51 软件模拟SPI驱动OLED
前言：
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1.OLED简介
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。
OLED显示技术具有自发光的特性，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板，当有电流通过时，这些有机材料就会发光，而且OLED显示屏幕可视角度大，并且能够节省电能。
2.OLED模块简介
本文采用中景园的 0.96 寸的OLED显示模块。原理图如下:
2.1模块特点：
1）0.96 寸 OLED 有黄蓝，白，蓝三种颜色可选；其中黄蓝是屏上 1/4 部分为黄光，下 3/4 为蓝；而且是固定区域显示固定颜色，颜色和显示区域均不能修改；白光则为纯白，也就是黑底白字；蓝色则为纯蓝，也就是黑底蓝字。
2）分辨率为 128*64；
3）多种接口方式；OLED 裸屏总共种接口包括：6800、8080 两种并行接口方式、3 线或 4 线的串行 SPI 接口方式、 IIC 接口方式（只需要 2 根线就可以控制 OLED 了），这五种接口是通过屏上的 BS0~BS2 来配置的。
2.2模块接口：
| 接口 | 功能 |
|---|---|
| GND | 电源地 |
| VCC | 电源正（3～5.5V） |
| D0 | OLED 的 D0 脚，在 SPI 和 IIC 通信中为时钟管脚 |
| D1 | OLED 的 D1 脚，在 SPI 和 IIC 通信中为数据管脚 |
| RES | OLED 的 RES#脚，用来复位（低电平复位） |
| DC | OLED 的 D/C#E 脚，数据和命令控制管脚 |
| CS | OLED 的 CS#脚，片选管脚 |
2.3 OLED 驱动 IC：
本屏所用的驱动 IC 为 SSD1306；其具有内部升压功能；所以在设计的时候不需要再专一设计升压电路；屏也可以选用外部升压，。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。
2.4 OLED 驱动方式：
此模块支持四线 SPI、三线 SPI、IIC 接口和 6800、8080 并口方式，模块的通信接口是通过 BS0,BS1,BS2 三个管脚来配置。
2.5 SSD1306的命令
**0X81：**设置对比度。包含两个字节，第一个0X81为命令，随后发送的一个字节为要设置的对比度的值。这个值设置得越大屏幕就越亮。
0XAE,0XAF： 0XAE为关闭显示命令；0XAF为开启显示命令。
0X8D：包含2个字节，第一个为命令字，第二个为设置值，第二个字节的BIT2表示电荷泵的开关状态，该位为1，则开启电荷泵，为0则关闭。在模块初始化的时候，这个必须要开启，否则是看不到屏幕显示的。
命令0XB0~B7：用于设置页地址，其低三位的值对应着GRAM的页地址。
**0X00~0X0F：**用于设置显示时的起始列地址低四位。
**0X10~0X1F：**用于设置显示时的起始列地址高四位。
3.实现程序
3.1 模拟SPI
时序：
对应时序图实现程序：
程序：
sbit OLED_SCL=P3^0;//时钟 D0(SCLK)
sbit OLED_SDIN=P3^1;//D1（MOSI） 数据
sbit OLED_RST =P3^2;//复位
sbit OLED_DC =P3^3;//数据/命令控制
sbit OLED_CS=P3^4; //片选
//Function:向OLED设备写入一个字节
//Input:dat:写入的数据/命令;cmd:写入的是数据或命令判断
//cmd=0:写入命令;cmd=1:写入数据(DC为高:数据;DC为低:命令)
//Output:无
//Return:无
//Others:无
void Spi_Write_Byte(uchar dat,uchar cmd)
{
uchar len;
if(cmd)
OLED_DC = 1;
else
OLED_DC = 0;
OLED_CS = 0;
for(len=0;len<8;len++)
{
OLED_SCL = 0;//低电平开始采样数据
if(dat&0x80)
OLED_SDIN = 1;
else
OLED_SDIN = 0;
OLED_SCL = 1;
dat = dat<<1;
}
OLED_CS = 1;
OLED_DC = 1;
}
显示部分实现：
#include "oled_display.h"
#include "oled_font.h"
//Function:设置显示坐标
//Input:x:横坐标;y:纵坐标
//Output:无
//Return:无
//Others:无
void OLED_Set_Pos(uchar x,uchar y)
{
Spi_Write_Byte(0xb0+y,OLED_CMD);//列偏移
Spi_Write_Byte(((x&0xf0)>>4)|0x10,OLED_CMD);//行高四位地址
Spi_Write_Byte((x&0x0f)|0X01,OLED_CMD);//行低四位地址
}
//Function:开启OLED显示
//Input:无
//Output:无
//Return:无
//Others:无
void OLED_Display_On(void)
{
Spi_Write_Byte(0X8D,OLED_CMD);//设置DCDC
Spi_Write_Byte(0X14,OLED_CMD);//打开DCDC
Spi_Write_Byte(0XAF,OLED_CMD);//打开OLED
}
//Function:关闭OLED显示
//Input:无
//Output:无
//Return:无
//Others:无
void OLED_Display_Off(void)
{
Spi_Write_Byte(0X8D,OLED_CMD);//设置DCDC
Spi_Write_Byte(0X10,OLED_CMD);//关闭DCDC
Spi_Write_Byte(0XAE,OLED_CMD);//关闭OLED
}
//Function:清屏
//Input:无
//Output:无
//Return:无
//Others:无
void OLED_Display_Clear(void)
{
uchar page,len;
for(page=0;page<8;page++)
{
Spi_Write_Byte(0xB0+page,OLED_CMD);//设置页地址(0--7)
Spi_Write_Byte(0X00,OLED_CMD);//设置显示位置—列低地址
Spi_Write_Byte(0X10,OLED_CMD); //设置显示位置—列高地址
for(len=0;len<128;len++)
Spi_Write_Byte(0,OLED_DATA);//写入0;屏熄灭
}
}
//Function:在指定位置显示一个字符,包括部分字符
//x:0~127;y:0~63;size:选择字体 16/12
//Input:x：横坐标;y:纵坐标;str:显示的字符
//Output:无
//Return:无
//Others:无
void OLED_Display_Onechar(uchar x,uchar y,uchar str)
{
uchar i=0,ret=0;
//ret = str -32;
ret = str - ' ';//得到偏移后的值,对ASCLL码进行一个减法.即在二维数组里找它的位置
if(x>Max_Column-1)
{
x = 0;
y = y + 2;//针对16号的字符
}
if(SIZE == 16 )
{
OLED_Set_Pos(x,y);
//16的字体分成两部分写入
for(i=0;i<8;i++)
Spi_Write_Byte(F8X16[ret*16+i],OLED_DATA);
OLED_Set_Pos(x,y+1);
for(i=0;i<8;i++)
Spi_Write_Byte(F8X16[ret*16+i+8],OLED_DATA);
}
else{
OLED_Set_Pos(x,y+1);
for(i=0;i<6;i++)
Spi_Write_Byte(F6x8[ret][i],OLED_DATA);
}
}
//Function:显示字符串
//Input:x：横坐标;y:纵坐标;str:显示的字符串
//Output:无
//Return:无
//Others:无
void OLED_Display_String(uchar x,uchar y,uchar *str)
{
uchar i=0;
while(str[i]!='\0')
{
OLED_Display_Onechar(x,y,str[i]);
x += 8;
if(x>120)
{
x = 0;
y += 2;
}
i++;
}
}
//Function:显示中文
//Input:x：横坐标;y:纵坐标;no:显示的字的序号
//Output:无
//Return:无
//Others:无
void OLED_Display_Chinese(uchar x,uchar y,uchar no)
{
uchar ch,addr=0;
OLED_Set_Pos(x,y);
for(ch=0;ch<16;ch++)//数组行列寻址
{
Spi_Write_Byte(TEST[2*no][ch],OLED_DATA);
addr += 1;
}
OLED_Set_Pos(x,y+1);
for(ch=0;ch<16;ch++)
{
Spi_Write_Byte(TEST[2*no+1][ch],OLED_DATA);
addr += 1;
}
}
//Function:显示图片
//Input:x0,x1：横坐标;y0,y1:纵坐标;BMP:显示的图片
//注意：y1<8,页寻址模式
//Output:无
//Return:无
//Others:无
void OLED_Display_Picture(uchar x0,uchar y0,uchar x1,uchar y1,uchar BMP[])
{
uchar x,y;
uint i=0;
if(y1%8==0)
y = y1 / 8;
else
y = y1 /8 + 1;
for(y=y0;y<y1;y++)
{
OLED_Set_Pos(x0,y);
for(x=x0;x<x1;x++)
{
Spi_Write_Byte(BMP[i++],OLED_DATA);
}
}
}
//计算m的n次方
uint OLED_Pow(uchar m,uchar n)
{
uint ret = 1;
while(n--)
ret *= m;
return ret;
}
//Function:显示数字
//Input:x：横坐标;1:纵坐标;num:显示的数字：len：数字长度;size_num:数字字体
//Output:无
//Return:无
//Others:无
void OLED_Display_Num(uchar x,uchar y,uint num,uchar len,uchar size_num)
{
uchar t,temp;
uchar enshow = 0;
for(t=0;t<len;t++)
{
temp = (num/OLED_Pow(10,len-t-1))%10;//把显示的数字一位一位取出来
if(enshow==0&&t<(len-1))
{
if(temp==0)
{
OLED_Display_Onechar(x+(size_num/2)*t,y,' ');
continue;
}
else
enshow = 1;
}
OLED_Display_Onechar(x+(size_num/2)*t,y,temp+'0');
}
}
//初始化SSD1306
void OLED_Init(void)
{
OLED_RST = 1;
delay_ms(200);
OLED_RST = 0;
delay_ms(200);
OLED_RST = 1;
Spi_Write_Byte(0xAE,OLED_CMD);//关闭OLED
Spi_Write_Byte(0x00,OLED_CMD);//设置列低位地址
Spi_Write_Byte(0x10,OLED_CMD);//设置列高位地址
Spi_Write_Byte(0x40,OLED_CMD);//设置起始行地址及映射RAM显示起始行 (0x00~0x3F)
Spi_Write_Byte(0x81,OLED_CMD);//对比度设置
Spi_Write_Byte(0xCF,OLED_CMD); // Set SEG Output Current Brightness
Spi_Write_Byte(0xA1,OLED_CMD);//--Set SEG/Column Mapping 0xa0左右反置 0xa1正常
Spi_Write_Byte(0xC8,OLED_CMD);//Set COM/Row Scan Direction 0xc0上下反置 0xc8正常
Spi_Write_Byte(0xA6,OLED_CMD);//设置显示方式;bit0:1,反相显示;0,正常显示
Spi_Write_Byte(0xA8,OLED_CMD);//设置驱动路数(1 to 64)
Spi_Write_Byte(0x3f,OLED_CMD);//--1/64 duty
Spi_Write_Byte(0xD3,OLED_CMD);//-设置显示偏移(0x00~0x3F)
Spi_Write_Byte(0x00,OLED_CMD);//-not offset
Spi_Write_Byte(0xd5,OLED_CMD);//--set display clock divide ratio/oscillator frequency
Spi_Write_Byte(0x80,OLED_CMD);//--set divide ratio, Set Clock as 100 Frames/Sec
Spi_Write_Byte(0xD9,OLED_CMD);//--set pre-charge period
Spi_Write_Byte(0xF1,OLED_CMD);//Set Pre-Charge as 15 Clocks & Discharge as 1 Clock
Spi_Write_Byte(0xDA,OLED_CMD);//--set com pins hardware configuration
Spi_Write_Byte(0x12,OLED_CMD);
Spi_Write_Byte(0xDB,OLED_CMD);//--set vcomh
Spi_Write_Byte(0x40,OLED_CMD);//Set VCOM Deselect Level
Spi_Write_Byte(0x20,OLED_CMD);//设置页地址模式(0x00/0x01/0x02)
Spi_Write_Byte(0x02,OLED_CMD);//
Spi_Write_Byte(0x8D,OLED_CMD);//--set Charge Pump enable/disable
Spi_Write_Byte(0x14,OLED_CMD);//--set(0x10) disable
Spi_Write_Byte(0xA4,OLED_CMD);//禁用显示开启;bit0:1,开启;0,关闭;(白屏/黑屏)(0xa4/0xa5)
Spi_Write_Byte(0xA6,OLED_CMD);// 不使用反向显示 (0xa6/a7)
Spi_Write_Byte(0xAF,OLED_CMD);//打开显示
Spi_Write_Byte(0xAF,OLED_CMD); /*display ON*/
OLED_Display_Clear();
OLED_Set_Pos(0,0);
}
断断续续总算写完了，欢迎大家积极讨论，互相学习。