

OLED_ShowChar(16, 2, 26)

OLED_ShowChar(40, 2, 26)

OLED_ShowChar(8, 4, 52)

OLED_ShowChar(16, 4, 29)

while True:

os.exitpoint()

z=rtc.datetime()

OLED_ShowNum(0,2,z[4],2)

OLED_ShowNum(24,2,z[5],2)

OLED_ShowNum(48,2,z[6],2)

temp = machine.temperature()

OLED_ShowNum(24,4,temp,2)

time.sleep_ms(500)

其执行后，其显示效果如图6所示。

图6 显示效果

为便于字符串的显示，所配置的显示函数为：

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def OLED_ShowString(x,y,chr):

array1=bytearray(chr, 'utf-8')

for value in array1:

OLED_ShowChar(x,y,value-32)

x+=8

由于系统配置的Python，没有提供获取字符内码的函数，为此是借助bytearray的特点解决了这个问题。
在添加字符串显示功能后，其程序主程序为：

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# Initialize the OLED display

oled_init()

oled_clear()

OLED_ShowChar(26, 3, 26)

OLED_ShowChar(50, 3, 26)

OLED_ShowChar(8, 5, 52)

OLED_ShowChar(16, 5, 29)

OLED_ShowString(5,0,"BPI-CanMV-K230D")

while True:

os.exitpoint()

z=rtc.datetime()

OLED_ShowNum(10,3,z[4],2)

OLED_ShowNum(34,3,z[5],2)

OLED_ShowNum(58,3,z[6],2)

temp = machine.temperature()

OLED_ShowNum(24,5,temp,2)

#print(f"Temp: {temp}")

time.sleep_ms(500)

经测试，其显示效果图7和图8所示，说明设计符号预期要求。

图7 整体显示效果


图8 显示效果

演示视频: