[应用方案] 以NuMaker--PFM--M487 实现OLED屏显示驱动

OLED屏是一种自发光的显示器件，它有多种类型，按接口分有I2C接口和SPI接口，按色彩分有单色、双色及彩色屏，按显示规格分为0.91、0.96寸等。

本篇将介绍2种OLED屏的显示驱动，其中一款是I2C接口的 0.96寸双色OLED屏，另一款则是SPI接口的0.96寸彩色OLED屏，开发工具仍为RT_Thread。

1. I2C_OLED屏

I2C接口的OLED屏是最节省I/O口的显示屏，它只需2个GPIO口即可驱动其显示，这里选用的是0.96寸的双色屏，其显示分辨率为128*64像素点。实则它是一款准双色屏。因为尽管它有黄蓝2种色彩，但色彩是分区域使用的，而不能自主的设置色彩来进行显示。

使用NuMaker--PFM--M487驱动OLED双色显示屏其显示效果如图1所示，由于这里是采用GPIO口模拟I2C的方式来实现，故可以不受I2C引脚的限制，能直接插入开发板的Arduino接口上来直接使用。 

图1 显示效果

在上图的连接方式中，该显示屏与开发板的连接关系为：

SDA-- PA1

SCL-- PA2

 

图2  所用Arduino接口

为使定义的引脚输出高低电平，所定义的语句为：

#define CLK_PIN    NU_GET_PININDEX(NU_PA, 2)

#define DIN_PIN    NU_GET_PININDEX(NU_PA, 1)

#define OLED_SCLK_Clr()  rt_pin_write(CLK_PIN, PIN_LOW)

#define OLED_SCLK_Set()  rt_pin_write(CLK_PIN, PIN_HIGH)

#define OLED_SDIN_Clr()  rt_pin_write(DIN_PIN, PIN_LOW)

#define OLED_SDIN_Set()  rt_pin_write(DIN_PIN, PIN_HIGH)

相应的OLED屏初始化函数为：

void OLED_Init(void)

{

    OLED_SCLK_Set();

    OLED_SDIN_Set();

    rt_thread_mdelay(800);

    OLED_WR_Byte(0xAE,OLED_CMD);

    OLED_WR_Byte(0x02,OLED_CMD);

    OLED_WR_Byte(0x10,OLED_CMD);

    OLED_WR_Byte(0x40,OLED_CMD);

    OLED_WR_Byte(0x81,OLED_CMD);

    OLED_WR_Byte(0xff,OLED_CMD);

    OLED_WR_Byte(0xA1,OLED_CMD);

    OLED_WR_Byte(0xC8,OLED_CMD);

    OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD);

    OLED_WR_Byte(0xA8,OLED_CMD);

    OLED_WR_Byte(0x3f,OLED_CMD);

    OLED_WR_Byte(0xD3,OLED_CMD);

    OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);

    OLED_WR_Byte(0xd5,OLED_CMD);

    OLED_WR_Byte(0x80,OLED_CMD);

    OLED_WR_Byte(0xD9,OLED_CMD);

    OLED_WR_Byte(0xF1,OLED_CMD);

    OLED_WR_Byte(0xDA,OLED_CMD);

    OLED_WR_Byte(0x12,OLED_CMD);

    OLED_WR_Byte(0xDB,OLED_CMD);

    OLED_WR_Byte(0x40,OLED_CMD);

    OLED_WR_Byte(0x20,OLED_CMD);

    OLED_WR_Byte(0x02,OLED_CMD);

    OLED_WR_Byte(0x8D,OLED_CMD);

    OLED_WR_Byte(0x14,OLED_CMD);

    OLED_WR_Byte(0xA4,OLED_CMD);

    OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD);

    OLED_WR_Byte(0xAF,OLED_CMD);

    OLED_WR_Byte(0xAF,OLED_CMD);

}

以I/O口模拟I2C方式发送字节数据的函数为：

void Write_IIC_Byte(unsigned char IIC_Byte)

{

    unsigned char i;

    unsigned char m,da;

    da=IIC_Byte;

    OLED_SCLK_Clr();

    for(i=0;i<8;i++)

    {

        m=da;

        m=m&0x80;

        if(m==0x80)

        {OLED_SDIN_Set();}

        else OLED_SDIN_Clr();

        rt_hw_us_delay(2);

            da=da<<1;

        OLED_SCLK_Set();

        rt_hw_us_delay(2);

        OLED_SCLK_Clr();

        rt_hw_us_delay(2);

        }

}

OLED屏用于清屏的函数为：

void OLED_Clear(void)

{

    uint8_t i,n;

    for(i=0;i<8;i++)

    {

        OLED_WR_Byte(0xb0+i,OLED_CMD);

        OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);

        OLED_WR_Byte(0x10,OLED_CMD);

        for(n=0;n<128;n++) OLED_WR_Byte(0,OLED_DATA);

    }

}

使OLED屏显示字符的函数为：

void OLED_ShowChar(uint8_t x,uint8_t y,uint8_t chr,uint8_t Char_Size)

{

        unsigned char c=0,i=0;

        c=chr-' ';

        if(x>Max_Column-1)

        {

            x=0;

            y=y+2;

        }

        if(Char_Size ==16)

        {

            OLED_Set_Pos(x,y);

            for(i=0;i<8;i++) OLED_WR_Byte(F8X16[c*16+i],OLED_DATA);

            OLED_Set_Pos(x,y+1);

            for(i=0;i<8;i++) OLED_WR_Byte(F8X16[c*16+i+8],OLED_DATA);

         }

         else

         {

                OLED_Set_Pos(x,y);

                for(i=0;i<6;i++) OLED_WR_Byte(F6x8[c][i],OLED_DATA);

         }

}

使OLED屏显示字符串的函数为：

void OLED_ShowString(uint8_t x,uint8_t y,uint8_t *chr,uint8_t Char_Size)

{

    unsigned char j=0;

    while (chr[j]!='\0')

    {

            OLED_ShowChar(x,y,chr[j],Char_Size);

            x+=8;

            if(x>120)

            {

                x=0;

                y+=2;

            }

            j++;

    }

}

实现图示效果的主程序为：

void main(void)

{

    rt_pin_mode(CLK_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);

    rt_pin_mode(DIN_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);

    OLED_Init();

    OLED_Clear();

    OLED_ShowString(20,0,"OLED TEST",16);

    OLED_ShowString(20,2,"NuMarker-",16);

    OLED_ShowString(36,4,"-PFM-M487",16);

    while (1);

}

经编译处理，其结果如图3所示。

 

图3 编译结果

2. SPI_OLED屏

相较于前面介绍的双色OLED屏，基于SPI接口的彩色OLED屏更具色彩表现力，为此它出了用于信息显示外，其更主要的用途则是显示图像信息，其显示效果如图4所示。

该显示屏的分辨率为160*80像素点，支持16位色彩显示。

 

图4 显示效果

在上图的连接方式中，本可以直接将显示屏直接插入Arduino接口来使用，但在实际测试是却发现，连接CS引脚的PA4却无法提供片选控制的低电平信号，故只能由GND来为其提供低电平，故该显示屏与开发板的连接关系为：

VCC---3.3V

GND---GND

SCL---PA2

SDA--- PA1

RES--- PA0

DC--- PA3

CS--- GND

BLK--- PA5

使相关引脚输出高低电平的语句定义为：

#defineOLED_SCLK_Set()   rt_pin_write(SCL,PIN_HIGH)  //CLK

#defineOLED_SCLK_Clr()   rt_pin_write(SCL,PIN_LOW)

#defineOLED_SDIN_Set()   rt_pin_write(SDA,PIN_HIGH)  //DIN

#defineOLED_SDIN_Clr()   rt_pin_write(SDA,PIN_LOW)

#defineOLED_RST_Set()    rt_pin_write(RES,PIN_HIGH)  //RES

#defineOLED_RST_Clr()    rt_pin_write(RES,PIN_LOW)

#defineOLED_DC_Set()     rt_pin_write(DC,PIN_HIGH)    //DC

#defineOLED_DC_Clr()     rt_pin_write(DC,PIN_LOW)

#defineOLED_BLK_Set()    rt_pin_write(BLK,PIN_HIGH);  //BLK

该显示屏的初始化函数为：

void Lcd_Init(void)

{

  OLED_RST_Clr();

  rt_thread_mdelay(200);  //Delay_Ms(200);

  OLED_RST_Set();

  rt_thread_mdelay(200);

  LCD_WR_REG(0x11);

  rt_thread_mdelay(100);

  LCD_WR_REG(0x21);

  LCD_WR_REG(0xB1);

  LCD_WR_DATA8(0x05);

  LCD_WR_DATA8(0x3A);

  LCD_WR_DATA8(0x3A);

  LCD_WR_REG(0xB2);

  LCD_WR_DATA8(0x05);

  LCD_WR_DATA8(0x3A);

  LCD_WR_DATA8(0x3A);

  LCD_WR_REG(0xB3);

  LCD_WR_DATA8(0x05);

  LCD_WR_DATA8(0x3A);

  LCD_WR_DATA8(0x3A);

  LCD_WR_DATA8(0x05);

  LCD_WR_DATA8(0x3A);

  LCD_WR_DATA8(0x3A);

  LCD_WR_REG(0xB4);

  LCD_WR_DATA8(0x03);

  LCD_WR_REG(0xC0);

  LCD_WR_DATA8(0x62);

  LCD_WR_DATA8(0x02);

  LCD_WR_DATA8(0x04);

  LCD_WR_REG(0xC1);

  LCD_WR_DATA8(0xC0);

  LCD_WR_REG(0xC2);

  LCD_WR_DATA8(0x0D);

  LCD_WR_DATA8(0x00);

  LCD_WR_REG(0xC3);

  LCD_WR_DATA8(0x8D);

  LCD_WR_DATA8(0x6A);

  LCD_WR_REG(0xC4);

  LCD_WR_DATA8(0x8D);

  LCD_WR_DATA8(0xEE);

  LCD_WR_REG(0xC5);

  LCD_WR_DATA8(0x0E);

  LCD_WR_REG(0xE0);

  LCD_WR_DATA8(0x10);

  LCD_WR_DATA8(0x0E);

  LCD_WR_DATA8(0x02);

  LCD_WR_DATA8(0x03);

  LCD_WR_DATA8(0x0E);

  LCD_WR_DATA8(0x07);

  LCD_WR_DATA8(0x02);

  LCD_WR_DATA8(0x07);

  LCD_WR_DATA8(0x0A);

  LCD_WR_DATA8(0x12);

  LCD_WR_DATA8(0x27);

  LCD_WR_DATA8(0x37);

  LCD_WR_DATA8(0x00);

  LCD_WR_DATA8(0x0D);

  LCD_WR_DATA8(0x0E);

  LCD_WR_DATA8(0x10);

  LCD_WR_REG(0xE1);

  LCD_WR_DATA8(0x10);

  LCD_WR_DATA8(0x0E);

  LCD_WR_DATA8(0x03);

  LCD_WR_DATA8(0x03);

  LCD_WR_DATA8(0x0F);

  LCD_WR_DATA8(0x06);

  LCD_WR_DATA8(0x02);

  LCD_WR_DATA8(0x08);

  LCD_WR_DATA8(0x0A);

  LCD_WR_DATA8(0x13);

  LCD_WR_DATA8(0x26);

  LCD_WR_DATA8(0x36);

  LCD_WR_DATA8(0x00);

  LCD_WR_DATA8(0x0D);

  LCD_WR_DATA8(0x0E);

  LCD_WR_DATA8(0x10);

  LCD_WR_REG(0x3A);

  LCD_WR_DATA8(0x05);

  LCD_WR_REG(0x36);

  LCD_WR_DATA8(0x78);

  LCD_WR_REG(0x29);

  OLED_BLK_Set();

}

以指定色彩清除显示屏的函数为：

void LCD_Clear(u16 Color)

{

    u16 i,j;

    LCD_Address_Set(0,0,LCD_W-1,LCD_H-1);

    for(i=0;i<LCD_W;i++)

      {

            for (j=0;j<LCD_H;j++)

            {

                    LCD_WR_DATA(Color);

            }

      }

}

显示满屏图片显示的函数为：

void LCD_ShowPicture(uint16_t x1,uint16_t y1,uint16_t x2,uint16_t y2)

{

uint16_t i;

LCD_Address_Set(x1,y1,x2,y2);

for(i=0;i<12800;i++)

{

LCD_WR_DATA8(gImage_RW[i*2]);

LCD_WR_DATA8(gImage_RW[i*2+1]);

}

}

其中的数值gImage_RW[]，用于存放显示的图片数据。

实现图示效果的主程序为：

void main(void)

{

    uint8_t i;

    rt_pin_mode(SCL_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);

    rt_pin_mode(SDA_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);

    rt_pin_mode(RES_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);

    rt_pin_mode(DC_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);

    rt_pin_mode(CS_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);

    rt_pin_mode(BLK_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);

    Lcd_Init();

    LCD_Clear(BLACK);

    LCD_ShowPicture(0,0,159,79);

    while (1);

}

为自己需要的图片内容，可使用相应的图片处理工具将图片的内容转换为相应格式的文件，图5所示的就是这样一种处理工具。用它可生成一个C语言数组，并以*.h为文件后缀加以保存。

这样就可以同前面给出的图像显示函数LCD_ShowPicture()相匹配，若显示的图片规格小于屏幕的尺寸，还可指定图片的显示位置。当然，若图片的规格小于屏幕的尺寸则需要适当地调整循环的次数，以匹配图片的字节数。

图5 数据文件生成工具

此外，在配备文字显示函数的情况下，可完成图6所示的信息显示。

 

图6 位置显示效果

其中用于字符及字符串显示的函数分别为：

void LCD_ShowChar(u16 x,u16 y,u8 num,u8 mode,u16 color)

{

    u8 temp;

    u8 pos,t;

    u16 x0=x;

    if(x>LCD_W-16||y>LCD_H-16) return;

    num=num-' ';

    LCD_Address_Set(x,y,x+8-1,y+16-1);

    if(!mode)

    {

        for(pos=0;pos<16;pos++)

        {

            temp=asc2_1608[(u16)num*16+pos];

            for(t=0;t<8;t++)

          {

                if(temp&0x01)LCD_WR_DATA(color);

                else LCD_WR_DATA(BACK_COLOR);

                temp>>=1;

                x++;

          }

            x=x0;

            y++;

        }

    }

    else

    {

        for(pos=0;pos<16;pos++)

        {

            temp=asc2_1608[(u16)num*16+pos];

            for(t=0;t<8;t++)

            {

                if(temp&0x01)LCD_DrawPoint(x+t,y+pos,color);

                temp>>=1;

            }

        }

    }

}

void LCD_ShowString(u16 x,u16 y,const u8 *p,u16 color)

{

    while(*p!='\0')

    {

        if(x>LCD_W-16){x=0;y+=16;}

        if(y>LCD_H-16){y=x=0;LCD_Clear(RED);}

        LCD_ShowChar(x,y,*p,0,color);

        x+=8;

        p++;

    }

}

中文显示函数为：

void LCD_ShowChinese(uint16_t x,uint16_t y,uint8_t index,uint8_t size,uint16_t color)

{

    uint8_t i,j;

    uint8_t *temp,size1;

    if(size==16)temp=Hzk16;

    if(size==32)temp=Hzk32;

    LCD_Address_Set(x,y,x+size-1,y+size-1);

    size1=size*size/8;

    temp+=index*size1;

    for(j=0;j<size1;j++)

    {

        for(i=0;i<8;i++)

        {

            if((*temp&(1<<i))!=0)

            {

                LCD_WR_DATA(color);

            }

            else

            {

                LCD_WR_DATA(BACK_COLOR);

            }

        }

        temp++;

     }

}

所用的16和32点阵的字模数组格式为：

u8 Hzk16[]={

0x80,0x00,0x80,0x00,0x80,0x00,0x80,0x00,0xFC,0x1F,0x84,0x10,0x84,0x10,0x84,0x10,

0x84,0x10,0x84,0x10,0xFC,0x1F,0x84,0x10,0x80,0x00,0x80,0x00,0x80,0x00,0x80,0x00,/*"中",0*/

...

}

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x80,0x00,0x00,0x00,0x80,0x01,0x00,

0x10,0x80,0x01,0x0C,0xF0,0xFF,0xFF,0x0F,0x30,0x80,0x01,0x04,0x30,0x80,0x01,0x04,

0x30,0x80,0x01,0x04,0x30,0x80,0x01,0x04,0xF0,0xFF,0xFF,0x07,0x30,0x80,0x01,0x04,

0x00,0x80,0x01,0x00,0x00,0x80,0x01,0x00,0x00,0x80,0x01,0x00,0x00,0x80,0x01,0x00,

0x00,0x80,0x01,0x00,0x00,0x80,0x01,0x00,0x00,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"中",0*/

...

}

对应于图6显示效果的主程序为：

void main(void)

{

rt_pin_mode(SCL_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);

rt_pin_mode(SDA_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);

rt_pin_mode(RES_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);

rt_pin_mode(DC_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);

rt_pin_mode(CS_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);

rt_pin_mode(BLK_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);

Lcd_Init();

LCD_Clear(BLACK);

LCD_ShowString(0,0, "NuMaker-PFM-M487",YELLOW);

LCD_ShowString(20,20,"0.96'   OLED",YELLOW);

LCD_ShowChinese(20,60,0,16,RED);

LCD_ShowChinese(40,60,1,16,RED);

LCD_ShowChinese(60,60,3,16,RED);

LCD_ShowChinese(80,60,4,16,RED);

while (1);

}

3. 软件包的使用

前面曾说过使用RT_Thread的优点之一就是可以用软件包来扩展对外设的使用，对于OLED屏在软件包中也是通过支持的。

那该如何使用它呢？

其具体步骤如下：

1）创建一个基于M487开发板的项目

2）点击 

 

3）点击  ，从中选取ssd1306，见图7所示。

 

 

图7 选取器件

 

图8 相关介绍

4）选取  下的“配置项”，再由“软件包”选项卡，按图9加以设置。

 

 

图9 选项设置

5）选取“硬件”选项卡，并按图10进行设置，然后加以“全部保存”。

 

图10选项设置

6）完成主程序的编写

主程序的内容如下：

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <rtthread.h>

#include <rtdevice.h>

#include <board.h>

#include <string.h>

#include "ssd1306.h"

int main(int argc, char **argv)

{

ssd1306_TestAll();

return 0;

}

ssd1306的测试函数为：

void ssd1306_TestAll()

{

ssd1306_Init();

ssd1306_TestFPS();

rt_thread_mdelay(3000);

ssd1306_TestBorder();

ssd1306_TestFonts();

rt_thread_mdelay(3000);

ssd1306_Fill(Black);

ssd1306_TestRectangle();

ssd1306_TestLine();

rt_thread_mdelay(3000);

ssd1306_Fill(Black);

ssd1306_TestPolyline();

rt_thread_mdelay(3000);

ssd1306_Fill(Black);

ssd1306_TestArc();

rt_thread_mdelay(3000);

ssd1306_Fill(Black);

ssd1306_TestCircle();

rt_thread_mdelay(3000);

}

7）完成程序的编译，以生成目标文件rtthread.bin。

8）连接OLED屏，该显示屏与开发板的连接关系如图11所示。

图11 引脚连接

9）完成程序下载，其运行效果如图12和图13所示。

图12 显示字符

图13显示图形

除了OLED屏，还有其他的显示器类型，如TFT显示屏、LCD1602、LCD12864及LCD5110等，后面再陆续与大家分享其驱动的方法。
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作者：jinglixixi
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