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STM32实验9OLED显示实验
3.9 OLED显示实验
前面所有的介绍都没有涉及到液晶显示,从这一节开始,我们将陆续向大家介绍几款液晶显示模块。
本节我们将向大家介绍相对简单的
OLED
。
本节分为如下几个部分:
3.9.1 OLED简介
3.9.2 硬件设计
3.9.3 软件设计
3.9.4 下载与测试
146
3.9.1 OLED简介
OLED,即有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode),又称为有机电激光显示(Organic Electroluminesence Display, OELD)。
OLED由于同时具备自发光,不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异之特性,被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。
LCD都需要背光,而OLED不需要,因为它是自发光的。
这样同样的显示,OLED效果要来得好一些。
OLED的尺寸难以大型化,但是分辨率确可以做到很高。
这一节,我们使用的是ALINETEK的OLED显示模块,该模块有以下特点:
1)模块有单色和双色两种可选,单色为纯白色,而双色则为黄蓝双色。
2)尺寸小,显示尺寸为0.96寸,而模块的尺寸仅为27mm*26mm大小。
3)高分辨率,该模块的分辨率为128*64。
4)多种接口方式,该模块提供了总共5种接口包括:
6800、8080两种并行接口方式、3线或4线的穿行SPI接口方式,、IIC接口方式(只需要2根线就可以控制OLED了!
)。
5)不需要高压,直接接3.3V就可以工作了。
这里要提醒大家的是,该模块不和5.0V接口兼容,所以请大家在使用的时候一定要小心,别接到5V的系统上去,否则可能烧坏模块。
以上5种模式通过模块的BS0~2设置,BS0~2的设置与模块接口模式的关系如下表:
表 OLED模块接口方式设置表
上表中:
“1”代表接VCC,而“0”代表接GND。
该模块的外观图如下:
图 ALIENTEK OLED模块外观图
模块的原理图如下:
图 ALIENTEK OLED模块原理图
该模块采用8*2的2.54排针与外部连接,其引线图如上图所示,总共有16个管脚,在16条线中,我们只用了15条,有一个是悬空的。
15条线中,电源和地线占了2条,还剩下13条信号线。
在不同模式下,我们需要的信号线数量是不同的,在8080模式下,需要全部13条,而在IIC模式下,仅需要2条线就够了!
这其中有一条是共同的,那就是复位线RST(RES),该线我们可以直接接在MCU的复位上(要先确认复位方式一样),这样可以省掉一条线。
ALIENTEK OLED模块的控制器是SSD1306,这一节,我们将学习如何通过STM32来控制该模块显示字符和数字,本节实例将可以支持2种方式与OLED模块连接,一种是8080的并口方式,另外一种是4线SPI方式。
首先我们介绍一下模块的8080并行接口,8080并行接口的发明者是INTEL,该总线也被广泛应用于各类液晶显示器,ALIENTEK OLED模块也提供了这种接口,使得MCU可以快速的访问OLED。
ALIENTEK OLED模块的8080接口方式需要如下一些信号线:
CS:
OLED片选信号。
WR:
向OLED写入数据。
RD:
从OLED读取数据。
D[7:
0]:
8位双向数据线。
RST(RES):
硬复位OLED。
DC:
命令/数据标志(0,读写命令;1,读写数据)。
模块的8080并口读/写的过程为:
先根据要写入/读取的数据的类型,设置DC为高(数据)/低(命令),然后拉低片选,选中SSD1306,接着我们根据是读数据,还是要写数据置RD/WR为低,然后:
在RD的上升沿, 使数据锁存到数据线(D[7:
0])上;
在WR的上升沿,使数据写入到SSD1306里面;
SSD1306的8080并口写时序图如下:
图 8080并口写时序图
SSD1306的8080并口读时序图如下:
图 8080并口读时序图
SSD1306的8080接口方式下,控制脚的信号状态所对应的功能如下表:
表 控制脚信号状态功能表
在8080方式下读数据操作的时候,我们有时候(例如读显存的时候)需要一个假读命(Dummy Read),以使得微控制器的操作频率和显存的操作频率相匹配。
在读取真正的数据之前,由一个的假读的过程。
这里的假读,其实就是第一个读到的字节丢弃不要,从第二个开始,才是我们真正要读的数据。
一个典型的读显存的时序图,如下图所示:
图 读显存时序图
可以看到,在发送了列地址之后,开始读数据,第一个是Dummy Read,也就是假读,我们从第二个开始,才算是真正有效的数据。
并行接口模式就介绍到这里,我们接下来介绍一下4线串行(SPI)方式,4先串口模式使用的信号线有如下几条:
CS:
OLED片选信号。
RST(RES):
硬复位OLED。
DC:
命令/数据标志(0,读写命令;1,读写数据)。
SCLK:
串行时钟线。
在4线串行模式下,D0信号线作为串行时钟线SCLK。
SDIN:
串行数据线。
在4线串行模式下,D1信号线作为串行数据线SDIN。
模块的D2需要悬空,其他引脚可以接到GND。
在4线串行模式下,只能往模块写数据而不能读数据。
在4线SPI模式下,每个数据长度均为8位,在SCLK的上升沿,数据从SDIN移入到SSD1306,并且是高位在前的。
DC线还是用作命令/数据的标志线。
在4线SPI模式下,写操作的时序如下:
图 4线SPI写操作时序图
4线串行模式就为大家介绍到这里。
其他还有几种模式,在SSD1306的数据手册上都有详细的介绍,如果要使用这些方式,请大家参考该手册。
接下来,我们介绍一下模块的显存,SSD1306的显存总共为128*64bit大小,SSD1306将这些显存分为了8页,其对应关系如下:
表 SSD1306显存与屏幕对应关系表
可以看出,SSD1306的每页包含了128个字节,总共8页,这样刚好是128*64的点阵大小。
因为每次写入都是按字节写入的,这就存在一个问题,如果我们使用只写方式操作模块,那么,每次要写8个点,这样,我们在画点的时候,就必须把要设置的点所在的字节的每个位都搞清楚当前的状态(0/1?
),否则写入的数据就会覆盖掉之前的状态,结果就是有些不需要显示的点,显示出来了,或者该显示的没有显示了。
这个问题在能读的模式下,我们可以先读出来要写入的那个字节,得到当前状况,在修改了要改写的位之后再写进GRAM,这样就不会影响到之前的状况了。
但是这样需要能读GRAM,对于3线或4线SPI模式,模块是不支持读的,而且读->改->写的方式速度也比较慢。
所以我们采用的办法是在STM32的内部建立一个OLED的GRAM(共128个字节),在每次修改的时候,只是修改STM32上的GRAM(实际上就是SRAM),在修改完了之后,一次性把STM32上的GRAM写入到OLED的GRAM。
当然这个方法也有坏处,就是对于那些SRAM很小的单片机(比如51系列)就比较麻烦了。
SSD1306的命令比较多,这里我们仅介绍几个比较常用的命令,这些命令如下表:
渚垫潈蹇呯┒
表 SSD1306常用命令表
第一个命令为0X81,用于设置对比度的,这个命令包含了两个字节,第一个0X81为命令,随后发送的一个字节为要设置的对比度的值。
这个值设置得越大屏幕就越亮。
第二个命令为0XAE/0XAF。
0XAE为关闭显示命令;0XAF为开启显示命令。
第三个命令为0X8D,该指令也包含2个字节,第一个为命令字,第二个为设置值,第二个字节的BIT2表示电荷泵的开关状态,该位为1,则开启电荷泵,为0则关闭。
在模块初始化的时候,这个必须要开启,否则是看不到屏幕显示的。
第四个命令为0XB0~B7,该命令用于设置页地址,其低三位的值对应着GRAM的页地址。
第五个指令为0X00~0X0F,该指令用于设置显示时的起始列地址低四位。
第六个指令为0X10~0X1F,该指令用于设置显示时的起始列地址高四位。
其他命令,我们就不在这里一一介绍了,大家可以参考SSD1306 datasheet的第28页。
从这页开始,对SSD1306的指令有详细的介绍。
最后,我们再来介绍一下OLED模块的初始化过程,SSD1306的典型初始化框图如下图所示:
图 SSD1306初始化框图
驱动IC的初始化代码,我们直接使用厂家推荐的设置就可以了,只要对细节部分进行一些修改,使其满足我们自己的要求即可,其他不需要变动。
OLED的介绍就到此为止,我们重点向大家介绍了ALIENTEK OLED模块的相关知识,接下来我们将使用这个模块来显示字符和数字。
通过以上介绍,我们可以得出OLED显示需要的相关设置步骤如下:
1)设置STM32与OLED模块相连接的IO。
这一步,先将我们与OLED模块相连的IO口设置为输出,具体使用哪些IO口,这里需要根据连接电路以及OLED模块所设置的通讯模式来确定。
这些将在硬件设计部分向大家介绍。
2)初始化OLED模块。
其实这里就是上面的初始化框图的内容,通过对OLED相关寄存器的初始化,来启动OLED的显示。
为后续显示字符和数字做准备。
3)通过函数将字符和数字显示到OLED模块上。
这里就是通过我们设计的程序,将要显示的字符送到OLED模块就可以了,这些函数将在软件设计部分向大家介绍。
通过以上三步,我们就可以使用ALIENTEK OLED模块来显示字符和数字了,在后面我们还将会给大家介绍显示汉字的方法。
这一部分就先介绍到这里。
3.9.2 硬件设计
OLED模块的电路在上一节已有详细说明了,这里我们介绍OLED模块与ALIETEK MiniSTM32开发板的连接,MiniSTM32开发板地板的LCD接口和ALIENTEK OLED模块直接可以对插,连接如下图:
图 OLED模块与开发板连接示意图
图中绿色线圈出来的部分就是连接OLED的接口,这里在硬件上,OLED与MiniSTM32开发板的IO口对应关系如下:
OLED_CS对应PC9;
OLED_RS对应PC8;
OLED_WR对应PC7;
OLED_RD对应PC6;
OLED_D[7:
0]对应PB[7:
0];
这些线的连接,MiniSTM32的内部已经连接好了,我们只需要将OLED模块插上去就好了。
实物连接如下图所示:
图 OLED模块与开发板连接实物图
3.9.3 软件设计
软件设计我们依旧在之前的工程上面增加,首先在HARDWARE文件夹下新建一个OLED的文件夹。
然后打开USER文件夹下的工程,新建一个oled.c的文件和oled.h的头文件,保存在OLED文件夹下,并将OLED文件夹加入头文件包含路径。
打开oled.c,输入如下代码:
#include "oled.h"
#include "stdlib.h"
#include "font.h"
#include "delay.h"
//OLED的显存
//存放格式如下.
//[0]0 1 2 3 ... 127
//[1]0 1 2 3 ... 127
//[2]0 1 2 3 ... 127
//[3]0 1 2 3 ... 127
//[4]0 1 2 3 ... 127
//[5]0 1 2 3 ... 127
//[6]0 1 2 3 ... 127
//[7]0 1 2 3 ... 127
u8 OLED_GRAM[128][8];
//更新显存到LCD
void OLED_Refresh_Gram(void)
{
u8 i,n;
for(i=0;i<8;i++)
{
LED_WR_Byte (0xb0+i,OLED_CMD); //设置页地址(0~7)
OLED_WR_Byte (0x02,OLED_CMD); //设置显示位置—列低地址,偏移了2列
LED_WR_Byte (0x10,OLED_CMD); //设置显示位置—列高地址
for(n=0;n<128;n++)OLED_WR_Byte(OLED_GRAM[n][i],OLED_DATA);
}
}
#if OLED_MODE==1
//向SSD1306写入一个字节。
//dat:
要写入的数据/命令
//cmd:
数据/命令标志 0,表示命令;1,表示数据;
void OLED_WR_Byte(u8 dat,u8 cmd)
{
DATAOUT(dat)
OLED_RS=cmd;
OLED_CS=0;
OLED_WR=0;
OLED_WR=1;
OLED_CS=1;
OLED_RS=1;
}
#else
//SSD1306写入一个字节。
//dat:
要写入的数据/命令
//cmd:
数据/命令标志 0,表示命令;1,表示数据;
void OLED_WR_Byte(u8 dat,u8 cmd)
{
u8 i;
OLED_RS=cmd; //写命令
OLED_CS=0;
for(i=0;i<8;i++)
{
OLED_SCLK=0;
if(dat&0x80)OLED_SDIN=1;
else OLED_SDIN=0;
OLED_SCLK=1; dat<<=1;
}
OLED_CS=1;
OLED_RS=1;
}
#endif
//开启OLED显示
void OLED_Display_On(void)
{
OLED_WR_Byte(0X8D,OLED_CMD); //SET DCDC命令
OLED_WR_Byte(0X14,OLED_CMD); //DCDC ON
OLED_WR_Byte(0XAF,OLED_CMD); //DISPLAY ON
}
//关闭OLED显示
void OLED_Display_Off(void)
{
OLED_WR_Byte(0X8D,OLED_CMD); //SET DCDC命令
OLED_WR_Byte(0X10,OLED_CMD); //DCDC OFF
OLED_WR_Byte(0XAE,OLED_CMD); //DISPLAY OFF
}
//清屏函数,清完屏,整个屏幕是黑色的!
和没点亮一样
void OLED_Clear(void)
{
u8 i,n;
for(i=0;i<8;i++)for(n=0;n<128;n++)OLED_GRAM[n][i]=0X00;
OLED_Refresh_Gram();//更新显示
}
//画点
//x:
0~127
//y:
0~63
//t:
1 填充 0,清空
void OLED_DrawPoint(u8 x,u8 y,u8 t)
{
鎰熻阿鏀寔
u8 pos,bx,temp=0;
if(x>127||y>63)return;//超出范围了.
pos=7-y/8;
bx=y%8;
temp=1<<(7-bx);
if(t)OLED_GRAM[x][pos]|=temp;
else OLED_GRAM[x][pos]&=~temp;
}
//x1,y1,x2,y2 填充区域的对角坐标
//确保x1<=x2;y1<=y2 0<=x1<=127 0<=y1<=63
//dot:
0,清空;1,填充
void OLED_Fill(u8 x1,u8 y1,u8 x2,u8 y2,u8 dot)
{
u8 x,y;
for(x=x1;x<=x2;x++)
{
for(y=y1;y<=y2;y++)OLED_DrawPoint(x,y,dot);
}
OLED_Refresh_Gram();//更新显示 }
//在指定位置显示一个字符,包括部分字符
//x:
0~127 //y:
0~63
//mode:
0,反白显示;1,正常显示
//size:
选择字体 16/12
void OLED_ShowChar(u8 x,u8 y,u8 chr,u8 size,u8 mode)
{
u8 temp,t,t1;
u8 y0=y; chr=chr-' ';//得到偏移后的值
for(t=0;t { if(size==12)temp=asc2_1206[chr][t]; //调用1206字体 else temp=asc2_1608[chr][t]; //调用1608字体 for(t1=0;t1<8;t1++) { if(temp&0x80)OLED_DrawPoint(x,y,mode); else OLED_DrawPoint(x,y,! mode); temp<<=1; y++; if((y-y0)==size) { y=y0; x++; break; } } } } //m^n函数 u32 mypow(u8 m,u8 n) { u32 result=1; while(n--)result*=m; return result; } //显示2个数字 //x,y : 起点坐标 //len : 数字的位数 //size: 字体大小 //mode: 模式 0,填充模式;1,叠加模式 //num: 数值(0~95); void OLED_ShowNum(u8 x,u8 y,u32 num,u8 len,u8 size) { u8 t,temp; u8 enshow=0; for(t=0;t { temp=(num/mypow(10,len-t-1))%10; if(enshow==0&&t<(len-1)) { if(temp==0) { OLED_ShowChar(x+(size/2)*t,y,' ',size,1); continue; }else enshow=1; } OLED_ShowChar(x+(size/2)*t,y,temp+'0',size,1); } } //显示字符串 //x,y: 起点坐标 //*p: 字符串起始地址 //用16字体 void OLED_ShowString(u8 x,u8 y,const u8 *p) { #define MAX_CHAR_POSX 122 #define MAX_CHAR_POSY 58 while(*p! ='\0') { if(x>MAX_CHAR_POSX){x=0;y+=16;} if(y>MAX_CHAR_POSY){y=x=0;OLED_Clear();} OLED_ShowChar(x,y,*p,16,1); x+=8; p++; } } //初始化SSD1303 void OLED_Init(void) { RCC->APB2ENR|=1<<3; //使能PORTB时钟 RCC->APB2ENR|=1<<4; //使能 PORTC时钟 #if OLED_MODE==1 RCC->APB2ENR|=1<<0; //开启辅助时钟 AFIO->MAPR=0X04000000; //关闭JTAG GPIOB->CRL=0X; GPIOB->ODR|=0XFFFF; GPIOC->CRH&=0XFFFFFF00; GPIOC->CRL&=0X00FFFFFF; GPIOC->CRH|=0X00000033; GPIOC->CRL|=0X; GPIOC->ODR|=0X03C0; #else GPIOB->CRL&=0XFFFFFF00; GPIOB->CRL|=0XF0000033; GPIOB->ODR|=0X03; GPIOC->CRH&=0XFFFFFF00; GPIOC->CRH|=0X00000033; GPIOC->ODR|=3<<8; #endif //OLED_RST=0; //delay_ms(100); //OLED_RST=1; OLED_WR_Byte(0xAE,OLED_CMD); //关闭显示 OLED_WR_Byte(0xD5,OLED_CMD); //设置时钟分频因子,震荡频率 OLED_WR_Byte(80,OLED_CMD); //[3: 0],分频因子;[7: 4],震荡频率 OLED_WR_Byte(0xA8,OLED_CMD); //设置驱动路数 OLED_WR_Byte(0X3F,OLED_CMD); //默认0X3F(1/64) OLED_WR_Byte(0xD3,OLED_CMD); //设置显示偏移 OLED_WR_Byte(0X00,OLED_CMD); //默认为0 OLED_WR_Byte(0x40,OLED_CMD); //设置显示开始行 [5: 0],行数. OLED_WR_Byte(0x8D,OLED_CMD); //电荷泵设置 OLED_WR_Byte(0x14,OLED_CMD); //bit2,开启/关闭 OLED_WR_Byte(0x20,OLED_CMD); //设置内存地址模式 OLED_WR_Byte(0x02,OLED_CMD); //[1: 0],00,列地址模式;01,行地址模式;10,页地址模式;默认10; OLED_WR_Byte(0xA1,OLED_CMD); //段重定义设置,bit0: 0,0->0;1,0->127; O
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