如何做OLED 屏幕绘图函数中节约存储空间

只看该作者 · 2025-6-20 19:56

核心优化策略

1. 分页缓冲机制 (Page Buffering)
传统方法：全帧缓冲 (1024字节 for 128x64)

优化方法：按页处理 (8页 × 128字节 = 1024字节 → 单页 128字节)

// 分页绘图函数

void draw_horizontal_line_page(uint8_t page, uint8_t start_x, uint8_t end_x) {

    uint8_t buf[128];

    read_page(page, buf); // 读取当前页

    

    for(uint8_t x = start_x; x <= end_x; x++) {

        buf[x] |= 0x01; // 设置最低位 (y0)

    }

    

    write_page(page, buf); // 写回修改

}

节省：RAM 从 1024字节 → 128字节 (减少 87.5%)

2. 直接显存操作 (Zero-Buffer)
适用场景：简单图形（直线、矩形）

原理：不读回显存，直接写入修改

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void draw_vertical_line(uint8_t x, uint8_t start_page, uint8_t end_page) {

    for(uint8_t page = start_page; page <= end_page; page++) {

        set_cursor(x, page);

        write_data(0xFF); // 整列点亮

    }

}

优势：零缓冲区需求，Flash 占用减少 30%

3. 位运算图形绘制
高效绘制基础图形：

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// 绘制矩形框 (无填充)

void draw_rect(uint8_t x1, uint8_t y1, uint8_t x2, uint8_t y2) {

    draw_h_line(y1/8, x1, x2, 1 << (y1%8));     // 上边

    draw_h_line(y2/8, x1, x2, 1 << (y2%8));     // 下边

    draw_v_line(x1, y1/8, y2/8, 1 << (y1%8));   // 左边

    draw_v_line(x2, y1/8, y2/8, 1 << (y1%8));   // 右边

}

4. 精简算法实现
Bresenham 直线算法优化：

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void draw_line(uint8_t x0, uint8_t y0, uint8_t x1, uint8_t y1) {

    int dx = abs(x1-x0), sx = x0<x1 ? 1 : -1;

    int dy = -abs(y1-y0), sy = y0<y1 ? 1 : -1; 

    int err = dx+dy, e2; /* error value e_xy */

    

    while(1) {

        draw_pixel(x0, y0);

        if (x0==x1 && y0==y1) break;

        e2 = 2*err;

        if (e2 >= dy) { err += dy; x0 += sx; } /* e_xy+e_x > 0 */

        if (e2 <= dx) { err += dx; y0 += sy; } /* e_xy+e_y < 0 */

    }

}

特点：纯整数运算，无浮点，代码精简 (约 200 字节)

只看该作者 · 2025-6-20 19:57

数据存储优化

1. 字体压缩技术
位图垂直存储：

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// 传统: 5x8字体 = 5字节/字符 (ASCII 95字符 = 475字节)

// 优化: 

const uint8_t font_5x8[] PROGMEM = {

    0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, // 空格 (32)

    0x00,0x00,0x5F,0x00,0x00, // ! (33)

    // ...

};

RLE 压缩字体：

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// 行程编码压缩

const uint8_t font_compressed[] = {

    0x03, 0x00, // 3字节0x00 (空格)

    0x01, 0x5F, 0x02, 0x00, // !: [0x5F] + 2字节0x00

    // ...

};

2. 位图处理优化
分块存储位图：

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// 128x64 位图 → 分8页存储

const uint8_t bitmap_page0[] = { ... }; // 第0页数据

const uint8_t bitmap_page1[] = { ... }; // 第1页数据

// ...

XBM 格式直接使用：

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// XBM 是C数组格式，可直接编译

const uint8_t **_bits[] = {

    0x00, 0x18, 0x3C, 0x7E, // ...

};

只看该作者 · 2025-6-20 19:58

架构级优化

1. 选择性功能编译

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// 在头文件中定义功能开关

#define ENABLE_CIRCLE   0

#define ENABLE_TRIANGLE 0

#define ENABLE_FILL     1



#if ENABLE_CIRCLE

void draw_circle(...) { ... }

#endif

2. 模块化链接
分离核心与扩展功能：

ssd1306_core.c (必备功能: 文本/点/线)

ssd1306_gfx.c (扩展图形: 圆/多边形)

链接时排除未使用模块

只看该作者 · 2025-6-20 19:59

资源节省对比表

优化技术	RAM 节省	Flash 节省	适用场景
分页缓冲机制	896字节 (87.5%)	无变化	所有图形操作
直接显存操作	100% (零缓冲)	减少 20-40%	简单几何图形
Bresenham 算法	无变化	减少 50-70%	直线/圆绘制
字体垂直存储	无变化	减少 30-50%	文本显示
RLE 字体压缩	增加 10-20字节	减少 40-60%	中大型字体集
功能选择性编译	无变化	减少 20-80%	功能定制化项目

只看该作者 · 2025-6-20 19:59

实战建议组合
基础显示需求 (传感器数据)：

直接显存操作 + 精简字体

预计占用：< 1.5KB Flash + 50字节 RAM

图形界面需求 (简单菜单)：

分页缓冲 + Bresenham算法 + 垂直字体

预计占用：~3KB Flash + 128字节 RAM

复杂图形应用 (波形显示)：

分页缓冲 + 所有优化算法 + 选择性编译

预计占用：4-6KB Flash + 256字节 RAM

只看该作者 · 2025-6-20 20:00

终极优化技巧

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// 使用位域极致压缩图形状态

struct {

    uint8_t color : 1;   // 1位存储颜色

    uint8_t reserved : 7; 

} pixel_state;



// PROGMEM 存储大型资源

const uint8_t large_bitmap[1024] PROGMEM = { ... };



// 内联关键函数

static inline void __attribute__((always_inline)) 

set_pixel(uint8_t x, uint8_t y) {

    // 内联汇编优化

    asm volatile(

        "lds r24, 0x%0" :: "i" (display_buffer)

    );

}

黄金法则：优先优化算法而非数据，80%的性能提升来自20%的关键算法优化。实际项目中，分页缓冲+直接显存操作的组合通常能提供最佳性价比。