基于 SPI 协议在 0.96 寸 OLED上【平滑显示汉字】及【温湿度数据采集显示】

本文内容：stm32 基于 SPI 协议连接外设 7 针的 0.96 寸 OLED 显示屏显示一些文字或者图画
说明：虽然我是以 stm32 为例，但是文章中的代码有 Arduino、C51、MSP430、RaspberryPI、STM32 这五种例子，可以到文章中下载。

一、SPI 协议简介

• SPI 协议是由摩托罗拉公司提出的通讯协议(Serial Peripheral Interface)，即串行外围设备接口，是一种高速全双工的通信总线。它被广泛地使用在 ADC、LCD 等设备与 MCU 间，要求通讯速率较高的场合。

SPI 物理层

• SPI 通讯设备之间的常用连接方式，如下图：
  
• SPI 通讯使用 3 条总线及片选线，3 条总线分别为 SCK、MOSI、MISO，片选线为 SS 。

SPI 协议层

• SPI 通讯的通讯时序，如下图所示：
  
• 这是一个主机的通讯时序。NSS、SCK、MOSI 信号都由主机控制产生，而 MISO 的信号由从机产生，主机通过该信号线读取从机的数据。MOSI 与 MISO 的信号只在 NSS 为低电平的时候才有效，在 SCK 的每个时钟周期 MOSI 和 MISO 传输一位数据。

更多 SPI 协议讲解请参考 B 站野火视频：https://www.bilibili.com/video/BV1ps411M7Dr?p=33

二、实验过程

1）实验前的准备

硬件——

• 野火 stm32 指南者开发板
• ST-LINK V2 STM8/STM32仿真器编程器
• 0.96寸OLED显示屏模块0.91 1.3寸液晶屏供原理图12864屏 IIC/SPI

软件——

• Keil5 MDK
• 野火串口调试助手——提取码：yf99
• 这里说明一下，如果你的电脑上没有安装 USB 转串口的驱动，需要安装一下，步骤如下:
  1. 提取安装包的链接：https://pan.baidu.com/s/1gLE0pYw_YvismeQz7jCKOw
     提取码：4tj5
  2. 点击 “ 安装 ” ，安装完后弹窗。
     

2）硬件连接

• 根据注释连接管脚。
  
  
• OLED 接入完毕，下面接串口。
• 使用 USB 线连上 USB 转串口，使用杜邦线连接 SWD ，SWD 怎么连呢？继续往下看。
  
• 看板子的背面，这里我们只需要用杜邦线依次连接 SWCLK、GND、SWDIO、3V3 就行了。

说明：
NRST：异步复位脚，重置除了 RTC 的寄存器以及后备存储器的寄存器；
SWCLK：时钟开关；
GND：接地；
SWDIO：输入/输出控制。
3V3：电源。

• 杜邦线的另一端接 ST_LINK ，根据正面提示的引脚来进行接入，如下图：
  
  
• 然后将两个 USB 接口插到电脑上，并打开开关（这样，板子就连通了电脑），之后可以进行程序的烧录。

3）程序烧录

①下载源码

• 这里使用到的程序是运行厂家给出的 Demo 程序，请下载：
  链接：https://pan.baidu.com/s/1HS33ftk3Pb7nWJRhBTLqUw
  提取码：57x8
• 解压缩后，在 1-Demo 下选择相应的项目，这里我选择的是 Demo_STM32 下的 0.96inch_OLED_Demo_STM32F103ZET6_Hardware_4-wire_SPI ，stm32 指南者是 STM32F103VE ，但是没有 VE ，只有 ZE（stm32 霸道的就是 ZE，指南者跟霸道的差不多，所以就选 ZE 就行了）。
• 双击打开 PROJECT 下的工程 OLED.uvprojx 即可。

②Keil 设置

• 由于 Demo 程序是用 J-Link 烧录的，而我是用 ST-Link 烧录，所以需要设置下，其它的烧录方式自行设置。
• 设置烧录方式。
  
• 然后点击 ST-Link 右边的 Settings 设置，将端口设为 SW 。
  
• 按照下图流程操作。
  

③程序编译、烧录结果

• 这是运行厂家的 Demo 例子，显示效果图如下：
  
• 下面我们需要对代码进行更改，显示出自己想要的样子。

三、修改代码（显示自己的汉字）

• 下面简单描述下修改代码的过程，最后面有修改完成后的工程提取链接。

1）移植 AHT20 温湿度采集的代码

• AHT20 温湿度采集的博客请参考：基于 I2C 协议使用 AHT20 温湿度传感器采集数据
• 然后我们从这篇博客中移植部分代码（以下四个文件）。
  • bsp_i2c.h
  • bsp_i2c.c
  • sys.h（移植后更改了名称为 AHT20_sys.h，不然会重名）
  • sys.c（移植后更改了名称为 AHT20_sys.c，不然会重名）
• 然后将 bsp_i2c.c 中串口输出改为了输出到 OLED 显示，自己写了个函数（我添加了头文件 gui.h ，不然无法调用显示函数）。
  
• 移植的过程中，我遇到了不少的问题，根据提示来更改代码或者注释掉一些函数就行了，一步一步更改。
• 将 AHT20 温度模块连接到 STM32 上，如何连接？根据那篇 AHT20 的博客连接即可，AHT20 基于 I2C 协议，OLED 基于 SPI 协议，都连在同一个 STM32 上互不干扰。

2）获取汉字字模

• 要想在 OLED 上显示英文、数字，可以直接输出显示，但要是想显示中文，就必须要对中文进行编码成点阵。
• 字模软件下载链接：https://pan.baidu.com/s/1GRe2X3p2ETJJEFwXsnV1sw
  提取码：fn8i
• 打开应用程序后，输入自己想要的汉字，即可。
  
• 这里说明一下，为什么我的文字是这样的？这里需要将正向的文字左旋 90 °，然后再山下翻转，这样，OLED 上显示的文字才是正向的，至于为什么，可能和数据传输有关。
• 其它汉字可以再继续生成字模即可（注意翻转下）。

3）代码编辑

• 在 gui.c 下有个 oledfont.h 头文件，打开后，将 cfont16[] 数组内的内容修改成自己的中文文字点阵即可。
  
• 这里我添加的汉字字模有：张、某、人、欢、迎、来、到、重、庆、交、通、大、学、物、联、网、实、训、室、温、度、湿、：、℃、％

说明：为什么不自己新声明一个点阵数组，而是修改呢？
这是因为如果新加一个数组的话，是没有任何用的，因为显示汉字的那个函数，只会从 cfont16 数组中读取数据，新添加一个数组也可以，只不过自己要改的代码就会很多了，还会涉及到计算等等，这个方法是最简便的了。

• 然后在 test.h 头文件中，声明一个自己新加的函数 void TEST_ShowMyName(void);
  
• 然后在 test.c 文件最后，实现这个函数。
  

函数说明——

• GUI_ShowString() 的参数
  参数一：X 坐标
  参数二：Y 坐标
  参数三：字符串（ASCLL码中的）
  参数四：bit （表示字符显示格式，这里我用的 16 ，和汉字一样高）
  参数五：显示样式（1：白字黑底；0：黑字白底）
• GUI_ShowChinese() 的参数
  参数一：X 坐标
  参数二：Y 坐标
  参数三：汉字点阵大小（这里使用的是 16×16 的，参数应该是 16）
  参数四：要显示的汉字
  参数五：显示样式（1：白字黑底；0：黑字白底）

• 然后编辑 main.c 文件中的代码。
• 调用刚刚新添加的函数，然后注释掉 white 循环中的所有函数即可。
  

4）显示结果

• 将修改后的程序重新编译一下，无错，然后烧录进 stm32 中，显示结果如下：
  
• 最终修改完成后的工程文件提取链接：https://pan.baidu.com/s/1fWBFrqD7pWfxJk8GtWdVnA
  提取码：tzrh

四、总结

• 其实说实话，这个实验从头到尾，对于这个 SPI 协议并没有了解多少，入门小白，出门还是小白，整个文章的过程就是调用函数，修改变量而已，就好比学会了怎么吃饭，却不知道怎么做饭，对于嵌入式开发的同志们，这是极大的弊端，要深入分析，由于我还是大学生，时间不太多，就不花费时间写文章分析代码了，注释都很全，慢慢学，只要头发没掉光，你就还没学到头！
• 如果想真正了解 SPI 协议如何通讯的，还是要深入分析一下这个代码，并看看相关的 SPI 协议的视频，在第一部分有链接，一起学，淦！

五、参考资料

1、基于STM32的0.96寸OLED显示屏显示数据
2、0.96寸OLED在STM32f103上实现滚动显示长字符