一、概述
1.1 OLED 显示屏简介
OLED(Organic Light - Emitting Diode)即有机发光二极管,与传统的 LCD 显示屏相比,OLED 具有自发光、视角广、响应速度快、对比度高、功耗低等优点。在嵌入式系统中,OLED 显示屏常被用于显示系统状态信息、图形界面等。
1.2 STM32F407 与 HAL 库
STM32F407 是意法半导体(ST)推出的一款高性能 32 位微控制器,基于 ARM Cortex - M4 内核,具有丰富的外设资源和强大的处理能力。HAL(Hardware Abstraction Layer)库是 ST 为 STM32 系列微控制器提供的硬件抽象层,它简化了开发流程,提高了代码的可移植性。
1.3 通信接口
OLED 显示屏通常支持多种通信接口,本文主要介绍 8080 并行接口和 IIC(Inter - Integrated Circuit)串行接口的驱动实现。8080 接口通信速度快,适合显示大数据量的图像;IIC 接口则具有引脚少、布线简单的优点,适用于对引脚资源要求较高的场景。
二、硬件连接
2.1 8080 接口连接
当使用 8080 接口连接 OLED 显示屏和 STM32F407 时,一般需要以下引脚:
引脚功能 | STM32F407 引脚 |
---|---|
数据总线(D0 - D7) | 任意 8 个 GPIO 引脚 |
命令 / 数据选择(DC) | 一个 GPIO 引脚 |
写信号(WR) | 一个 GPIO 引脚 |
片选信号(CS) | 一个 GPIO 引脚 |
复位信号(RST) | 一个 GPIO 引脚 |
2.2 IIC 接口连接
使用 IIC 接口连接时,需要连接两根线:
引脚功能 | STM32F407 引脚 |
---|---|
SDA(数据线) | I2C 的 SDA 引脚 |
SCL(时钟线) | I2C 的 SCL 引脚 |
同时,还需要一个复位引脚(RST)用于复位 OLED 显示屏。
三、HAL 库配置
3.1 开发环境搭建
使用 STM32CubeMX 进行硬件配置和代码生成,然后在 Keil MDK 或者 STM32CubeIDE 中进行代码开发和调试。
3.2 8080 接口配置
在 STM32CubeMX 中,将用于连接 OLED 的 GPIO 引脚配置为输出模式。对于数据总线引脚,设置为推挽输出;对于控制信号引脚(DC、WR、CS、RST),同样设置为推挽输出。
3.3 IIC 接口配置
在 STM32CubeMX 中,选择相应的 I2C 外设(如 I2C1),配置为标准模式,时钟频率设置为合适的值(如 100kHz)。同时,将连接 SDA 和 SCL 的 GPIO 引脚配置为 I2C 功能。
四、8080 接口驱动实现(可参考光子物联的OLED驱动)
零基础国产GD32单片机编程入门(五)OLED显示及实战含源码_gd32 oled-CSDN博客
4.1 初始化函数
//初始化SSD1306
void OLED_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8;//配置管脚为输出
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9;//配置管脚为输出
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_10|GPIO_PIN_14;//配置管脚为输出
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStruct);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_SET);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_10|GPIO_PIN_14, GPIO_PIN_SET);
HAL_Delay(100);
OLED_WR_Byte(0xAE,OLED_CMD);//--turn off oled panel
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);//---set low column address
OLED_WR_Byte(0x10,OLED_CMD);//---set high column address
OLED_WR_Byte(0x40,OLED_CMD);//--set start line address Set Mapping RAM Display Start Line (0x00~0x3F)
OLED_WR_Byte(0x81,OLED_CMD);//--set contrast control register
OLED_WR_Byte(0xCF,OLED_CMD); // Set SEG Output Current Brightness
OLED_WR_Byte(0xA1,OLED_CMD);//--Set SEG/Column Mapping 0xa0左右反置 0xa1正常
OLED_WR_Byte(0xC8,OLED_CMD);//Set COM/Row Scan Direction 0xc0上下反置 0xc8正常
OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD);//--set normal display
OLED_WR_Byte(0xA8,OLED_CMD);//--set multiplex ratio(1 to 64)
OLED_WR_Byte(0x3f,OLED_CMD);//--1/64 duty
OLED_WR_Byte(0xD3,OLED_CMD);//-set display offset Shift Mapping RAM Counter (0x00~0x3F)
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);//-not offset
OLED_WR_Byte(0xd5,OLED_CMD);//--set display clock divide ratio/oscillator frequency
OLED_WR_Byte(0xF0,OLED_CMD);//--set divide ratio, Set Clock as 100 Frames/Sec
OLED_WR_Byte(0xD9,OLED_CMD);//--set pre-charge period
OLED_WR_Byte(0xF1,OLED_CMD);//Set Pre-Charge as 15 Clocks & Discharge as 1 Clock
OLED_WR_Byte(0xDA,OLED_CMD);//--set com pins hardware configuration
OLED_WR_Byte(0x12,OLED_CMD);
OLED_WR_Byte(0xDB,OLED_CMD);//--set vcomh
OLED_WR_Byte(0x40,OLED_CMD);//Set VCOM Deselect Level
OLED_WR_Byte(0x20,OLED_CMD);//-Set Page Addressing Mode (0x00/0x01/0x02)
OLED_WR_Byte(0x02,OLED_CMD);//
OLED_WR_Byte(0x8D,OLED_CMD);//--set Charge Pump enable/disable
OLED_WR_Byte(0x14,OLED_CMD);//--set(0x10) disable
OLED_WR_Byte(0xA4,OLED_CMD);// Disable Entire Display On (0xa4/0xa5)
OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD);// Disable Inverse Display On (0xa6/a7)
OLED_WR_Byte(0xAF,OLED_CMD);//--turn on oled panel
OLED_WR_Byte(0xAF,OLED_CMD); /*display ON*/
OLED_Clear();
OLED_Set_Pos(0,0);
}
4.2 写命令和写数据函数
//向SSD1106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;
if(cmd)
OLED_DC_Set();
else
OLED_DC_Clr();
OLED_CS_Clr();
for(i=0;i<8;i++)
{
OLED_SCLK_Clr();
if(dat&0x80)
OLED_SDIN_Set();
else
OLED_SDIN_Clr();
OLED_SCLK_Set();
dat<<=1;
}
OLED_CS_Set();
OLED_DC_Set();
}
4.3 各种显示驱动函数
//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)
{
unsigned char c=0,i=0;
c=chr-' ';//得到偏移后的值
if(x>Max_Column-1){x=0;y=y+2;}
if(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+1);
for(i=0;i<6;i++)
OLED_WR_Byte(F6x8[c][i],OLED_DATA);
}
}
//m^n函数
u32 oled_pow(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(0~4294967295);
void OLED_ShowNum(u8 x,u8 y,u32 num,u8 len,u8 size)
{
u8 t,temp;
u8 enshow=0;
for(t=0;t<len;t++)
{
temp=(num/oled_pow(10,len-t-1))%10;
if(enshow==0&&t<(len-1))
{
if(temp==0)
{
OLED_ShowChar(x+(size/2)*t,y,' ');
continue;
}else enshow=1;
}
OLED_ShowChar(x+(size/2)*t,y,temp+'0');
}
}
//显示一个字符号串
void OLED_ShowString(u8 x,u8 y,u8 *chr)
{
unsigned char j=0;
while (chr[j]!='\0')
{ OLED_ShowChar(x,y,chr[j]);
x+=8;
if(x>120){x=0;y+=2;}
j++;
}
}
//显示汉字
void OLED_ShowCHinese(u8 x,u8 y,u8 no)
{
u8 t,adder=0;
OLED_Set_Pos(x,y);
for(t=0;t<16;t++)
{
OLED_WR_Byte(Hzk[2*no][t],OLED_DATA);
adder+=1;
}
OLED_Set_Pos(x,y+1);
for(t=0;t<16;t++)
{
OLED_WR_Byte(Hzk[2*no+1][t],OLED_DATA);
adder+=1;
}
}
取模软件下载地址:字模软件(ATK-XFONT) 版本:v2.0.3 — 正点原子资料下载中心 1.0.0 文档
五、IIC 接口驱动实现
5.1 IIC 通信基础
IIC 是一种串行通信协议,使用两根线(SDA 和 SCL)进行数据传输。在 STM32F407 中,可以使用 HAL 库提供的 I2C 函数进行通信。
5.2 初始化函数
#include "stm32f4xx_hal.h"
// 定义I2C句柄
extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;
// OLED I2C地址
#define OLED_I2C_ADDR 0x78
// 初始化OLED
void OLED_Init_I2C(void)
{
// 复位OLED
HAL_GPIO_WritePin(OLED_RST_PORT, OLED_RST_PIN, GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay(100);
HAL_GPIO_WritePin(OLED_RST_PORT, OLED_RST_PIN, GPIO_PIN_SET);
HAL_Delay(100);
// 发送初始化命令
OLED_WriteCmd_I2C(0xAE); // 关闭显示
OLED_WriteCmd_I2C(0xD5); // 设置时钟分频因子
OLED_WriteCmd_I2C(0x80);
// 其他初始化命令...
OLED_WriteCmd_I2C(0xAF); // 开启显示
}
5.3 写命令和写数据函数
// 写命令(I2C)
void OLED_WriteCmd_I2C(uint8_t cmd)
{
uint8_t data[2] = {0x00, cmd}; // 0x00表示写命令
HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, OLED_I2C_ADDR, data, 2, 100);
}
// 写数据(I2C)
void OLED_WriteData_I2C(uint8_t data)
{
uint8_t data_to_send[2] = {0x40, data}; // 0x40表示写数据
HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, OLED_I2C_ADDR, data_to_send, 2, 100);
}
代码解释
8080 接口代码
OLED_Init
函数:对 OLED 进行复位操作,并发送一系列初始化命令来开启显示。OLED_WriteCmd
函数:用于向 OLED 发送命令,通过控制 DC 引脚为低电平来指示写入的是命令。OLED_WriteData
函数:用于向 OLED 发送数据,通过控制 DC 引脚为高电平来指示写入的是数据。OLED_ShowChar
函数:在指定位置显示字符,通过调用OLED_WriteData
函数将字符的点阵数据写入 OLED。
IIC 接口代码
OLED_Init_I2C
函数:同样对 OLED 进行复位操作,并通过 I2C 接口发送初始化命令。OLED_WriteCmd_I2C
函数:使用 HAL 库的HAL_I2C_Master_Transmit
函数向 OLED 发送命令。OLED_WriteData_I2C
函数:使用HAL_I2C_Master_Transmit
函数向 OLED 发送数据。OLED_ShowChar_I2C
函数:在指定位置显示字符,通过调用OLED_WriteData_I2C
函数将字符的点阵数据写入 OLED。
六、代码优化与调试
6.1 代码优化
- 减少重复代码:将一些通用的操作封装成函数,如延时函数、引脚操作函数等。
- 优化数据传输:在 8080 接口中,可以考虑使用 DMA(Direct Memory Access)进行数据传输,提高传输效率。
6.2 调试技巧
- 使用调试工具:利用 STM32CubeIDE 或 Keil MDK 的调试功能,单步执行代码,观察变量的值和程序的执行流程。
- 添加调试信息:在关键位置添加打印语句,输出调试信息,帮助定位问题。
七、总结
通过本文的介绍,你可以基于 STM32F407 HAL 库实现 OLED 显示屏的 8080 接口和 IIC 接口驱动。8080 接口适合对通信速度要求较高的场景,而 IIC 接口则更适合引脚资源有限的情况。在实际开发中,可以根据具体需求选择合适的通信接口。