STM32F103 OLED显示实验

文章内容

本文将介绍有关OLED的有关知识，包括几个部分，分别如下：

• OLED介绍
• 相关设置步骤
• 部分代码的理解
• 总结

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OLED介绍

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。以目前的技术，OLED 的尺寸还难以大型化，但是分辨率确可以做到很高。
在本 章中，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，单色为纯蓝色，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 128x64。
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。

ALIENTEK OLED 模块的 控制器是 SSD1306，本文只介绍用8080并口方式实现。
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）。

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上图，是8080并口写时序图。先根据要写入/读取的数据类型，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，还是要写数据配置RD/WR为低，然后在RD的上升沿，使数据锁存到数据线（D[7:0]）。

上图是8080并口读时序，方法跟写数据类似。

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所示：

我们以读数据为例，在RD的上升沿阶段，WR设置为高电平，CS设置为低电平，DC设置为高电平，就能够完成数据的读入。

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SSD1306 的显存总共为 128x64bit 大小，SSD1306 将 这些显存分为了 8 页，对应关系如下图所示：

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。

在 STM32 的内部建立一个 OLED 的 GRAM （共 128*8 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。

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在序号5中，指令是10~1F，但位描述中，高4位全0，D4应该为1。

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OLED 模块的初始化过程如下图所示：

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相关步骤

1）设置 STM32 与 OLED 模块相连接的 IO。
2）初始化 OLED 模块。
3）通过函数将字符和数字显示到 OLED 模块上。

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部分代码

OLED_CS 对应 PD6; 片选
OLED_RST 对应 PG15; 复位
OLED_RS 对应 PD3; 数据/指令寄存器
OLED_WR 对应 PG14; 写入数据
OLED_RD 对应 PG13; 读取数据
OLED_D[7：0]对应 PC[7：0]; 数据

我们先来看引脚的初始化：

	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
 	
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_GPIOD|RCC_APB2Periph_GPIOG, ENABLE);	 //使能PC,D,G端口时钟

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_6;	 //PD3,PD6推挽输出  
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 		 //推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//速度50MHz
 	GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);	  //初始化GPIOD3,6
 	GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_6);	//PD3,PD6 输出高
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =0xFF; //PC0~7 OUT推挽输出
 	GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
 	GPIO_SetBits(GPIOC,0xFF); //PC0~7输出高

 	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15;				 //PG13,14,15 OUT推挽输出
 	GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure);
 	GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15);						 //PG13,14,15 OUT  输出高

首先 是 OLED_Init 函数，该函数的结构比较简单，是对 IO 口的初始化。

如何写入一个字节？

前面也提到过，写入字节和读取字节的时序；我们以写一个字节数据为例，在WR的上升沿阶段，RD设置为高电平，CS设置为低电平，DC设置为高电平，就能够完成数据的写入。

#define DATAOUT(x) GPIO_Write(GPIOC,x);//输出  
void OLED_WR_Byte(u8 dat,u8 cmd)
{
	DATAOUT(dat);	//往引脚送入数据
	OLED_RS=cmd;	//RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器
	OLED_CS=0;	   //拉低片选
	OLED_WR=0;	 	//
	OLED_WR=1;
	OLED_CS=1;	  
	OLED_RS=1;	 
} 	  

开关显示

//开启OLED显示  
#define OLED_CMD  0	//写命令  
void OLED_Display_On(void)
{
	OLED_WR_Byte(0X8D,OLED_CMD);  //SET DCDC命令
	OLED_WR_Byte(0X14,OLED_CMD);  //DCDC ON,电荷泵，也称为开关电容式电压变换器
	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
}

画点

//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];
//画点 
//x:0~127
//y:0~63
//t:1 填充 0,清空
#define OLED_CMD  0	//写命令
#define OLED_DATA 1	//写数据			   
void OLED_DrawPoint(u8 x,u8 y,u8 t)
{
	u8 pos,bx,temp=0;
	if(x>127||y>63)return;
	pos=7-y/8;	
	bx=y%8;		
	temp=1<<(7-bx);	
	if(t)OLED_GRAM[x][pos]|=temp;	
	else OLED_GRAM[x][pos]&=~temp;	
}
/*
	我们知道，每一页有128个字节，我们的操作是以页为单位。也就是[128][8]的含义
	比如写入的点是x=100,y=29，也就是第100列(这里的列对应坐标轴x),第29行(行对应坐标轴y),每一行有8行,
	那么第29行属于29/8 = 第3页(25-31)(0000 0100 低位是31),也就是上式中的temp = 1<<(7-5);（这里没考虑实际）
	又比如写入的点是x=50,y=60,那么pos = 7-60/8 = 0.bx=60%8=4,temp=1<<(7-4)=8(0000 1000低位是63)
	这里的页计算如果按照程序设计中的坐标看，也就是坐上角是坐标原点，那么页计算应该是pos=y/8；但这里，用了7减去y/8,	
	猜测应该左下角是坐标原点，也就是位于页7所在的地方。	 
*/
//更新显存到LCD		 
void OLED_Refresh_Gram(void)
{
	u8 i,n;		    
	for(i=0;i<8;i++)  
	{  
		OLED_WR_Byte (0xb0+i,OLED_CMD);    //设置页地址（0~7）
		OLED_WR_Byte (0x00,OLED_CMD);      //设置显示位置—列低地址
		OLED_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); 
	}   
}
//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
}

OLED_Refresh_Gram 函数先设置页地址，然后写入列地址（也就是纵坐标），然后从 0 开 始写入 128 个字节，写满该页，最后循环把 8 页的内容都写入，就实现了整个从 STM32 显存 到 OLED 显存的拷贝。

指定位置显示字符

//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);	//这里应该不难理解。
	}													    
	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 12/16/24
const unsigned char asc2_1206[95][12];//12*12 ASCII字符集点阵
const unsigned char asc2_1608[95][16];//16*16 ASCII字符集点阵
const unsigned char asc2_2412[95][36];//24*24 ASICII字符集点阵

OLED_ShowString(0,24, "0.96' OLED TEST",16); 
//显示字符串
//x,y:起点坐标  
//size:字体大小 
//*p:字符串起始地址 
void OLED_ShowString(u8 x,u8 y,const u8 *p,u8 size)
{	
    while((*p<='~')&&(*p>=' '))//判断是不是非法字符!
    {       
        if(x>(128-(size/2))){x=0;y+=size;}
        if(y>(64-size)){y=x=0;OLED_Clear();}
        OLED_ShowChar(x,y,*p,size,1);	 
        x+=size/2;	//16字体,高16宽8,除以2
        p++;
        //x+=size/2=8
        //x+=size/2=16
    }  
}
void OLED_ShowChar(u8 x,u8 y,u8 chr,u8 size,u8 mode)
{  			    
	u8 temp,t,t1;
	u8 y0=y;
	u8 csize=(size/8+((size%8)?1:0))*(size/2);		//得到字体一个字符对应点阵集所占的字节数
	//csize = (12/8 + ((12%8)?1:0))*(12/2) = (1+1)*6 = 12byte
	//csize = (16/8 + ((16%8)?1:0))*(16/2) = (2+0)*8 = 16byte
	//csize = (24/8 + ((24%8)?1:0))*(24/2) = (3+0)*12 = 36byte
	//其中size:是字库生成时的点阵大小(12/16/24...)
	chr=chr-' ';//得到偏移后的值		 
    for(t=0;t<csize;t++)
    {   
		if(size==12)temp=asc2_1206[chr][t]; 	 	//调用1206字体
		else if(size==16)temp=asc2_1608[chr][t];	//调用1608字体
		else if(size==24)temp=asc2_2412[chr][t];	//调用2412字体
		else return;								//没有的字库
        for(t1=0;t1<8;t1++)
		{
			//假设csize=16,temp={0x00,0x00,,0x02,0x20,0x04,0x18,0x18,0x07,
			//0xE0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},/*")",9*/
			if(temp&0x80)OLED_DrawPoint(x,y,mode);	//该位为1，描点
			else OLED_DrawPoint(x,y,!mode);
			temp<<=1;
			y++;
			//换列.
			if((y-y0)==size)
			{
				y=y0;
				x++;	
				break;
			}
		}  	 
    }          
}

{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x1F,0xCC,0x00,0x0C,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},/"!",1/
这里给出比较简单的"!"的字摸。

初始化

	OLED_CS=1;
	OLED_RS=1;	 
	
	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;
	OLED_WR_Byte(0xC0,OLED_CMD); //设置COM扫描方向;bit3:0,普通模式;1,重定义模式 COM[N-1]->COM0;N:驱动路数
	OLED_WR_Byte(0xDA,OLED_CMD); //设置COM硬件引脚配置
	OLED_WR_Byte(0x12,OLED_CMD); //[5:4]配置
		 
	OLED_WR_Byte(0x81,OLED_CMD); //对比度设置
	OLED_WR_Byte(0xEF,OLED_CMD); //1~255;默认0X7F (亮度设置,越大越亮)
	OLED_WR_Byte(0xD9,OLED_CMD); //设置预充电周期
	OLED_WR_Byte(0xf1,OLED_CMD); //[3:0],PHASE 1;[7:4],PHASE 2;
	OLED_WR_Byte(0xDB,OLED_CMD); //设置VCOMH 电压倍率
	OLED_WR_Byte(0x30,OLED_CMD); //[6:4] 000,0.65*vcc;001,0.77*vcc;011,0.83*vcc;

	OLED_WR_Byte(0xA4,OLED_CMD); //全局显示开启;bit0:1,开启;0,关闭;(白屏/黑屏)
	OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD); //设置显示方式;bit0:1,反相显示;0,正常显示	    						   
	OLED_WR_Byte(0xAF,OLED_CMD); //开启显示	 
	OLED_Clear();

main.c

int main(void)
{	
	u8 t;
	delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);	 //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
	LED_Init();			     //LED端口初始化
	OLED_Init();			//初始化OLED      
	OLED_ShowString(0,0,"ALIENTEK",24);  
	OLED_ShowString(0,24, "0.96' OLED TEST",16);  
	OLED_ShowString(0,40,"ATOM 2015/1/14",12);  
	OLED_ShowString(0,52,"ASCII:",12);  
	OLED_ShowString(64,52,"CODE:",12);  

	OLED_Refresh_Gram();		//更新显示到OLED 
	t=' ';  
	while(1) 
	{		
		OLED_ShowChar(48,48,t,16,1);//显示ASCII字符	   
		OLED_Refresh_Gram();
		t++;
		if(t>'~')t=' ';
		OLED_ShowNum(103,48,t,3,16);//显示ASCII字符的码值 
		delay_ms(500);
		LED0=!LED0;
	}	  
}

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运行结果

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总结

经过这次实验，首先是对取模工具有了一定的认识，不同的设置对应的结果不同，所以不应该依样画葫芦。其次是对时序的理解更加到位等等。重在了解思想，下篇文章打算研究难度更大的TFTLCD。