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CW32L052 体验丝滑数字OLED小时钟

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lulugl|  楼主 | 2023-7-21 14:07 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
cw, LED, OLED, 时钟, I2c
#有奖活动# #申请原创#[url=home.php?mod=space&uid=760190]@21小跑堂 [/url]
CW32L052 内部集成 2 个 I2C 控制器，能按照设定的传输速率（标准，快速，高速）将需要发送的数据按照 I2C 规范串行发送到 I2C 总线上，并对通信过程中的状态进行检测，另外还支持多主机通信中的总线冲突和仲裁处理。
其实实现对I2C外设的控制，目前有两种驱动方式，一种是纯硬件的驱动，另一种是用GPIO摸拟出时序。两种驱动方式各有所长，硬件驱动可以实现高速的通信速度，占用CPU时间少，但是其也有缺点，一是有些MCU的硬件I2C的驱动有BUG，与莫些外设不兼容等。模拟I2C驱动，具有不受IO的限制，移植到不同的MCU，只需要改动GPIO的驱动就行，移植比较方便，但是因为它也有缺点，由于需要延时函数，占用CPU时间多，通信速度受GPIO速度的影响等。就我目前接触的大多数MCU来说，程序员更加会选择模拟来实现I2C的驱动，因为移植起来方便、快速。
经过几天的学习CW32L052的用户手册，我发现其硬件的I2C的驱动的掌握难点在于，对其过 I2C 状态寄存器 I2Cx_STAT的掌握是一个难点，在其用户手册中，他的状态达28个之多，其中的26个为正常接收或发送状态，2个特殊状态（0xF8：I2C总线无可用信息；0x00: 总线错误）。其I2C状态码如下表所示：


经过学习官方的cw32l052_i2c.c中的函数，结合我以住驱动SSD1306的经验，成细的驱动了OLED屏，现在驱动方法分享如下：
1、选取合适的硬件I2C驱动管脚， 由于我原来在L083开发板上面使用了与LCD段码屏的管脚导致不起时序，所以这次我避免用到有可能起冲突的管脚。经查看原理图，开发板上的PB8，PB9是接到的开发板的EEPROM上的，原理图如下：

于是，我选取PB8为SCL，PB9为SDA，经查看用户手册，这两个管脚为I2C1，复用管脚代码如下：
复制
PB08_AFx_I2C1SCL();



PB09_AFx_I2C1SDA();

初始化的次序为：使能GPIOB的时钟——使能I2C1时钟——复用GPIO为I2C1——配置GPIO为GPIO_MODE_OUTPUT_OD模式——配置I2C的波特率——配置I2C1总线——使用能I2C1，具体代码如下：
复制
void OLED_I2C_Init(void)



{



GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};



I2C_InitTypeDef I2C_InitStruct = {0};



//__RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();



//__RCC_I2C1_CLK_ENABLE();



CW_SYSCTRL->AHBEN_f.GPIOB = 1;



CW_SYSCTRL->APBEN1_f.I2C1 = 1U; //



PB08_AFx_I2C1SCL();



PB09_AFx_I2C1SDA();



GPIO_InitStructure.Pins = I2C1_SCL_GPIO_PIN | I2C1_SDA_GPIO_PIN;



GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;



GPIO_Init(I2C1_SCL_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);



I2C_InitStruct.I2C_Baud = 0x1; // 48000 000/(8*(1+11) = 500k



I2C_InitStruct.I2C_BaudEn = ENABLE;



I2C_InitStruct.I2C_FLT = DISABLE;



I2C_InitStruct.I2C_AA = DISABLE;



I2C1_DeInit();



I2C_Master_Init(CW_I2C1,&I2C_InitStruct);//初始化模块



I2C_Cmd(CW_OLED_I2C, ENABLE);



}



void OLED_I2C_Init(void)



{



GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};



I2C_InitTypeDef I2C_InitStruct = {0};



//__RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();



//__RCC_I2C1_CLK_ENABLE();



CW_SYSCTRL->AHBEN_f.GPIOB = 1;



CW_SYSCTRL->APBEN1_f.I2C1 = 1U; //



PB08_AFx_I2C1SCL();



PB09_AFx_I2C1SDA();



GPIO_InitStructure.Pins = I2C1_SCL_GPIO_PIN | I2C1_SDA_GPIO_PIN;



GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;



GPIO_Init(I2C1_SCL_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);



I2C_InitStruct.I2C_Baud = 0x1; // 48000 000/(8*(1+11) = 500k



I2C_InitStruct.I2C_BaudEn = ENABLE;



I2C_InitStruct.I2C_FLT = DISABLE;



I2C_InitStruct.I2C_AA = DISABLE;



I2C1_DeInit();



I2C_Master_Init(CW_I2C1,&I2C_InitStruct);//初始化模块



I2C_Cmd(CW_OLED_I2C, ENABLE);



}

此次I2C不起用中断，采取循环获取I2C状态来决定下一步数据写入的方法。
需要驱动OLED，首先发出起始信号，然后判断STA状态寄存器的状态来做下一步的动作。而驱动SSD1306最基本的函数为向其写入一个byte的数据，其他的都是可以通用的，具体实现的代码如下：
复制
//向OLED寄存器地址写一个byte的数据



int I2C_WriteByte(uint8_t addr,uint8_t data)



{



uint8_t u8i = 0, u8State;



uint16_t timeout = 0xffff;



I2C_GenerateSTART(CW_OLED_I2C, ENABLE);



//获取状态



while(1)



{



while((0 == I2C_GetIrq(CW_OLED_I2C)) && timeout--);



if(timeout == 0) return 1;



u8State = I2C_GetState(CW_OLED_I2C);



switch(u8State)



{



case 0x08: //发送完START信号



I2C_GenerateSTART(CW_OLED_I2C, DISABLE);



I2C_Send7bitAddress(CW_OLED_I2C, OLED_ADDR, 0x00);



break;



case 0x18: //发送完SLA+W信号,ACK已收到



I2C_SendData(CW_OLED_I2C, addr);



break;



case 0x28:



I2C_SendData(CW_OLED_I2C, data);



u8i ++;



break;



case 0x20: //发送完SLA+W后从机返回NACK



break;



case 0x38: //主机在发送 SLA+W 阶段或者发送数据阶段丢失仲载 或者 主机在发送 SLA+R 阶段或者回应 NACK 阶段丢失仲裁



I2C_GenerateSTART(CW_OLED_I2C, ENABLE);



break;



case 0x30:



I2C_GenerateSTOP(CW_OLED_I2C, ENABLE);



break;



default:



break;



}



if(u8i>1)



{



I2C_GenerateSTOP(CW_OLED_I2C, ENABLE);



I2C_ClearIrq(CW_OLED_I2C);



break;



}



I2C_ClearIrq(CW_OLED_I2C);



}



return 0;



}

实现好这个函数后，我们就可以往ssd1306中写数据了，经过测试显示图片如下：

到此图形的显示就好了，但是要显示出优雅的OLED时钟，还需要处理很多东西，比如图片的制作，上翻等动画，就需要很多时间来制作，于是我在B站上面找到了大佬“@量子卫星的索莱内姆”的开源作品，他在github上提供了源码。我经学习他的作品实现了漂亮时钟的制作，现将移植过程分享如下：
要实现时钟的显示，需要用到三个函数，一个是OLED.c显示，他用于OLED的初始化、显存的读写、实现画点画园、画图片的功能。在函数中先初定义GDDRAM缓存区
static uint8_t OLED_RAM[8][128];用于预先对缓存的数据填写，然后做一次性的写入OLED中。在制作时钟翻滚显示中有两个重要的函数，现在对函数作解读如下：
1、设置像素点的偏移，其中X、Y为起始坐标，x、y为坐标的偏移，如果set_pexl为1则点亮，如果是0测关闭。
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/***************************************************************



Prototype : void SetPixel_for_ScrollDigit(int16_t X, int16_t Y, int16_t x, int16_t y, uint8_t set_pixel)



Parameters : X



Parameters : Y



Parameters : x



Parameters : y



Parameters : set_pixel



return: none



Description : 设置坐标像素点数据（可以为滚动动画服务）



***************************************************************/



void SetPixel_For_Scroll(int16_t X, int16_t Y, int16_t x, int16_t y, uint8_t set_pixel)



{



if(set_pixel)



{



OLED_RAM[(Y+y)/8][X+x] |= (0x01 << ((Y+y)%8));



}



else



{



OLED_RAM[(Y+y)/8][X+x] &= ~(0x01 << ((Y+y)%8));



}



}

从bmp大图片中获取小图片作为滚动动画的一帧图片，函数输入参数为图片显示的x、y坐标，显示的图片，所选的图片在素材中的纵、横坐标，以及一帧图片的高度，获取素材的最一行的显示数据。
函数从坐标开始一行一行开始提取数据数据，把数据更新到相对的像素点上，以此来实现动画的效果。
代码如下：
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/****************************************************************************************************************************************************



Prototype : void Draw_Digit_BMP(uint16_t x1, uint16_t y1, const uint8_t BMP[], uint16_t Y,uint8_t W, uint8_t H, uint16_t end_line)



Parameters : x1 确定图片显示位置（左上角像素点横坐标）



Parameters : y1 确定图片显示位置（左上角像素点纵坐标）



Parameters : BMP[] 素材图片



Parameters : Y 所选的一帧图片在素材图片中的纵坐标



Parameters : W 素材图片宽度（也是一帧图片的宽度）



Parameters : H 一帧图片的高度



Parameters : end_line 在素材图片中划出最后一行(用于滚动循环，首尾相接)



return: none



Description : 从bmp大图片中获取小图片作为滚动动画的一帧图片



*****************************************************************************************************************************************************/



void Draw_BMP_For_Scroll(uint16_t x1, uint16_t y1, const uint8_t BMP[], uint16_t Y, uint8_t W, uint8_t H, uint16_t end_line)



{



uint16_t x0,y0,y,Temp;



for(y = Y , y0 = 0 ; y0 < H ; y++ , y0++)



{



if(y > end_line) y -= (end_line+1);



for(x0 = 0; x0 < W ; x0++)



{



Temp = GetPixel_For_Scroll(x0, y, BMP, W);



SetPixel_For_Scroll(x1,y1,x0,y0,Temp);



}



}



}

在draw_rolling_colck.c文件中，其就一个函数Draw_Rollin_clock，他的主要功能就是实现不断的对整个画面进行数据刷新，在个位向10位进位时提供进位翻页的截图图显示，如果没有翻页测按原来动画进行显示。在数据组装完成后执行函数OLED_RefreshPartRAM(2,4,0,127);对整个显存进行更新，代码如下：
复制
void Draw_Rolling_Clock()



{



switch(H1)



{



case 0:if(Y1 < 24*2+1) Y1 = 24*2;if(Y1 < 24*2+24) Y1++;break;



case 1:



case 2:if(Y1 < H1*24-23 || Y1 > H1*24) Y1 = H1*24-24;if(Y1 < H1*24) Y1++;



}



Draw_BMP_For_Scroll(0, 16, Scroll_Digit_BMP[0], Y1, 20, 24, 2*24+23);//end_line=2*24+23,Scroll_Digit_Small_BMP划到2*24+23行，即0~2



switch(H2)



{



case 0:



{



if(Hour == 0) {TEMP = 3;if(Y2 < 24*3+1 || Y2 > 4*24) Y2 = 24*3;if(Y2 < 24*3+24) Y2++;break;}



if(Hour == 10 || Hour == 20){TEMP = 9;if(Y2 < 24*9+1) Y2 = 24*9;if(Y2 < 24*9+24) Y2++;break;}



}



case 1:



case 2:



case 3:



case 4:



case 5:



case 6:



case 7:



case 8:



case 9:if(Y2 < H2*24-23 || Y2 > H2*24) Y2 = H2*24-24;if(Y2 < H2*24) Y2++;TEMP = 9;//if(Hour == 23) TEMP = 3;else TEMP = 9;



}



Draw_BMP_For_Scroll(22, 16, Scroll_Digit_BMP[0], Y2, 20, 24, TEMP*24+23);//end_line=Temp*24+23,Scroll_Digit_Small_BMP划到Temp*24+23行，即0~Temp



switch(M1)



{



case 0:if(Y3 < 24*5+1) Y3 = 24*5;if(Y3 < 24*5+24) Y3++;break;



case 1:



case 2:



case 3:



case 4:



case 5:if(Y3 < M1*24-23 || Y3 > M1*24) Y3 = M1*24-24;if(Y3 < M1*24) Y3++;



}



Draw_BMP_For_Scroll(50, 16, Scroll_Digit_BMP[0], Y3, 20, 24, 5*24+23);//end_line=5*24+23,Scroll_Digit_Small_BMP划到5*24+23行，即0~5



switch(M2)



{



case 0:if(Y4 < 24*9+1) Y4 = 24*9;if(Y4 < 24*9+24) Y4++;break;



case 1:



case 2:



case 3:



case 4:



case 5:



case 6:



case 7:



case 8:



case 9:if(Y4 < M2*24-23 || Y4 > M2*24) Y4 = M2*24-24;if(Y4 < M2*24) Y4++;



}



Draw_BMP_For_Scroll(72, 16, Scroll_Digit_BMP[0], Y4, 20, 24, 9*24+23);//end_line=9*24+23,Scroll_Digit_Small_BMP划到9*24+23行，即0~9



switch(S1)



{



case 0:if(Y5 < 16*5+1) Y5 = 16*5;if(Y5 < 16*5+16) Y5++;break;



case 1:



case 2:



case 3:



case 4:



case 5:if(Y5 < S1*16-15 || Y5 > S1*16) Y5 = S1*16-16;if(Y5 < S1*16) Y5++;



}



Draw_BMP_For_Scroll(94, 24, Scroll_Digit_Small_BMP[0], Y5, 14, 16, 5*16+15);//end_line=6*16+15,Scroll_Digit_Small_BMP划到6*16+15行，即0~6



switch(S2)



{



case 0:if(Y6 < 16*9+1) Y6 = 16*9;if(Y6 < 16*9+16) Y6++;break;



case 1:



case 2:



case 3:



case 4:



case 5:



case 6:



case 7:



case 8:



case 9:if(Y6 < S2*16-15 || Y6 > S2*16) Y6 = S2*16-16;if(Y6 < S2*16) Y6++;



}



Draw_BMP_For_Scroll(111, 24, Scroll_Digit_Small_BMP[0], Y6, 14, 16, 9*16+15);//end_line=9*16+15,Scroll_Digit_Small_BMP划到9*16+15行，即0~9



if(Second % 2 == 1) OLED_DrawBMP(44,16,4,24,Colon_BMP[0]); //绘制冒号



else OLED_AreaClear(44,16,4,24); //清除冒号



OLED_RefreshPartRAM(2,4,0,127);



}

例程的时钟产生是基于systick的，我这里使用RTC的定时中断来产生，定时闹钟每一秒钟进入中断，然后更新时、分、秒的数据，代码如下：
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void ShowTime(void)



{



static uint8_t show_state = 0;



show_state =show_state%2;



lcd_clear();



RTC_TimeTypeDef RTC_TimeStruct = {0};



RTC_DateTypeDef RTC_DateStruct = {0};



RTC_GetDate(&RTC_DateStruct);



RTC_GetTime(&RTC_TimeStruct);



//显示-



lcd_show_string(5,18);



lcd_show_string(2,18);



if(show_state == 0)



{



lcd_show_string(7,RTC_DateStruct.Year>>4);



lcd_show_string(6,RTC_DateStruct.Year&0x0F);



lcd_show_string(4,RTC_DateStruct.Month>>4);



lcd_show_string(3,RTC_DateStruct.Month&0x0F);



lcd_show_string(1,RTC_DateStruct.Day>>4);



lcd_show_string(0,RTC_DateStruct.Day&0x0F);



}else {



lcd_show_string(7,RTC_TimeStruct.Hour>>4);



lcd_show_string(6,RTC_TimeStruct.Hour&0x0F);



lcd_show_string(4,RTC_TimeStruct.Minute>>4);



lcd_show_string(3,RTC_TimeStruct.Minute&0x0F);



lcd_show_string(1,RTC_TimeStruct.Second>>4);



lcd_show_string(0,RTC_TimeStruct.Second&0x0F);



}



show_state++;



Hour = (RTC_DateStruct.Year>>4) + (RTC_TimeStruct.Hour&0x0F) ;



Minute = (RTC_TimeStruct.Minute>>4) + (RTC_TimeStruct.Minute&0x0F);



Second = (RTC_TimeStruct.Second>>4) + (RTC_TimeStruct.Second&0x0F);



H1 =RTC_TimeStruct.Hour>>4;



H2 = RTC_TimeStruct.Hour&0x0F;



M1 = RTC_TimeStruct.Minute>>4;



M2 = RTC_TimeStruct.Minute&0x0F;



S1 = RTC_TimeStruct.Second>>4;



S2 = RTC_TimeStruct.Second&0x0F;



// u1_printf(".Date is 20%02x/%02x/%02x(%s).Time is %02x%s:%02x:%02x\r\n", RTC_DateStruct.Year, RTC_DateStruct.Month, RTC_DateStruct.Day, WeekdayStr[RTC_DateStruct.Week], RTC_TimeStruct.Hour, H12AMPMStr[RTC_TimeStruct.H24][RTC_TimeStruct.AMPM],RTC_TimeStruct.Minute, RTC_TimeStruct.Second);



}

最后，在主函数中，调用Draw_Rolling_Clock,实现了效果：
复制
int32_t main(void)



{



RCC_Configuration();



InitTick( 48000000 );



uart1_init();



my_rtc_init();



lcd_init();



lcd_clear();



OLED_Init();



UART_SendString(CW_UART1, "start\r\n");



while(1)



{



if(uart1_rx_state == 1)



{



uart1_rx_state = 0;



uart1_rx_cnt = 0;



u1_printf("rcv:%s\r\n",uart1_rx_buff);



ShowTime();



memset(uart1_rx_buff, 0, UART1_RX_MAXLEN);



}



SysTickDelay(20);



Draw_Rolling_Clock();



}



}
【总结】CW32L052的硬件I2C设计非常科学，提供了28个STA状态码，可以给用户提供精准的状态，来实现下一个状态的转换，为OLED时钟的显示提供了强大的显示驱动，时钟的动画显示非常优雅！效果见视频：


此文章已获得独家原创/原创奖标签，著作权归21ic所有，未经允许禁止转载。

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21小跑堂 打赏了 80.00 元 2023-07-25
理由：恭喜通过原创审核！期待您更多的原创作品~

沙发
昨天| | 2023-8-2 14:04 | 只看该作者
源代码没打包啊？？。

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板凳
elephant00| | 2023-8-3 17:24 | 只看该作者
丝滑数字OLED小时钟

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地板
lulugl|  楼主 | 2023-8-3 21:06 | 只看该作者
elephant00 发表于 2023-8-3 17:24
丝滑数字OLED小时钟

感谢大注的关注！

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