25/2/17 ＜嵌入式笔记＞ 桌宠代码解析

news2025/3/14 4:40:11

这个寒假跟着做了一个开源的桌宠，我们来解析下代码，加深理解。

代码中有开源作者的名字。可以去B站搜着跟着做。

首先看下main代码

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "BlueTooth.h"
#include "Servo.h"
#include "PetAction.h"
#include "Face_Config.h"


//作者是Sngels_wyh只在抖音与B站

int main(void)
{
	Servo_Init();
	OLED_Init();//OLED初始化
	BlueTooth_Init();//蓝牙初始化
	OLED_ShowImage(0,0,128,64,Face_sleep);
	OLED_Update();
	while(1)
	{	
		if(Action_Mode==0){Action_relaxed_getdowm();WServo_Angle(90);}//放松趴下
		else if(Action_Mode==1){Action_sit();}//坐下
		else if(Action_Mode==2){Action_upright();}//站立
		else if(Action_Mode==3){Action_getdowm();}//趴下
		else if(Action_Mode==4){Action_advance();}//前进
		else if(Action_Mode==5){Action_back();}//后退
		else if(Action_Mode==6){Action_Lrotation();}//左转
		else if(Action_Mode==7){Action_Rrotation();}//右转
		else if(Action_Mode==8){Action_Swing();}//摇摆
		else if(Action_Mode==9){Action_SwingTail();}//摇尾巴
		else if(Action_Mode==10){Action_JumpU();}//前跳
		else if(Action_Mode==11){Action_JumpD();}//后跳
		else if(Action_Mode==12){Action_upright2();}//站立方式2
		else if(Action_Mode==13){Action_Hello();}//打招呼
	}
}

这比较好理解，就是导入，初始化，和if语句。

PWM代码

PWM是脉冲宽度调制，是一张通过调节方波脉冲的宽度，即占空比来控制能量传递的一种方式

PWM 的本质是通过**"开"和"关"的快速切换**（即高电平和低电平切换），控制信号输出的平均电压和传递的能量，达到模拟信号控制的效果。

完整代码

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

void PWM_Init(void)
{
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);//开启TIM2时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);//开启TIM3时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//开启GPIOA时钟
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽输出模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_6;//默认PA0是TIM2通道1的复用，PA1是TIM2通道2的复用所以开启这俩IO口...
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
	
	TIM_InternalClockConfig(TIM2);//TIM2切换为内部定时器
	TIM_InternalClockConfig(TIM3);//TIM3切换为内部定时器
	
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//不分频
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//向上计数
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period=20000-1;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=72-1;
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter=0;
	TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStructure);
	TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseInitStructure);
	
	TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
	TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1;//输出比较模式采用PWM1
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;
	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;
	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=0;//初始化CCR的值为0
	TIM_OC1Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);//TIM2复用通道1开启
	TIM_OC2Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);//TIM2复用通道2开启
	TIM_OC3Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);//TIM2复用通道3开启
	TIM_OC4Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);//TIM2复用通道4开启
	
	TIM_OC1Init(TIM3,&TIM_OCInitStructure);//TIM2复用通道1开启
	
	TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);//使能TIM2
	TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);//使能TIM3
}
//作者是Sngels_wyh只在抖音与B站

void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)
{
	
	TIM_SetCompare1(TIM2, Compare);//设置CCR1的值		
}

void PWM_SetCompare2(uint16_t Compare)
{
			
	TIM_SetCompare2(TIM2, Compare);//设置CCR2的值
}

void PWM_SetCompare3(uint16_t Compare)
{
			
	TIM_SetCompare3(TIM2, Compare);//设置CCR3的值
}

void PWM_SetCompare4(uint16_t Compare)
{
			
	TIM_SetCompare4(TIM2, Compare);//设置CCR4的值
}

void PWM_WSetCompare(uint16_t Compare)
{
	TIM_SetCompare1(TIM3, Compare);//设置尾巴CCR1的值
}

1. 开启时钟

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
知识点：STM32 的时钟树和时钟管理

STM32 的外设，比如定时器 TIM2 和 GPIO，只能在时钟信号可用时工作。你需要 手动启用相应外设的时钟，否则代码运行时会出错。

  • 每个外设的时钟来源于 RCC 模块内的时钟树：
    • TIM2 和 TIM3 是挂在 APB1（低速外设总线）上的外设。
    • GPIOA 则挂在 APB2（高速外设总线）上。
  • 本质上，调用 RCC_APB1PeriphClockCmd 或 RCC_APB2PeriphClockCmd 函数，就是打开对应模块的开关。
结合到代码：为什么需要时钟？
  • GPIO 时钟用于引脚初始化，配置它们为输入、输出或者复用模式。
  • TIM2 和 TIM3 时钟决定定时器模块的时序计数。如果没有打开时钟，TIM2、TIM3 这些模块将无法产生计数，PWM 也就无法工作。

2. 配置 GPIO 引脚

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; // 复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_6;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
知识点：GPIO 模式和定时器输出
  • GPIO 引脚可以有多种模式，比如输入、输出、复用功能等。
  • 在这里，GPIO_Mode_AF_PP 表示配置为 复用功能推挽输出：
    • 复用功能（AF）：GPIO 不处理普通输入输出，而是作为定时器或其他模块的专用引脚（TIM2 的 PWM 信号通过这些引脚输出）。
    • 推挽输出（Push Pull）：信号切换速度快，适合 PWM 这样高速信号的需求。
如何结合到代码？

  • 代码中配置了 PA0 ~ PA3 和 PA6 为 TIM2 和 TIM3 的 PWM 信号输出引脚。为什么这么分配？

    • PA0 用于 TIM2_CH1（定时器 2 的通道 1），PA1、PA2、PA3 类似。
    • 你可以查 STM32F103 的管脚功能表，找到 GPIO 引脚和定时器通道之间的复用关系。
    • PA6 是 TIM3 的通道 1，一个单独的尾巴 PWM。

  • 注意：GPIO_Speed 设置为 50MHz 是为了提升引脚响应速度。在 PWM 应用中，推挽输出的响应速度直接会影响高频信号的输出质量。

3. 配置定时器时基单元

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; // 不分频
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 向上计数
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 20000 - 1;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);  // 配置 TIM2
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStructure);  // 配置 TIM3
知识点：PWM 的频率由 TIM_Period 和 TIM_Prescaler 决定
  • PWM 的周期（也就是信号从高到低变化的时间）取决于两个参数：
    • TIM_Period（ARR）：定时器的自动重装载值。计数器从 0 数到这个值时，完成一个周期。
    • TIM_Prescaler（PSC）：用于对时钟进行预分频，减慢计数速度。
  • 定时器工作频率的计算公式：

结合到代码：如何配置 PWM 的周期？
  • 代码中 TIM_Prescaler = 72 - 1，假设系统时钟 f系统=72 MHz，则计数器的工作频率为：

  • （每秒计数 1,000,000 次）。
  • TIM_Period = 20000 - 1，所以 PWM 信号的频率为

这在舵机和电机控制中是一种标准频率。

4. 配置定时器 PWM 输出通道

TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;  // 设置 PWM 模式 1
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;  // 高电平有效
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;  // 初始 CCR 值设为 0
TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);  // TIM2 通道 1
TIM_OC2Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);  // TIM2 通道 2
...
知识点：PWM 模式和比较寄存器
  • PWM 模式 1（TIM_OCMode_PWM1）：
    • 当计数值 CNT<CCRCNT<CCR 时，输出 High（高电平）。
    • 当计数值 CNT≥CCRCNT≥CCR 时，输出 Low（低电平）。
    • CCR 是 比较寄存器 的值，控制占空比。
结合到代码：比较值如何影响占空比？
  • 假设当前 ARR = 20000，并将 CCR1 = 1500：
    • 占空比 = CCR1/ARR=1500/20000=7.5%
    • PWM 信号会保持 7.5% 的时间为高电平，92.5% 的时间为低电平。
  • TIM_OCPolarity 设置为 TIM_OCPolarity_High，表示高电平为有效信号。

5. 调整占空比

void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)
{
    TIM_SetCompare1(TIM2, Compare);
}
知识点：实时改变占空比
  • 通过修改 TIM2->CCR1 的值，随时调整 TIM2_CH1 输出的占空比。

总结：STM32 的 PWM 工作原理

  1. TIM2 和 TIM3 定时器负责计时，周期由 ARR 和 PSC 决定。
  2. 将定时器的输出复用到 GPIO 引脚，实现 PWM 信号输出。
  3. 通过改变 CCR 值实时调整占空比，从而控制设备的速度、亮度或者角度等。

延时函数

#include "stm32f10x.h"

/**
  * @brief  微秒级延时
  * @param  xus 延时时长，范围：0~233015
  * @retval 无
  */
void Delay_us(uint32_t xus)
{
	SysTick->LOAD = 72 * xus;				//设置定时器重装值
	SysTick->VAL = 0x00;					//清空当前计数值
	SysTick->CTRL = 0x00000005;				//设置时钟源为HCLK，启动定时器
	while(!(SysTick->CTRL & 0x00010000));	//等待计数到0
	SysTick->CTRL = 0x00000004;				//关闭定时器
}

/**
  * @brief  毫秒级延时
  * @param  xms 延时时长，范围：0~4294967295
  * @retval 无
  */
void Delay_ms(uint32_t xms)
{
	while(xms--)
	{
		Delay_us(1000);
	}
}
 
/**
  * @brief  秒级延时
  * @param  xs 延时时长，范围：0~4294967295
  * @retval 无
  */
void Delay_s(uint32_t xs)
{
	while(xs--)
	{
		Delay_ms(1000);
	}
}

代码中包含了三个函数：Delay_us、Delay_ms和Delay_s，分别用于实现微秒级、毫秒级和秒级的延时。

蓝牙模块

代码通过两个串口（USART1 和 USART3）分别接收语音模块和蓝牙模块发来的指令，并根据接收到的命令，切换 "面部表情" 和执行不同的 "动作模式"。

1. NVIC 中断优先级配置

知识点：NVIC

  • NVIC 全称是 Nested Vectored Interrupt Controller（嵌套向量中断控制器）。
  • 它是 ARM Cortex-M 核心中的一个模块，用来管理嵌套中断系统。
  • 它决定了不同中断的执行顺序（由优先级决定），并支持多级中断嵌套的实现。
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; // 抢占优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;        // 响应优先级
核心概念：

  1. 抢占优先级（Preemption Priority）：

    • 决定了当两个中断同时发生时，哪个任务先被 CPU 执行。
    • 数字越小，优先权越高；抢占优先级越高的中断可以打断优先级低的中断。

  2. 响应优先级（SubPriority）：

    • 当两个中断抢占优先级相同时，响应优先级决定哪个中断先执行。

  3. USART1 的优先级比 USART3 更高：

    • 在代码中，USART1 的抢占优先级为 1，USART3 的为 2。
    • 如果语音模块（USART1）和蓝牙模块（USART3）同时接收到数据，语音指令会被先处理。

2. GPIO 初始化与串口通信

知识点：串口通信（UART/USART）

  • 串口通信是一种常见的数据传输方式，允许两个设备之间传输字节流数据。
  • 关键引脚：
    • TX（Transmit）：发送数据。
    • RX（Receive）：接收数据。
  • 在 MCU 中，串口通常用于与外部传感器、PC 或无线模块（如蓝牙）通信。
GPIO 配置代码：
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; // TX 引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; // 复用推挽输出模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; // RX 引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; // 浮空输入模式
核心概念：

  1. TX（传输引脚）设置成复用推挽输出模式：

    • 意义：用于发送数据，要保证信号强度，驱动能力强。
    • 推挽输出模式意味着引脚在高电平和低电平之间切换，这种模式能提供较高的驱动电流，适合通信。

  2. RX（接收引脚）设置成浮空输入模式：

    • 意义：用于接收数据，浮空输入使引脚状态完全由外部设备驱动。

  3. 配置 USART 通信的总线、波特率、校验方式等：

    • 串口初始化时需要设置通信参数，如波特率（例如 9600bps）、数据位数（8 位）、校验位（无校验）等。

3. 中断系统

知识点：中断的作用

  • 中断是一种硬件机制，可以暂停 CPU 当前的任务，优先执行紧急任务。
  • 优点：
    1. 节省 CPU 资源：CPU 不需要一直轮询外设是否有新数据，而是等外设发出中断信号时再处理。
    2. 提升实时性：高优先级任务不需要等待，能及时响应，例如接收数据
void USART1_IRQHandler(void)
{
    if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET)
    {
        Res = USART_ReceiveData(USART1);
        // 根据接收到的数据调用对应控制逻辑
        USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);
    }
}
核心概念：

  1. USART_IT_RXNE：

    • 指的是 USART 数据寄存器非空标志，表示有新数据被接收。
    • 中断触发条件：串口硬件检测到有数据到达时，触发中断。

  2. USART_ReceiveData() 读取数据：

    • 从串口数据寄存器中获取发送给 MCU 的数据字节。

  3. 清除中断标志 USART_ClearITPendingBit()：

    • 每次中断处理后，必须手动清除标志位，否则中断会一直触发，导致程序无法执行其他任务。

4. switch-case 和命令解析

知识点：指令解析

  • 串口接收到的每个数据帧（字节）都是一个指令，通过 switch-case 或其他方式进行解析，执行对应的功能。
switch (Res)
{
    case 0x29:
        Face_Mode = 0;
        Action_Mode = 0;
        break;
    case 0x38:
        if (SpeedDelay > 120)
            Face_Mode = 3;
        Face_Config();
        if (SpeedDelay > 100)
            SpeedDelay -= 20;
        else
            SpeedDelay = 200;
        break;
}
核心概念：

  1. 指令分类：

    • 每种指令对应一个功能，例如 0x29 是宠物机器人趴下，0x38 是增加运动速度。
    • 更改的两个全局变量：
      • Face_Mode：控制机器人表情（例如通过 LED 显示表情或舵机控制动作）。
      • Action_Mode：控制机器人具体动作（例如前进、转弯、摇摆等）。

  2. 状态和速度调整：

    • SpeedDelay 是控制运动速度的延时时间，延时越短，运动越快。
    • 每次接收到对应指令后，减少延时，逐步加速。
    • 当速度过快时，逻辑会重置为初始值（如 200），避免速度过快失控。

舵机模块

基于 PWM 驱动，控制多个舵机（左上、右上、左下、右下、尾巴）的转动角度。代码中核心是通过改变 PWM 的占空比来设置舵机的目标角度。

1. 定义基础函数：Servo_Init

void Servo_Init()
{
    PWM_Init();	
}
  • 这个函数是舵机初始化函数，调用了 PWM_Init() 来初始化 PWM（脉冲宽度调制）模块。
  • PWM 的作用： PWM 模块通过生成周期性信号，将特定占空比的脉冲信号发送给舵机。舵机会根据接收到的脉冲信号调节自己的目标角度。

2. 核心函数：Servo_AngleX

void Servo_Angle1(float Angle)//左上
{
	PWM_SetCompare1(Angle / 180 * 2000 + 500);			
}
(1) 舵机角度驱动的原理
  • 市面上常见的舵机（如 SG90）通常使用 PWM 信号控制角度。
  • 舵机角度范围通常是 0°-180°，而它响应的 PWM 脉冲宽度范围是 500μs 到 2500μs。
    • 500μs：舵机移动到最小角度（0°）。
    • 2500μs：舵机移动到最大角度（180°）。
(2) 公式解释
Angle / 180 * 2000 + 500

这个公式的作用是将舵机目标角度 Angle 转换为对应的 PWM 脉冲宽度：

  • Angle / 180：将角度归一化到 0 到 1 的比例值。
  • * 2000：将归一化的比例值映射为脉冲宽度（从 0 到 2000 μs）。
  • + 500：加上最小的基础脉宽（500 μs），以覆盖舵机的实际工作区间（500-2500 μs）。

也就是说：

  • 当 Angle = 0°：PWM宽度=0/180×2000+500=500 μs
  • 当 Angle = 180°：PWM宽度=180/180×2000+500=2500 μs

通过改变输入角度值，就能调整 PWM 输出信号，从而控制舵机的转动。

3. 舵机单个控制的函数：

(1) 左上舵机（Servo_Angle1）：

void Servo_Angle1(float Angle)//左上
{
	PWM_SetCompare1(Angle / 180 * 2000 + 500);			
}
作用：
  • 调用 PWM_SetCompare1，将期望角度转换为相应的 PWM 输出，使左上舵机转动到指定角度。

4. 总体代码结构与工作流程

模块划分

这段代码涉及两个主要的模块：

  1. PWM 驱动模块（PWM_Init, PWM_SetCompareX）：

    • 负责初始化 PWM 定时器，通过改变占空比输出指定 PWM 信号。
    • 不同的舵机占用 MCU 的不同 PWM 通道，例如 Compare1、Compare2、Compare3 对应 MCU 内部的独立 PWM 输出。

  2. 舵机控制模块（Servo_Init, Servo_Angle1 等）：

    • 调用 PWM 模块的 API，将实际需要的角度转换为 PWM 信号宽度，从而直接控制舵机。

舵机控制运动模块

这段代码定义了一个使用舵机控制的「四足机器人」的各类动作，包括站立、趴下、移动、转向、摇摆、跳跃等。它通过调整舵机角度（调用 Servo_AngleX 函数），实现机器人腿部（舵机1到4）和尾巴（舵机尾巴控制）的复杂运动。

这些函数定义了机器人最基本的姿态，包括站立、趴下、坐下等。它们为更复杂的动作奠定了基础。

举个例子：趴下 - Action_relaxed_getdowm()

void Action_relaxed_getdowm(void)
{
    Servo_Angle1(20);
    Servo_Angle2(20);
    Delay_ms(150);
    Servo_Angle3(160);
    Servo_Angle4(160);
}
  • 前腿（舵机1、舵机2）向前伸到 20°。
  • 后腿（舵机3、舵机4）向后扳到 160°，使机器人呈趴下的休息姿势。

前进 - Action_advance()

void Action_advance(void)//前进
{
    while(Action_Mode==4)
    {
        // 前腿右甩+后腿左甩
        Servo_Angle2(45);	
        Servo_Angle3(45);
        Delay_ms(SpeedDelay);
        if(Action_Mode!=4)break;
        
        // 前腿左甩+后腿右甩
        Servo_Angle1(135);	
        Servo_Angle4(135);
        Delay_ms(SpeedDelay);
        if(Action_Mode!=4)break;
        
        // 回归站立位置
        Servo_Angle2(90);	
        Servo_Angle3(90);
        Delay_ms(SpeedDelay);
        if(Action_Mode!=4)break;
        
        Servo_Angle1(90);	
        Servo_Angle4(90);
        Delay_ms(SpeedDelay);
        if(Action_Mode!=4)break;

        // 另一侧腿交替动起来
        Servo_Angle1(45);	
        Servo_Angle4(45);
        Delay_ms(SpeedDelay);
        if(Action_Mode!=4)break;
        
        Servo_Angle2(135);	
        Servo_Angle3(135);
        Delay_ms(SpeedDelay);
        if(Action_Mode!=4)break;
        
        Servo_Angle1(90);	
        Servo_Angle4(90);
        Delay_ms(SpeedDelay);
        if(Action_Mode!=4)break;
        
        Servo_Angle2(90);	
        Servo_Angle3(90);
        Delay_ms(SpeedDelay);
        if(Action_Mode!=4)break;
    }
}
  • 两对腿交替做前后摆动，用「对角线方式」前进。
    • 右前腿（舵机2）+左后腿（舵机3）先向前摆，左前腿（舵机1）+右后腿（舵机4）后摆。
    • 动作完成后回到站立位置。
    • 另一对对角线腿重复动作，以继续前进。

OLED 显示屏模块

代码可以分为以下几个模块：

1. 底层通信控制

  • I²C通信实现：
    OLED 屏幕通过 I²C 协议进行通信，OLED_GPIO_Init 函数初始化了 I²C 接口引脚 (GPIOB_Pin8 和 GPIOB_Pin9)，并通过以下三大函数完成 I²C 信号的发送：

    • OLED_I2C_Start: 发送起始条件。
    • OLED_I2C_Stop: 发送停止条件。
    • OLED_I2C_SendByte: 按位发送一个字节数据。

  • 命令与数据写入：
    OLED 表现不同于普通外设，需要区分 命令 和 数据：

    1. OLED_WriteCommand: 向 OLED 发送控制命令，用于初始化或配置显示特性。
    2. OLED_WriteData: 向 OLED 写入要显示的内容。

总结： 这一部分定义了OLED硬件级功能抽象，间接操作OLED的显存和功能单元。

2. 内存显存管理

操作 OLED 显示的核心是显存 OLED_DisplayBuf，所有绘制操作仅作用于此虚拟显存，只有调用 OLED_Update 函数时，才会将显存内容同步到 OLED 屏。

  • 显存更新：

    • 全屏更新：OLED_Update 遍历显存中所有数据，并将其发送到 OLED。
    • 区域更新：OLED_UpdateArea 对显存的任意矩形区域进行更新，以提高效率。

  • 显存操作：

    • OLED_Clear：清空整个屏幕。
    • OLED_ClearArea：对指定区域清零。

优势： 在显存中先行处理数据，可以最大限度减少 I²C 的传输负担。

3. 基础绘图函数

所有复杂图形的绘制均基于像素操作，OLED_DrawPoint 是最基本的单位，结合以下功能可满足基本绘图需求：

  • 点操作：

    • OLED_DrawPoint：在屏幕指定位置点亮一个像素。
    • OLED_GetPoint：读取显存中某个像素是否被点亮。

  • 直线绘制：
    OLED_DrawLine 使用 Bresenham 算法 绘制高效直线，并支持水平线、垂直线和斜线的生成。

4. 复杂图形绘制

这一部分提供丰富的几何图形绘制方法，适用于各种场景。

  • 矩形绘制：
    函数 OLED_DrawRectangle 同时支持填充 (OLED_FILLED) 和空心 (OLED_UNFILLED) 两种样式。

  • 圆形绘制：
    使用 Bresenham 圆形算法 实现高效的圆形绘制。OLED_DrawCircle 和 OLED_DrawEllipse 进一步扩展到椭圆绘制，并支持填充模式。

  • 三角形绘制：
    可以通过 OLED_DrawTriangle 为三角形指定三个顶点，并支持三角形填充。

  • 角弧绘制：
    提供 OLED_DrawArc 绘制扇形或部分环形。通过起始角和终止角参数（-180°到180°），可以实现精确的角度绘制。

5. 字符与图像显示

  • 字符显示：
    字符通过字模库 (OLED_F8x16 和 OLED_F6x8) 显示两种不同大小字体。OLED_ShowChar 负责单字符显示，OLED_ShowString 可处理字符串。

  • 数字显示：
    提供多种格式的数字显示：

    • 普通整数：OLED_ShowNum
    • 有符号整数：OLED_ShowSignedNum
    • 浮点数：OLED_ShowFloatNum
    • 十六进制：OLED_ShowHexNum
    • 二进制：OLED_ShowBinNum

  • 图像显示：
    使用 OLED_ShowImage 绘制任意图像，支持不规则形状和任意大小（图像定义通过外部数组传入）。

6. 其他功能

  • 区域取反：
    OLED_Reverse 和 OLED_ReverseArea 提供显存区域内像素的取反功能，用于特效处理。

  • 多边形内点判断：
    函数 OLED_pnpoly 判断某点是否位于多边形内部，常用于复杂形状的填充。

1. 初始化

在调用任何显示功能之前，必须执行 OLED_Init 初始化 OLED 硬件。

OLED_Init();
2. 基础绘图

以下代码显示了如何在屏幕上画一个点、线和矩形：

OLED_DrawPoint(10, 10);                            // 点亮(10,10)位置的像素
OLED_DrawLine(0, 0, 127, 63);                      // 画一条从左上到右下的对角线
OLED_DrawRectangle(20, 20, 40, 30, OLED_FILLED);   // 绘制一个填充的矩形
OLED_Update();                                     // 显示绘图结果
3. 显示文本

以下代码绘制字符串和数字：

OLED_ShowString(0, 0, "Hello, OLED!", OLED_8X16);  // 显示字符串
OLED_ShowNum(0, 16, 12345, 5, OLED_8X16);          // 显示整数
OLED_Update();                                     // 显示更新
4. 绘制图形

以下代码显示了如何绘制圆形和椭圆：

OLED_DrawCircle(64, 32, 15, OLED_FILLED);          // 绘制一个填充的圆形
OLED_DrawEllipse(64, 32, 20, 10, OLED_UNFILLED);   // 绘制一个未填充的椭圆
OLED_Update();

表情模块

通过 OLED 显示屏实现了表情的变化显示，根据不同的 Face_Mode 值，切换预定义的表情图像（从 Face_sleep 到 Face_hello 等）。

代码逻辑流程

代码采用 if-else 条件分支实现，具体流程如下：

  1. 清空 OLED 显示屏：

    • 每次切换表情前，调用 OLED_Clear() 将整个屏幕置空，防止残留的像素影响显示。

     2.根据 Face_Mode 的值选择相应的表情图像：

  1. 将选定表情图像显示到屏幕上：

    • 调用 OLED_ShowImage(0, 0, 128, 64, Face_X) 将图像数据加载到显存。
    • 使用 OLED_Update() 确保显存中的数据同步到 OLED 屏幕。

这就是所有模块的概述分析。

明天在整体讲解一下我的理解。

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