本帖最后由 shanyuxiang 于 2024-6-4 22:40 编辑
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玩转APM32的DMA-用I2C的DMA实现OLED刷屏
一、前言
1.1、关于OLED
OLED屏是一种常见的的显示屏，下面以0.96寸OLED模块为例来实现用IIC的DMA来实现OLED屏幕的刷新， 用DMA方式不需要程序一个个字节发送，通过启动DMA自动完成整个屏幕的刷新，可以节约大量的CPU时间。 该屏幕分辨率为128x64，每个点占用1bit，于是整个显存占用128x64/8=1024Byte,驱动芯片为SSD1306，支持SPI和IIC接口， 这里采用IIC接口，只需要接三根线SCL、SDA、RES,这里IIC接到I2C1上， RES是复位可以用硬件复位，也可以通过IO控制复位，这里随便接一个IO即可。
时钟 SCL -- PB6 数据 SDA -- PB7 复位 RES -- PB5
显存中的第一个字节表示第1列的第1到8行这8个点，也就是坐标为X[0]，Y[0-7]的点，整个显存如下图所示：
1.2、关于IIC的DMA通道
APM32E103的IIC是支持DMA的收发的，通过芯片的用户手册可知I2C1_TX的对应的是 DMA1的通道6。
二、IIC的DMA发送
2.1 IIC初始化
这里参考SDK中的“I2C\I2C_TwoBoards\I2C_TwoBoards_Master”例程，配置为主机模式，修改一下地址即可：
- void oled_i2c_hardware_init(void)
- {
- GPIO_Config_T gpioConfigStruct;
- I2C_Config_T i2cConfigStruct;
- /** Enable I2C related Clock */
- RCM_EnableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_GPIOB | RCM_APB2_PERIPH_AFIO);
- RCM_EnableAPB1PeriphClock(RCM_APB1_PERIPH_I2C1);
- /** Free I2C_SCL and I2C_SDA */
- gpioConfigStruct.mode = GPIO_MODE_AF_OD;
- gpioConfigStruct.speed = GPIO_SPEED_50MHz;
- gpioConfigStruct.pin = GPIO_PIN_6;
- GPIO_Config(GPIOB, &gpioConfigStruct);
- gpioConfigStruct.mode = GPIO_MODE_AF_OD;
- gpioConfigStruct.speed = GPIO_SPEED_50MHz;
- gpioConfigStruct.pin = GPIO_PIN_7;
- GPIO_Config(GPIOB, &gpioConfigStruct);
- /** Config I2C1 */
- I2C_Reset(I2C1);
- i2cConfigStruct.mode = I2C_MODE_I2C;
- i2cConfigStruct.dutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2;
- i2cConfigStruct.ackAddress = I2C_ACK_ADDRESS_7BIT;
- //i2cConfigStruct.ownAddress1 = 0XA0;
- i2cConfigStruct.ownAddress1 = SSD1306_ADDRESS;
- i2cConfigStruct.ack = I2C_ACK_ENABLE;
- i2cConfigStruct.clockSpeed = 400000;
- I2C_Config(I2C1, &i2cConfigStruct);
- /** Enable I2Cx */
- I2C_Enable(I2C1);
- i2c_dma_init();
- }
2.2 DMA初始化
在SDK中“DMA_MemoryToMemory”的基础上进行修改，官方例程中是内存到内存，而这里是从内存到IIC外设，所以需要根据实际情况作修改，
修改传输方向，以外设作为目的地址： DMA_ConfigStruct.dir = DMA_DIR_PERIPHERAL_DST;
外设的地址填 I2C1_DATA 寄存器的地址，查看用户手册可知DATA寄存器的偏移地址是0x10： DMA_ConfigStruct.peripheralBaseAddr = (uint32_t)(I2C1_BASE + 0x10) ;
数据大小改为按字节传输： DMA_ConfigStruct.memoryDataSize = DMA_MEMORY_DATA_SIZE_BYTE;
完整的IIC的DMA初始化代码如下： - void i2c_dma_init(void)
- {
- DMA_Config_T DMA_ConfigStruct;
- RCM_EnableAHBPeriphClock(RCM_AHB_PERIPH_DMA1);
- DMA_Reset(DMA1_Channel6);
- DMA_ConfigStruct.peripheralBaseAddr = (uint32_t)(I2C1_BASE + 0x10) ;
- DMA_ConfigStruct.memoryBaseAddr = (uint32_t)NULL;
- DMA_ConfigStruct.dir = DMA_DIR_PERIPHERAL_DST;
- DMA_ConfigStruct.bufferSize = 0;
- DMA_ConfigStruct.peripheralInc = DMA_PERIPHERAL_INC_DISABLE;
- DMA_ConfigStruct.memoryInc = DMA_MEMORY_INC_ENABLE;
- DMA_ConfigStruct.peripheralDataSize = DMA_PERIPHERAL_DATA_SIZE_BYTE;
- DMA_ConfigStruct.memoryDataSize = DMA_MEMORY_DATA_SIZE_BYTE;
- DMA_ConfigStruct.loopMode = DMA_MODE_NORMAL;
- DMA_ConfigStruct.priority = DMA_PRIORITY_HIGH;
- DMA_ConfigStruct.M2M = DMA_M2MEN_DISABLE;
- DMA_Config(DMA1_Channel6, &DMA_ConfigStruct);
- I2C_EnableDMA(I2C1);
- }
2.3 用IIC的DMA发送
在启动DMA的传输之前，要配置源数据内存地址，传输长度，然后使能传输，使能传输之后CPU可以做其他事情，也可以等待传输完成： - void i2c_dma_transmit_buffer(unsigned char *buffer, unsigned int length)
- {
- DMA_Disable(DMA1_Channel6);
- DMA1_Channel6->CHMADDR = (uint32_t)buffer;
- DMA1_Channel6->CHNDATA = length;
- DMA_Enable(DMA1_Channel6);
- while (DMA_ReadStatusFlag(DMA1_FLAG_TC6) == RESET);
- }
三、OLED的驱动
3.1修改OLED地址模式
OLED的默认是页地址模式，每写入一行都要设置一下坐标，这样的话传输给OLED的数据就多了很多命令和地址，非常不适合这里的DMA方式刷屏， 理想的方式是只发一次地址，驱动芯片内部能对地址自增，这样就可以一次性发送所有显存中的数据，这里修改一下OLED的地址模式就可以实现， 官方例程默认是页地址模式，每次换行显示时需要重新发送地址，改为垂直地址模式就不用每次都发送地址，省去了额外的数据， 对于128x64的屏幕来说只要发送128x64/8=1024字节即可。
查看SSD1306的的数据手册可知，地址模式默认是10b，把地址为0x20的寄存器值写成00b就是水平地址模式。
这样配置驱动芯片SSD1306： - void oled_register_config()
- {
- oled_i2c_wr_byte(0xAE, OLED_CMD);
- oled_i2c_wr_byte(0xAE, OLED_CMD); //--turn off oled panel
- oled_i2c_wr_byte(0x00, OLED_CMD); //---set low column address
- oled_i2c_wr_byte(0x10, OLED_CMD); //---set high column address
- oled_i2c_wr_byte(0x40, OLED_CMD); //--set start line address Set Mapping RAM Display Start Line (0x00~0x3F)
- oled_i2c_wr_byte(0x81, OLED_CMD); //--set contrast control register
- oled_i2c_wr_byte(0xCF, OLED_CMD); // Set SEG Output Current Brightness
- oled_i2c_wr_byte(0xA0, OLED_CMD); //oled_i2c_wr_byte(0xA1,OLED_CMD);//--Set SEG/Column Mapping 0xa0左右反置 0xa1正常
- oled_i2c_wr_byte(0xC0, OLED_CMD); //oled_i2c_wr_byte(0xC8,OLED_CMD);//Set COM/Row Scan Direction 0xc0上下反置 0xc8正常
- oled_i2c_wr_byte(0xA6, OLED_CMD); //--set normal display
- oled_i2c_wr_byte(0xA8, OLED_CMD); //--set multiplex ratio(1 to 64)
- oled_i2c_wr_byte(0x3f, OLED_CMD); //--1/64 duty
- oled_i2c_wr_byte(0xD3, OLED_CMD); //-set display offset Shift Mapping RAM Counter (0x00~0x3F)
- oled_i2c_wr_byte(0x00, OLED_CMD); //-not offset
- oled_i2c_wr_byte(0xd5, OLED_CMD); //--set display clock divide ratio/oscillator frequency
- oled_i2c_wr_byte(0x80, OLED_CMD); //--set divide ratio, Set Clock as 100 Frames/Sec
- oled_i2c_wr_byte(0xD9, OLED_CMD); //--set pre-charge period
- oled_i2c_wr_byte(0xF1, OLED_CMD); //Set Pre-Charge as 15 Clocks & Discharge as 1 Clock
- oled_i2c_wr_byte(0xDA, OLED_CMD); //--set com pins hardware configuration
- oled_i2c_wr_byte(0x12, OLED_CMD);
- oled_i2c_wr_byte(0xDB, OLED_CMD); //--set vcomh
- oled_i2c_wr_byte(0x40, OLED_CMD); //Set VCOM Deselect Level
-
- #if 1
- oled_i2c_wr_byte(0x20, OLED_CMD); //-Set Page Addressing Mode (0x00/0x01/0x02) 设置地址模式
- oled_i2c_wr_byte(0x00, OLED_CMD); //00b, Horizontal Addressing Mode 水平地址模式
- #else
- oled_i2c_wr_byte(0x20, OLED_CMD); //-Set Page Addressing Mode (0x00/0x01/0x02)
- oled_i2c_wr_byte(0x02, OLED_CMD); //10b, Page Addressing Mode (RESET)
- #endif
-
- oled_i2c_wr_byte(0x8D, OLED_CMD); //--set Charge Pump enable/disable
- oled_i2c_wr_byte(0x14, OLED_CMD); //--set(0x10) disable
- oled_i2c_wr_byte(0xA4, OLED_CMD); // Disable Entire Display On (0xa4/0xa5)
- oled_i2c_wr_byte(0xA6, OLED_CMD); // Disable Inverse Display On (0xa6/a7)
- oled_i2c_wr_byte(0xAF, OLED_CMD); //--turn on oled panel
- oled_i2c_wr_byte(0xAF, OLED_CMD); /*display ON*/
- }
3.2 实现OLED刷全屏
在发送显示数据之前还是先发一个从机设备地址0x78，再发一个写数据指令0x40，
接着以DMA方式发送1024字节的显示数据，这样就完成了整个屏幕的刷新，刷新过程中不需要CPU的干预：
- void oled_i2c_write_buffer(unsigned char *buffer, unsigned int length)
- {
- I2C_EnableGenerateStart(I2C1);
- while (!I2C_ReadEventStatus(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)); //EV5
- I2C_Tx7BitAddress(I2C1, SSD1306_ADDRESS, I2C_DIRECTION_TX);
- while (!I2C_ReadEventStatus(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED)); //EV6
- I2C_TxData(I2C1, 0x40);
- while (!I2C_ReadEventStatus(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTING)); //EV8
- i2c_dma_transmit_buffer(buffer, length); //DMA Transmit
- }
- //刷新整个屏幕
- void oled_refresh(unsigned char mem[])
- {
- oled_i2c_write_buffer(mem, OLED_MEM_SIZE);
- oled_delay_ms(200);
- }
四、效果演示
为了测试IIC的DMA刷屏，用GIF转了个12帧的位图，在循环中依次调用全屏刷新函数，可以看到动画效果。 - int main(void)
- {
-
- oled_init();
-
- while(1)
- {
-
- oled_refresh(&mario1[BMP_OFFSET]);
- oled_refresh(&mario2[BMP_OFFSET]);
- oled_refresh(&mario3[BMP_OFFSET]);
- oled_refresh(&mario4[BMP_OFFSET]);
- oled_refresh(&mario5[BMP_OFFSET]);
- oled_refresh(&mario6[BMP_OFFSET]);
- oled_refresh(&mario7[BMP_OFFSET]);
- oled_refresh(&mario8[BMP_OFFSET]);
- oled_refresh(&mario9[BMP_OFFSET]);
- oled_refresh(&mario10[BMP_OFFSET]);
- oled_refresh(&mario11[BMP_OFFSET]);
- oled_refresh(&mario12[BMP_OFFSET]);
-
- }
- }
位图的取模可以用工具 PCtoLCD2003，取模方式按如下设置，主要要注意选择行列式，低位在前，输出格式调成数组即可：
在while(1)循环中依次将每张图片作为显存发送给OLED，每张图片之间配合一定的延时，这样就形成了动画效果： - while(1)
- {
-
- oled_refresh(&mario1[BMP_OFFSET]);
- oled_refresh(&mario2[BMP_OFFSET]);
- oled_refresh(&mario3[BMP_OFFSET]);
- oled_refresh(&mario4[BMP_OFFSET]);
- oled_refresh(&mario5[BMP_OFFSET]);
- oled_refresh(&mario6[BMP_OFFSET]);
- oled_refresh(&mario7[BMP_OFFSET]);
- oled_refresh(&mario8[BMP_OFFSET]);
- oled_refresh(&mario9[BMP_OFFSET]);
- oled_refresh(&mario10[BMP_OFFSET]);
- oled_refresh(&mario11[BMP_OFFSET]);
- oled_refresh(&mario12[BMP_OFFSET]);
-
- }
最后是OLED显示马里奥跑步的动画效果(加载的图片较大，需要稍等一会...)：
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