浅谈LCD、OLED、TFT取模及其程序开发的算法取舍
做任何电子产品，必然有人机交互的部分，对于开发人员而已，可能性只需要一个简单的串口就可以完成产品所有功能上的开发，但是产品推广后期必然会加入一些显示器件，最常用的就是LCD、OLED、TFT（可能还有一些，毕竟天外有天），这里罗列出本人所使用过的一些显示器件，并对这些显示器件的开发小工具及其算法简单的进行说明（个人的理解，可能会有偏差）。
本文以OLED12864为硬件平台，以取模软件PCtoLCD2002为软件平台，分析逐列式、逐行式、列行式、行列式四种取模方式及其算法以及算法的选择。（算法主要针对16X16像素汉字，但亦可稍作修改移植运用到写16X8像素字符或图片显示）（为便于理解，算法没做太多优化）
一、常用的显示器件：（介绍最常见的6种）
（1）LCD1602（单片机初学者最熟悉不过的型号，实际上LCD1602也可以显示中文，但是效果不是很好，这里不再详细说明）
（2）LCD2004（每行可显示20个字符，共4行，操作方法和LCD1602几乎相同，只是把LCD1602的80字节的内存数据全部显示出来而已）
（3）NOKIA5110（SPI协议，可显示中文）
（4）LCD12864（又分为有字库液晶12864和无字库液晶12864，但是都可以显示中文）
（5）OLED12864（和LCD12864类似，但是其优点更多，未来趋势，本文章的实验硬件平台）
（6）TFT液晶屏（暂无图片）
二、常用的液晶屏取模软件
（1）《Image2Lcd 2.9(破解版)》 下载链接：http://pan.baidu.com/s/1mg9ZFAw
Image2Lcd 界面：
对于这个软件，本人目前没有使用过，所以暂时没有发言权，如果有使用过的朋友，希望可以不吝赐教。
（2）《zimoV2.2》 下载链接：http://pan.baidu.com/s/1qWuYy8s
zimoV2.2界面：
（3）《LcmSim LcmZimo TakeDotLib 组合软件》 下载链接：http://pan.baidu.com/s/1gd2csP9
LcmSim 界面：
LcmZimo界面：
TakeDotLib界面：
（4） 《PCtoLCD2002》 （本文章的实验软件平台 ） 下载链接：http://pan.baidu.com/s/1qWKGR16
PCtoLCD2002界面：
三、OLED实验效果演示：
首先，介绍一下我所使用的OLED12864，其驱动为SSD1306，支持以下5中通信模式：
1. IIC通信模式
2. 3线式SPI通信模式
3. 4线式SPI通信模式
4. 6800系列并行通信模式
5. 8080系列并行通信模式
本次实验，我采用IIC通信模式。（实际上不论是哪一种通信模式，区别只是在写命令函数和写数据函数的具体操作不同，所以只需要修改这两个函数，就可以达到移植的目的）
（1）OLED12864显示ASCII值：
（2）OLED12864横向滚屏：
（3）OLED12864纵向滚屏
（4）OLED12864斜向滚屏
（5）OLED12864综合滚屏：
（6)OLED12864画棋盘;
(7)OLED12864画图片
（8）OLED12864反转显示：
四、算法分析
OLED12864内部没有集成字库，所以需要我们自己利用PCtoLCD2002取模软件取出我们需要的文字，然后在程序中对照数据，进行编写程序。在讲解具体算法之前，需要先了解OLED12864的地址结构。蓝色部分表示默认情况下的页和列配置，红色部分是进行页和列的重映射后的情况页地址和列地址。
正因为OLED12864可以进行页地址和列地址的重映射，所以可以做到下图的效果：（实际上很多液晶屏都有这种特性）
（默认情况：上图Figure8-13中的蓝色部分配置时显示文字）
（重映射情况：上图Figure8-13中的红色部分配置时显示文字）
另外，
OLED12864的三种地址模式，分别是：页地址模式、水平地址模式、垂直地址模式。（默认页地址模式）
（1）页地址模式
在页地址模式中，当RAM数据被读取或者写入后，列地址指针自动加一。如果列地址指针到达本页的最后一列后，再增加一则回到本页的第一个Column0列地址，而页地址指针不变（还在本页）。用户需要设置新的一页的第一列地址然后再去写RAM数据。如下图所示：
（2）水平地址模式：
在水平地址模式下，当RAM被读取或者写入后，列地址指针增一，当列地址到达本页的最后一个地址时，再增加一则列地址变为Column0，但页地址同时也会增加一。当列地址和页地址都到达最后时，再增加一则列地址和页地址都会跳转到最开始的位置，即Column0和Page0.
（3）垂直地址模式：
在垂直地址模式下，当RAM被读取或者写入后，页地址自动增加一，如果页地址到达Page7，再增加一会变为Page0，同时列地址加一。当页地址和列地址都到达最后，再增加一就会变为Page0和Column0.
以上主要以OLED12864入手，讲解了其内部的地址模式，尽管其他的显示模块和OLED12864的模式会有不同之处，但是主要思路是相似。下面结合PCtoLCD2002来讲解具体算法。取模软件PCtoLCD2002有四种取模方式，如下图红色部分所示（蓝色部分默认即可），
（1）逐列式
逐列式取模过程如图所示：
逐列式程序控制书写过程：
逐列式其算法思路是：
（1）确定地址（页地址和列地址）
（2）写数据
（3）页地址加一
（4）写数据
（5）返回步骤1所处的页地址（列地址指针自动加一，无需程序控制）
（6）上面步骤1~5重复16次，完成16X16像素汉字书写。
算法如下：
/*逐列式*/
for(j=0;j<16; j++)
{
OLED12864_SetPosition(startPage,columnAddress+j);
OLED12864_WriteData(Font16x16[addre++]);
OLED12864_SetPosition(startPage + 1 , columnAddress+j);
OLED12864_WriteData(Font16x16[addre++]);
}
（2）逐行式： （必须“打碎”数据，取模软件取出的数据不能直接运用，而是需要数据重组操作，原因可参照下面两图）
（1）确定地址（页地址和列地址），准备写16x16汉字的上半部分；
（2）设一个变量N为0；
（3）找到汉字对应的字模位置，然后将其后第0个(起始位置本身)、第2个、第4个、第6个、第8个、第10个、第12个、第14个数据的BitN（第一次为Bit0，以后依次类推）提取出来，重组成一个数据（低位在前）；
（4）写入重组的数据（列地址指针自动加一，无需程序控制）；（5）N自加1，为下一个数据重组做准备，返回步骤3，重复操作8次后，完成汉字左上部分书写，转向步骤6；
（6）变量N重新赋值0；
（7）此时字模起始位置的第2、4、6、8、10、12、14字节数据已经被利用完，需要转为利用字模起始位置后的第1、3、5、7、9、11、13、1字节重组数据，方法类似于步骤3，具体如下：找到汉字对应的字模位置，然后将其后第1个、第3个、第5个、第7个、第9个、第11个、第13个、第15个数据的BitN（第一位为Bit0，以后依次类推）提取出来，重组成一个数据（低位在前）；
（8）写入重组数据（列地址自动加一，无需程序控制）；
（9）N自动加1，为下一次的数据做准备，返回步骤7，重复8次，完成汉字右上部分书写，整体上完成汉字上半部分书写，转向步骤（10）；
（10）页地址加1，准备写16x16汉字的下半部分；
（11）变量N重新赋值0；
（12）找到汉字对应的字模位置，然后将其后第16个、第17个、第18个、第19个、第20个、第21个、第22个、第23个数据的BitN（第一位为Bit0，以后依次类推）提取出来，重组成一个数据（低位在前）；
（13）写入重组的数据（列地址指针自动加一，无需程序控制）；
（14）N自加1，为下一个数据重组做准备，返回步骤12，重复操作8次后，完成汉字左下部分书写，转向步骤15；
（15）变量N重新赋值0；
（16）找到汉字对应的字模位置，然后将其后第24个、第25个、第26个、第27个、第28个、第29个、第30个、第31个数据的BitN（第一位为Bit0，以后依次类推）提取出来，重组成一个数据（低位在前）；
（17）写入重组的数据（列地址指针自动加一，无需程序控制）；
（18）N自加1，为下一个数据重组做准备，返回步骤16，重复操作8次后完成汉字右下部分书写，整体上完成了16x16汉
/*逐行式*/
UB8 temp ;
OLED12864_SetPosition(startPage,columnAddress);
for(j=0;j<8 ;j++)
{
temp =(((Font16x16[addre+0]&(0x01<>j)<<0) | (((Font16x16[addre+2]&(0x01<>j)<<1) |(((Font16x16[addre+4]&(0x01<>j)<<2) | \
(((Font16x16[addre+6]&(0x01<>j)<<3) | (((Font16x16[addre+8]&(0x01<>j)<<4) |(((Font16x16[addre+10]&(0x01<>j)<<5) | \
(((Font16x16[addre+12]&(0x01<>j)<<6) | (((Font16x16[addre+14]&(0x01<>j)<<7) ;
OLED12864_WriteData(temp);
}
++addre;
for(j=0;j<8 ;j++)
{
temp =(((Font16x16[addre+0]&(0x01<>j)<<0) | (((Font16x16[addre+2]&(0x01<>j)<<1) |(((Font16x16[addre+4]&(0x01<>j)<<2) | \
(((Font16x16[addre+6]&(0x01<>j)<<3) | (((Font16x16[addre+8]&(0x01<>j)<<4) |(((Font16x16[addre+10]&(0x01<>j)<<5) | \
(((Font16x16[addre+12]&(0x01<>j)<<6) | (((Font16x16[addre+14]&(0x01<>j)<<7) ;
OLED12864_WriteData(temp);
}
addre += 15;
OLED12864_SetPosition(startPage+1,columnAddress);
for(j=0;j<8 ;j++)
{
temp =(((Font16x16[addre+0]&(0x01<>j)<<0) | (((Font16x16[addre+2]&(0x01<>j)<<1) |(((Font16x16[addre+4]&(0x01<>j)<<2) | \
(((Font16x16[addre+6]&(0x01<>j)<<3) | (((Font16x16[addre+8]&(0x01<>j)<<4) |(((Font16x16[addre+10]&(0x01<>j)<<5) | \
(((Font16x16[addre+12]&(0x01<>j)<<6) | (((Font16x16[addre+14]&(0x01<>j)<<7) ;
OLED12864_WriteData(temp);
}
++addre;
for(j=0;j<8 ;j++)
{
temp =(((Font16x16[addre+0]&(0x01<>j)<<0) | (((Font16x16[addre+2]&(0x01<>j)<<1) |(((Font16x16[addre+4]&(0x01<>j)<<2) | \
(((Font16x16[addre+6]&(0x01<>j)<<3) | (((Font16x16[addre+8]&(0x01<>j)<<4) |(((Font16x16[addre+10]&(0x01<>j)<<5) | \
(((Font16x16[addre+12]&(0x01<>j)<<6) | (((Font16x16[addre+14]&(0x01<>j)<<7) ;
OLED12864_WriteData(temp);
} 已知OLED12864具有以下的结构：在每一页中，从最上面一行到最下面一行是一组数据，上面的为低位，下面的为高位。蓝色为书写方式，这是由OLED12864硬件决定的，但是红色是我们利用取模软件取模的时候的方向，所以取模的数据是不能够直接利用的，而是需要“打碎”重组数据的。
（3）列行式
列行式取模过程如图所示：
列行式程序控制书写过程如图所示：
列行式算法思路是：
（1）确定地址（页地址和列地址） ；
（2）写数据（列地址自动加一，无需程序控制）；
（3）重复步骤（2）共16次，完成16x16汉字上半部分书写 ；
（4）重新设置地址，页地址加1，列地址恢复步骤（1）时的列地址
（5）重复步骤步骤（4）共16次，完成16x16汉字下半部分
/*列行式*/
OLED12864_SetPosition(startPage,columnAddress);
for(j=0;j<16; j++)
{
OLED12864_WriteData(Font16x16[addre++]);
}
OLED12864_SetPosition(startPage+1,columnAddress);
for(j=0;j<16; j++)
{
OLED12864_WriteData(Font16x16[addre++]);
}
（4）行列式 （必须“打碎”数据，取模软件取出的数据不能直接运用，而是需要数据重组操作，原因可参照下面两图）
行列式取模过程如图所示：
行列式程序控制书写过程如图所示：
行列式算法思路是：
（1）确定地址（页地址和列地址），准备写16x16汉字的左上半部分；
（2）设一个变量N为0；
（3）找到汉字对应的字模位置，然后将其后第0个(起始位置本身)、第1个、第2个、第3个、第4个、第5个、第6个、第7个数据的BitN（第一次为Bit0，以后依次类推）提取出来，重组成一个数据（低位在前）；
（4）写入重组的数据（列地址指针自动加一，无需程序控制）；
（5）N自加1，为下一个数据重组做准备，返回步骤3，重复操作8次后，完成汉字左上部分书写，转向步骤6；
（6）变量N重新赋值0；
（7）页地址加1，列地址和步骤1列地址相同，准备写16x16汉字的左下半部分；
（8）变量N重新赋值0； （9）找到汉字对应的字模位置，然后将其后第8个、第9个、第10个、第11个、第12个、第13个、第14个、第15个数据的BitN（第一位为Bit0，以后依次类推）提取出来，重组成一个数据（低位在前）；
（10）写入重组的数据（列地址指针自动加一，无需程序控制）；
（11）N自加1，为下一个数据重组做准备，返回步骤9，重复操作8次后，完成汉字左下部分书写，转向步骤12；
（12）变量N重新赋值0；
（13）设置地址，页地址和步骤1的页地址相同，列地址为步骤1列地址加上8 ；
（14）变量N重新赋值0； （15）找到汉字对应的字模位置，然后将其后第16个、第17个、第18个、第19个、第20个、第21个、第22个、第23个数据的BitN（第一位为Bit0，以后依次类推）提取出来，重组成一个数据（低位在前）；
（16）写入重组的数据（列地址指针自动加一，无需程序控制）；
（17）N自加1，为下一个数据重组做准备，返回步骤15，重复操作8次后，完成汉字右上部分书写，转向步骤18；
（18）页地址加1，列地址和步骤13相同，即步骤1的列地址加上8.
（19）N重新赋值为0 （20）找到汉字对应的字模位置，然后将其后第24个、第25个、第26个、第27个、第28个、第28个、第30个、第31个数据的BitN（第一位为Bit0，以后依次类推）提取出来，重组成一个数据（低位在前）；
（21）写入重组的数据（列地址指针自动加一，无需程序控制）；
（22）N自加1，为下一个数据重组做准备，返回步骤20，重复操作8次后，完成汉字右下部分书写，完成。
/*行列式*/
UB8 temp ;
OLED12864_SetPosition(startPage,columnAddress);
for(j=0;j<8; j++)
{
temp = (((Font16x16[addre+0]&(0x01<>j)<<0) | (((Font16x16[addre+1]&(0x01<>j)<<1) |(((Font16x16[addre+2]&(0x01<>j)<<2) | \
(((Font16x16[addre+3]&(0x01<>j)<<3) | (((Font16x16[addre+4]&(0x01<>j)<<4) |(((Font16x16[addre+5]&(0x01<>j)<<5) | \
(((Font16x16[addre+6]&(0x01<>j)<<6) | (((Font16x16[addre+7]&(0x01<>j)<<7);
OLED12864_WriteData(temp) ;
}
OLED12864_SetPosition(startPage+1,columnAddress);
addre +=8 ;
for(j=0;j<8; j++)
{
temp = (((Font16x16[addre+0]&(0x01<>j)<<0) | (((Font16x16[addre+1]&(0x01<>j)<<1) |(((Font16x16[addre+2]&(0x01<>j)<<2) | \
(((Font16x16[addre+3]&(0x01<>j)<<3) | (((Font16x16[addre+4]&(0x01<>j)<<4) |(((Font16x16[addre+5]&(0x01<>j)<<5) | \
(((Font16x16[addre+6]&(0x01<>j)<<6) | (((Font16x16[addre+7]&(0x01<>j)<<7);
OLED12864_WriteData(temp) ;
}
addre +=8 ;
OLED12864_SetPosition(startPage,columnAddress+8);
for(j=0;j<8; j++)
{
temp = (((Font16x16[addre+0]&(0x01<>j)<<0) | (((Font16x16[addre+1]&(0x01<>j)<<1) |(((Font16x16[addre+2]&(0x01<>j)<<2) | \
(((Font16x16[addre+3]&(0x01<>j)<<3) | (((Font16x16[addre+4]&(0x01<>j)<<4) |(((Font16x16[addre+5]&(0x01<>j)<<5) | \
(((Font16x16[addre+6]&(0x01<>j)<<6) | (((Font16x16[addre+7]&(0x01<>j)<<7);
OLED12864_WriteData(temp) ;
}
addre +=8 ;
OLED12864_SetPosition(startPage+1,columnAddress+8);
for(j=0;j<8; j++)
{
temp = (((Font16x16[addre+0]&(0x01<>j)<<0) | (((Font16x16[addre+1]&(0x01<>j)<<1) |(((Font16x16[addre+2]&(0x01<>j)<<2) | \
(((Font16x16[addre+3]&(0x01<>j)<<3) | (((Font16x16[addre+4]&(0x01<>j)<<4) |(((Font16x16[addre+5]&(0x01<>j)<<5) | \
(((Font16x16[addre+6]&(0x01<>j)<<6) | (((Font16x16[addre+7]&(0x01<>j)<<7);
OLED12864_WriteData(temp) ;
} 五、算法分析：（以16x16汉字入手，写16x8字符算法分析需做修改移植运用即可）
各自特点：
（1）逐列式：
不需要进行数据重组，取模软件取出数据直接运用。
写完一字节数据就需要重新设置一次地址，写一个16x16汉字，需要经历32次地址设置 ： 每一列数据书写需要设置2次，共16列。
（2）逐行式：
需要进行数据重组，取模软件取出的数值无法直接运用。
写1个字节数据需要对8个数据进行Bit位数值的提取和重组操作，写完16字节数据需要重新设置一次地址，写一个16x16汉字，需要经历2次地址设置 ： 汉字上半部分的页地址和汉字下半部分的页地址分别设置一次。
（3）列行式：
不需要进行数据重组，取模软件取出数据直接运用。
写完16字节数据需要重新设置一次地址，写一个16x16汉字，需要经历2次地址变换： 汉字上半部分的页地址和汉字下半部分的页地址分别设置一次。（注意这里和逐行式的做法本质上是一样的，只是在于数据是否可以直接运用）
（4）行列式：
需要进行数据重组，取模软件取出的数值无法直接运用。
写1个字节数据需要对8个数据进行Bit位数值的提取和重组操作，写完8个字节数据就需要重新设置一次地址，写一个16x16汉字，需要经历4次地址设置：汉字分为左上部分、左下部分、右上部分、右下部分，共需要设置4次地址
对比：
（1）从数据处理方面看，不进行数据重组，其书写速度上可以更快，因此逐列式和列行式更有优势。
（2）从地址设置方面看，尽量少的程序设置地址，而尽量多的利用硬件自身的列地址自增的性质，这样速度更快，因此逐行式=列行式>行列式>逐列式。
综合以上两个方面的比较，对于显示16x16汉字，列行式是最为突出的算法，不仅直接利用数据无需重组，而且尽量多的利用了其硬件特性，是最好的选择。（注意，这里主要针对16x16像素汉字而言，对于显示字符分析方法类似，对于不同的显示内容，结论也会有所差异，不做解析）