本帖最后由 kai迪皮 于 2024-10-9 15:14 编辑
1 前言
OLED（有机发光二极管）显示器因其高对比度、广视角和低功耗而在许多应用中广受欢迎。
它的应用场景有：
1. 智能手表和可穿戴设备：
a. OLED屏幕因其自发光特性，能够提供高对比度和丰富的色彩，这在较小的智能手表屏幕上尤为重要。其轻薄和低功耗特点也使其成为可穿戴设备的理想选择。
b. 效果：显示时间、健康数据（如心率、步数）、通知等。
2. 消费类电子产品：
a. 包括智能手机、MP3播放器、数码相机等，这些设备常使用OLED屏幕来显示图形用户界面和多媒体内容。
b. 效果：提供更鲜艳的色彩、更广的视角以及更快的响应时间。
3. 工业和医疗设备：
a. 在需要长时间显示和节能的环境中，OLED屏幕被用于显示设备状态、参数和警报信息。
b. 效果：清晰可读的数值、图表和状态指示。
4. 智能家居设备：
a. 包括温控器、门铃、智能音箱等，通过OLED显示相关信息。
b. 效果：简单、直观的用户界面显示温度、时间、天气信息。
在本文中，我们将讨论如何使用APM32F4的DAL库驱动一个0.96寸I2C接口的OLED显示屏，该屏幕使用SSD1306作为控制芯片。
2 I2C协议介绍
I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种常用的接口协议，用于微控制器与外围设备之间的通信。I2C协议的特点包括：
1. 双线通信：仅需两根线（SDA数据线和SCL时钟线）即可实现数据传输。
2. 多主多从架构：支持多个主设备和从设备，主设备通过地址选择与哪个从设备进行通信。
3. 同步通信：通过时钟线实现同步数据传输。
I2C的通信过程包括起始条件（START）、从设备地址传输、数据传输以及停止条件（STOP）。这些操作分别由主设备控制，适合短距离和低速数据传输。
3 0.96寸的OLED屏幕
0.96寸的OLED屏幕通常分辨率为128x64像素，本文选择的0.96寸的OLED屏幕主控是SSD1306，支持I2C和SPI等多种接口。
3.1 SSD1306
SSD1306是一种常用的OLED（有机发光二极管）显示控制器，广泛应用于小尺寸单色显示屏。
SSD1306的特点
1. 接口支持：SSD1306支持I2C、SPI和并行接口，适应多种微控制器的通信需求。
2. 分辨率：常用于128x64或128x32像素的单色OLED显示屏，提供丰富的显示内容。
3. 内置显示内存：集成GRAM（显示内存），用户可以直接写入数据控制显示。
4. 低功耗：OLED技术和高效设计使其功耗低，非常适合电池供电设备。
5. 电路集成：内置电荷泵电路，软件可控，提供OLED所需的电压。
6. 显示模式：支持正常和反色显示模式，可通过命令灵活切换。
3.2 使用SSD1306的基本步骤
1. SSD1306驱动OLED的流程，初始化：通过一系列命令设置显示模式、扫描方向和对比度等参数。
1. 初始化OLED屏幕
2. 初始化过程通过一系列命令设置显示模式、时钟分频、显示偏移等参数。核心步骤包括：
3. 复位OLED：确保屏幕处于初始状态。
4. 关闭显示：防止初始化过程中的干扰。
5. 设置内存寻址模式：一般设置为水平寻址模式。
6. 配置显示方向和偏移：调整显示输出的扫描方向。
7. 设置对比度和显示模式：通常调整为全白或全黑显示以测试屏幕效果。
8. 开启显示：完成初始化后开启显示。
2. 写入数据：将图形或文字数据写入SSD1306的显示内存。
3. 更新显示：在更改显示内容后，需更新屏幕以反映新数据。
4 SSD1306驱动代码
我们的代码框架：DAL（I2C驱动）→写命令、写数据→初始化OLED→显示内容。
下面的代码参考：[https://github.com/afiskon/stm32-ssd1306](https://github.com/afiskon/stm32-ssd1306)
4.1 ssd1306_WriteCommand()和ssd1306_WriteData()
写命令与数据：通过I2C接口，使用ssd1306_WriteCommand()和ssd1306_WriteData()函数分别发送命令和数据。
// Send a byte to the command register
void ssd1306_WriteCommand(uint8_t byte) {
if(DAL_OK != DAL_I2C_Mem_Write(&SSD1306_I2C_PORT, SSD1306_I2C_ADDR, 0x00, 1, &byte, 1, DAL_MAX_DELAY)){
ssd1306_ErrorHandler();
}
}
// Send data
void ssd1306_WriteData(uint8_t* buffer, size_t buff_size) {
if(DAL_OK != DAL_I2C_Mem_Write(&SSD1306_I2C_PORT, SSD1306_I2C_ADDR, 0x40, 1, buffer, buff_size, DAL_MAX_DELAY)){
ssd1306_ErrorHandler();
}
}
这两个函数被调用的情况如下。
ssd1306_WriteCommand：
ssd1306_WriteData：
4.2 更新显示
更新屏幕：调用ssd1306_UpdateScreen()将缓冲区数据写入OLED。
/* Write the screenbuffer with changed to the screen */
void ssd1306_UpdateScreen(void) {
// Write data to each page of RAM. Number of pages
// depends on the screen height:
//
// * 32px == 4 pages
// * 64px == 8 pages
// * 128px == 16 pages
for(uint8_t i = 0; i < SSD1306_HEIGHT/8; i++) {
ssd1306_WriteCommand(0xB0 + i); // Set the current RAM page address.
ssd1306_WriteCommand(0x00 + SSD1306_X_OFFSET_LOWER);
ssd1306_WriteCommand(0x10 + SSD1306_X_OFFSET_UPPER);
ssd1306_WriteData(&SSD1306_Buffer[SSD1306_WIDTH*i],SSD1306_WIDTH);
}
}
该函数被调用的情况如下。
4.3 初始化OLED
初始化 SSD1306 OLED 显示屏的一般流程如下：
1. `ssd1306_Reset();`：重置 OLED 显示屏。
2. `HAL_Delay(100);`：等待 100 毫秒以便显示屏启动。
3. `ssd1306_SetDisplayOn(0);`：关闭显示屏。
4. `ssd1306_WriteCommand(0x20); ssd1306_WriteCommand(0x00);`：设置内存寻址模式为水平寻址模式。
5. `ssd1306_WriteCommand(0xB0);`：在页面寻址模式下设置页面起始地址为 0。
6. `ssd1306_WriteCommand(0xC0);` 或 `ssd1306_WriteCommand(0xC8);`：设置 COM 输出扫描方向，可能会进行垂直镜像。
7. `ssd1306_WriteCommand(0x00); ssd1306_WriteCommand(0x10);`：设置列地址。
8. `ssd1306_WriteCommand(0x40);`：设置起始行地址。
9. `ssd1306_SetContrast(0xFF);`：设置对比度为最大值。
10. `ssd1306_WriteCommand(0xA0);` 或 `ssd1306_WriteCommand(0xA1);`：设置段重映射，可能会进行水平镜像。
11. `ssd1306_WriteCommand(0xA7);` 或 `ssd1306_WriteCommand(0xA6);`：设置颜色模式，可能会进行颜色反转。
12. `ssd1306_WriteCommand(0xFF);` 或 `ssd1306_WriteCommand(0xA8);`：设置多路复用比率。
13. `ssd1306_WriteCommand(0x1F);`、`ssd1306_WriteCommand(0x3F);` 或 `ssd1306_WriteCommand(0x3F);`：根据显示屏的高度设置 COM 硬件配置。
14. `ssd1306_WriteCommand(0xA4);`：设置 RAM 内容输出。
15. `ssd1306_WriteCommand(0xD3); ssd1306_WriteCommand(0x00);`：设置显示偏移为 0。
16. `ssd1306_WriteCommand(0xD5); ssd1306_WriteCommand(0xF0);`：设置显示时钟分频比和振荡器频率。
17. `ssd1306_WriteCommand(0xD9); ssd1306_WriteCommand(0x22);`：设置预充电周期。
18. `ssd1306_WriteCommand(0xDA);`：设置 COM 硬件配置。
19. `ssd1306_WriteCommand(0xDB); ssd1306_WriteCommand(0x20);`：设置 VCOMH 电压倍率。
20. `ssd1306_WriteCommand(0x8D); ssd1306_WriteCommand(0x14);`：启用 DC-DC 转换器。
21. `ssd1306_SetDisplayOn(1);`：打开显示屏。
22. `ssd1306_Fill(Black);`：清屏。
23. `ssd1306_UpdateScreen();`：刷新显示屏。
24. 设置当前的 X 和 Y 坐标为 0，并将 `Initialized` 标志设置为 1，表示初始化已完成。
该函数被调用的情况如下。
5 通信过程
5.1 逻辑分析仪抓取
通过逻辑分析仪可以捕捉I2C通信波形，验证数据传输的正确性。软件：KingstVIS（[青岛金思特电子有限公司 (qdkingst.com)](https://www.qdkingst.com/cn)）
如：
ssd1306_Init：
ssd1306_UpdateScreen：
5.2 使用串口打印
我们也可以连接串口打印初始化流程进行查看。
6 测试效果
这里是代码：
APM32F4xx_DAL_SDK_V1.1.1_OLED.zip
(2.64 MB)
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