U8G2移植到STM32，SSD13XXXOLED(硬件SPI DMA通讯)

news2024/11/13 9:40:49

文章目录

  • 一、前言
    • 1.1 U8g2的特点
    • 1.2 U8G2的优势
    • 1.3 U8G2的下载地址
    • 1.4 U8g2支持的显示控制器
  • 二、STM32Cubexm SPI DMA配置
    • 2.1 SPI设置为半双工模式
    • 2.2 SPI DMA设置
    • 2.3 oled其他引脚配置
  • 三、移植U8G2框架
    • 3.1 精简U8G2库文件
    • 3.2 去掉csrc文件夹中无用的驱动文件
    • 3.3 文件移动到keil
    • 3.4 精简u8g2_d_setup.c（注意不是u8x8_setup.c）
    • 3.5 精简u8g2_d_memory.c
    • 3.6 编写回调函数
    • 3.7 main函数调用
  • 四、最终效果
  • 五、工程下载

一、前言

在嵌入式开发中，显示屏是常见的外设之一。OLED屏幕因其高对比度和低功耗，被广泛应用于各种嵌入式系统中。本文将详细介绍如何在STM32平台上使用SPI DMA方式移植U8G2库到 SSD1306 OLED屏幕。

1.1 U8g2的特点

U8G2是一个流行的图形显示库，用于控制嵌入式系统中的各种图形显示器。它由Oliver Kraus开发和维护，广泛支持多种显示屏控制器。U8G2库特别适合资源受限的微控制器平台，如Arduino、STM32和ESP8266/ESP32等。

  • U8g2的特点
    1. 多种显示器支持：U8G2库支持许多不同的显示器控制器，包括常见的OLED和LCD显示器。例如，SSD1306、SSD1322、ST7920等控制器都在U8G2库的支持范围内。
    2. 多种接口支持：U8G2支持多种接口协议，如I2C、SPI和并行接口。这使得它可以与不同类型的显示器和微控制器配合使用。
    3. 多种字体和图形功能：U8G2库内置了丰富的字体和图形功能，可以显示文本、图形、图标和形状。用户可以选择不同的字体大小和样式来满足不同的显示需求。
    4. 双缓冲和单缓冲模式：U8G2支持双缓冲和单缓冲模式。双缓冲模式可以实现更流畅的屏幕刷新效果，但需要更多的内存；单缓冲模式则适用于内存较为紧张的系统。
    5. 易于使用的API：U8G2提供了一组易于使用的API，使得开发者可以快速实现复杂的图形显示功能。其API设计简洁明了，适合各种编程水平的用户。

1.2 U8G2的优势

  • 跨平台性：U8G2库可以在多种平台上使用，包括Arduino、STM32、ESP8266/ESP32等。这使得开发者可以在不同的硬件平台上复用相同的代码。
  • 丰富的文档和社区支持：U8G2库有详细的文档和大量的示例代码，方便开发者快速上手。此外，U8G2社区活跃，开发者可以在GitHub和各大技术论坛上找到许多有价值的讨论和资源。
  • 性能优化：U8G2库经过优化，可以在资源受限的微控制器上高效运行。同时，U8G2还支持硬件加速和DMA传输等高级功能，以提高显示性能。

1.3 U8G2的下载地址

u8g2 git链接

1.4 U8g2支持的显示控制器

SSD1305SSD1306SSD1309SSD1312SSD1316SSD1320
SSD1322SSD1325SSD1327SSD1329SSD1606SSD1607
SH1106SH1107SH1108SH1122T6963RA8835
LC7981PCD8544PCF8812HX1230UC1601UC1604
UC1701UC1608UC1610UC1611UC1617UC1638
ST7511ST7528ST7565ST7567ST7571ST7586
ST7588ST75256ST75320NT7534ST7920IST3020
IST7920LD7032KS0108KS0713HD44102T7932
SED1520SBN1661IL3820MAX7219

可以说，基本上主流的显示控制器都支持，比如我们常见的SSD1306等，读者在使用该库之前请查阅自己的OLED显示控制器是否处于支持列表中。

二、STM32Cubexm SPI DMA配置

这里就不说怎么创建工程，怎么设置时钟，基本配置自行配置

2.1 SPI设置为半双工模式

OLED只有发送数据的模式，所以只需要发送就可以了。（速度不要大于9M）

在这里插入图片描述

2.2 SPI DMA设置

在这里插入图片描述

2.3 oled其他引脚配置

CS拉高 其他拉低
在这里插入图片描述

然后就可以生成代码了

三、移植U8G2框架

3.1 精简U8G2库文件

如果没下载，下载地址在 1.3 请自行下载

  • U8g2支持多种显示驱动的屏幕，因为源码中也包含了各个驱动对应的文件（因此不需要自己去写屏幕底层驱动了），为了减小整个工程的代码体积和芯片资源占用，在移植U8g2时，可以删除一些无用的文件。
  • 这里我们主要关注的是U8g2库文件中的csrc文件夹
    在这里插入图片描述

3.2 去掉csrc文件夹中无用的驱动文件

这些驱动文件通常是u8x8_d_xxx.c，xxx包括驱动的型号和屏幕分辨率。ssd1306驱动芯片的OLED，使用u8x8_ssd1306_128x64_noname.c这个文件，其它的屏幕驱动和分辨率的文件可以删掉。

在这里插入图片描述

3.3 文件移动到keil

  • 把 .c 文件加入keil 工程

在这里插入图片描述

  • 添加 .h 文件的路径

在这里插入图片描述

3.4 精简u8g2_d_setup.c（注意不是u8x8_setup.c）

由于本文使用的OLED是SPI接口，只留一个本次要用到u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_f就好（如果是IIC接口，需要使用u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_f这个函数，多了i2c注意区分），其它的可以删掉或注释掉。
在这里插入图片描述

注意，与这个函数看起来十分相似的函数的有：

  • u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_1
  • u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_2
  • u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_f
  • u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_1
  • u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_2
  • u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_f

其中，前面3个，是给SPI接口的OLED用的，后面3个，是给I2C用的函数最后的数字或字母，代表显示时的buf大小：

  • 1：128字节

  • 2：256字节

  • f：1024字节也有可能是512字节

3.5 精简u8g2_d_memory.c

u8g2_d_memory.c文件中，由于用到的u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_f函数中，只调用了u8g2_m_16_8_f这个函数，所以只用留下这个函数，如果你用的其他函数，在8g2_d_memory.c留下它相对应调用到的函数即可，其它的函数要删掉或注释，否则编译时很可能会导致内存不足。
在这里插入图片描述

3.6 编写回调函数

#include "u8g2.h"

#define MD_OLED_RST_Clr() HAL_GPIO_WritePin(OLED_RES_GPIO_Port,OLED_RES_Pin,GPIO_PIN_RESET) //oled 复位端口操作
#define MD_OLED_RST_Set() HAL_GPIO_WritePin(OLED_RES_GPIO_Port,OLED_RES_Pin,GPIO_PIN_SET)

uint8_t u8x8_byte_4wire_hw_spi(u8x8_t *u8x8, uint8_t msg, uint8_t arg_int,void *arg_ptr)
{
    switch (msg)
    {
        case U8X8_MSG_BYTE_SEND: /*通过SPI发送arg_int个字节数据*/
//           HAL_SPI_Transmit_DMA(&hspi1, (uint8_t *)arg_ptr, arg_int);while(hspi1.TxXferCount);
			/*配置了DMA取消上一行注释即可*/
			HAL_SPI_Transmit(&hspi1,(uint8_t *)arg_ptr,arg_int,200);
			/*这是CubeMX生成的初始化*/
            break;
        case U8X8_MSG_BYTE_INIT: /*初始化函数*/
            break;
        case U8X8_MSG_BYTE_SET_DC: /*设置DC引脚,表明发送的是数据还是命令*/
			HAL_GPIO_WritePin(OLED_DC_GPIO_Port,OLED_DC_Pin,(GPIO_PinState)arg_int);
            break;
        case U8X8_MSG_BYTE_START_TRANSFER: 
            u8x8_gpio_SetCS(u8x8, u8x8->display_info->chip_enable_level);
            u8x8->gpio_and_delay_cb(u8x8, U8X8_MSG_DELAY_NANO, u8x8->display_info->post_chip_enable_wait_ns, NULL);
            break;
        case U8X8_MSG_BYTE_END_TRANSFER: 
            u8x8->gpio_and_delay_cb(u8x8, U8X8_MSG_DELAY_NANO, u8x8->display_info->pre_chip_disable_wait_ns, NULL);
            u8x8_gpio_SetCS(u8x8, u8x8->display_info->chip_disable_level);
            break;
        default:
            return 0;
    }
    return 1;
}

uint8_t u8x8_stm32_gpio_and_delay(U8X8_UNUSED u8x8_t *u8x8,
    U8X8_UNUSED uint8_t msg, U8X8_UNUSED uint8_t arg_int,
    U8X8_UNUSED void *arg_ptr) 
{
    switch (msg)
    {
        case U8X8_MSG_GPIO_AND_DELAY_INIT: /*delay和GPIO的初始化，在main中已经初始化完成了*/
            break;
        case U8X8_MSG_DELAY_MILLI: /*延时函数*/
            HAL_Delay(arg_int);     //调用谁stm32系统延时函数
            break;
        case U8X8_MSG_GPIO_CS: /*片选信号*/ //由于只有一个SPI设备，所以片选信号在初始化时已经设置为常有效
            HAL_GPIO_WritePin(OLED_CS_GPIO_Port, OLED_CS_Pin, (GPIO_PinState)arg_int);
            break;
        case U8X8_MSG_GPIO_DC: /*设置DC引脚,表明发送的是数据还是命令*/
            HAL_GPIO_WritePin(OLED_DC_GPIO_Port,OLED_DC_Pin,(GPIO_PinState)arg_int);
            break;
        case U8X8_MSG_GPIO_RESET:
            break;
    }
    return 1;
}

void u8g2Init(u8g2_t *u8g2)
{
/********************************************     
U8G2_R0     //不旋转，不镜像     
U8G2_R1     //旋转90度
U8G2_R2     //旋转180度   
U8G2_R3     //旋转270度
U8G2_MIRROR   //没有旋转，横向显示左右镜像
U8G2_MIRROR_VERTICAL    //没有旋转，竖向显示镜像
********************************************/
//    u8g2_Setup_sh1106_128x64_noname_2(u8g2, U8G2_R0, u8x8_byte_4wire_hw_spi, u8x8_stm32_gpio_and_delay);  // 初始化1.3寸OLED u8g2 结构体
	u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_f(u8g2, U8G2_R0, u8x8_byte_4wire_hw_spi, u8x8_stm32_gpio_and_delay);  // 初始化0.96寸OLED u8g2 结构体
	u8g2_InitDisplay(u8g2);     //初始化显示
	u8g2_SetPowerSave(u8g2, 0); //开启显示
}
/*官方logo的Demo*/
void draw(u8g2_t *u8g2)
{
    u8g2_SetFontMode(u8g2, 1); /*字体模式选择*/
    u8g2_SetFontDirection(u8g2, 0); /*字体方向选择*/
    u8g2_SetFont(u8g2, u8g2_font_inb24_mf); /*字库选择*/
    u8g2_DrawStr(u8g2, 0, 20, "U");
    
    u8g2_SetFontDirection(u8g2, 1);
    u8g2_SetFont(u8g2, u8g2_font_inb30_mn);
    u8g2_DrawStr(u8g2, 21,8,"8");
        
    u8g2_SetFontDirection(u8g2, 0);
    u8g2_SetFont(u8g2, u8g2_font_inb24_mf);
    u8g2_DrawStr(u8g2, 51,30,"g");
    u8g2_DrawStr(u8g2, 67,30,"\xb2");
    
    u8g2_DrawHLine(u8g2, 2, 35, 47);
    u8g2_DrawHLine(u8g2, 3, 36, 47);
    u8g2_DrawVLine(u8g2, 45, 32, 12);
    u8g2_DrawVLine(u8g2, 46, 33, 12);
  
    u8g2_SetFont(u8g2, u8g2_font_4x6_tr);
    u8g2_DrawStr(u8g2, 1,54,"github.com/olikraus/u8g2");
}

3.7 main函数调用

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_SPI1_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
u8g2_t u8g2; // 显示器初始化结构体
  MD_OLED_RST_Set(); //显示器复位拉高
  u8g2Init(&u8g2);   //显示器调用初始化函数
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

四、最终效果

在这里插入图片描述

五、工程下载

代码工程下载

文章是自己总结而记录，有些知识点没说明白的，请各位看官多多提意见，多多交流，欢迎大家留言
如果技术交流可以加以下群，方便沟通
QQ群：370278903
点击链接加入群聊【蜡笔小芯的嵌入式交流群】
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