【实例演示】ESP8266+U8g2库，玩转OLED显示
上篇文章，介绍了ESP8266在Arduino IDE中的基础使用方法，本篇，来继续学习OLED显示屏如何使用ESP8266来控制。
1 ESP8266引脚
首先来看一下ESP8266的引脚定义，因为本篇需要外接OLED，就要先看看ESP8266具有哪些功能的引脚。
ESP8266的引脚定义如下：
可以看出，ESP8266的功能引脚包括：
- 3个串口：TXD、RXD
- 2个SPI接口：MOSI、MISO、SCLK、CS
- 1个IIC接口：SDA、SCL
- 多个数字输入/输出接口：D1~D8
- 1个模拟输入/输出接口：A0
2 OLED简介
OLED模块的尺寸多种多样，比较常用的是0.96寸的矩形的，也有其它尺寸的OLED。
此外，屏幕的接口，一般有IIC接口和SPI接口两种。加上电源，IIC接口需要4根线，而SPI接口需要6根线，IIC的通信比SPI通信慢，但4线接线更方便。
本篇使用最为常用的0.96寸的OLED，分辨率128x64，黄蓝双色。
注意这里的双色，不是值一个像素点可以显示两种颜色，而是屏幕的上部1/4只能显示黄色，下部的3/4只能显示蓝色，并且黄色和蓝色之间，不是紧密靠在一起的，而是有约一个像素点的间隙。
3 U8g2库简介与安装
3.1 U8g2库简介
U8g2 是一个用于嵌入式设备的单色图形库。U8g2支持单色OLED和LCD，并支持如SSD1306等多种类型的OLED驱动。
U8g2源码的开源库地址：https://github.com/olikraus/u8g2
U8g2专为Arduino提供的方便安装的库地址：https://github.com/olikraus/U8g2_Arduino
想要研究U8g2源码的可以看看这里的源代码，C和C++写的。
比如画直线这个函数和具体实现如下：
3.2 U8g2库安装
和上篇介绍ESP8266库的安装类似， U8g2库的安装也有两种方式:
- 在线安装
在线安装，在Arduino IDE的菜单的“项目->加载库->管理库”中搜索u8g2后安装即可，对网络环境要求较高
- 源码安装
将U8g2专为Arduino提供的库(https://github.com/olikraus/U8g2_Arduino)整个下载下来，然后还是在Arduino IDE的菜单的“项目->加载库”中选择“添加.ZIP库…”，然后选到你刚下载的U8g2_Arduino源码文件夹后即可安装，也十分的方便。
3.3 U8g2库的基础使用
使用U8g2库进行OLED的显示十分简单，首先要包含两个库，U8g2lib和Wire，后者是IIC通信需要用。
对于IIC接口的OLED，需要在程序中指定一下引脚的接口定义，如果是SPI接口，可以参考U8g2库自带例程中SPI接口是使用方法。
然后在Ardunio的setup中进行u8g2的初始化。
最后在Ardunio的loop中就可以编写自己的逻辑了。
另外，U8g2库在loop中的通用写法是使用do{}while()的形式：
u8g2.firstPage();
do
{
//自己的的逻辑
} while (u8g2.nextPage());
delay(1000);
一个简单的HelloWord在OLED中的显示如下：
#include 注意，setCursor(0, 15)，是将画图位置移动到x=0，y=15处，然后以这个点的右上区域进行字符串的显示，这样看起来就是显示在OLED的第一行，如果你设置setCursor(0, 0)，字符串实际是到屏幕外面了，不会显示！
4U8g2常用API函数
4.1 基础设置
- setFont(font) 设置字体
font：u8g2的字体，比较常用的有u8g2_font_unifont_t_symbols(通常使用这个)和u8g2_font_wqy12_t_gb2312b(用于显示汉字)等
- setFontMode(num) 设置字体背景颜色模式
num：启用(1)透明模式num：禁用(0)透明模式
- setDrawColor(color) 设置所有绘图函数的位值
color：0(显示RAM中的清晰像素值)color：1(设置像素值)color：2(异或模式)
4.2 画像素点
- drawPixel(x,y)
只有指定位置即可显示像素点，比如把所有的点都显示出来：
//画像素点-填充屏幕
void testDrawPixelToFillScreen()
{
int t = 1000;
u8g2.clearBuffer();
for (int j = 0; j < 64; j++)
{
for (int i = 0; i < 128; i++)
{
u8g2.drawPixel(i, j);
}
}
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
}
效果如下面的右图：
注意测试程序中，我定义了一个宏定义，用于延时显示每一次的画图，方便观察OLED的显示过程：
#define SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(ms)\
do {\
u8g2.sendBuffer(); \
delay(ms);\
}while(0);
可以指定延时时间，如500毫秒或1000毫秒等。
4.3 画直线
-
drawLine(x0,y0,x1,y1) 画一条线
x0,y0线的起点x1,y1线的终点
-
drawHLine(x,y,w) 画一条水平线
x,y线的起点w水平线的长度（宽度）
-
drawVLine(x,y,h) 画一条竖直线
x,y线的起点h竖直线的长度（高度）
测试函数：
//画直线
void testDrawLine()
{
int t = 500;
u8g2.clearBuffer();
u8g2.drawStr(33, 14, "drawLine");
u8g2.drawLine(0, 0, 127, 63);
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
u8g2.drawLine(0, 0, 127, 0);
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
u8g2.drawLine(32, 15, 127, 15);
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
u8g2.drawLine(33, 16, 127, 16);
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
u8g2.drawLine(127, 0, 127, 15);
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
u8g2.drawLine(127, 16, 127, 63);
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
}
显示效果如下面的左上图：
4.4 画空心/实心(圆角)矩形
- drawFrame(x,y,w,h) 绘制一个空心框
- drawBox(x,y,w,h) 绘制一个实心矩形
- drawRFrame(x,y,w,h,r) 绘制一个空心框(圆角)
- drawRBox(x,y,w,h,r) 绘制一个实心矩形 (圆角)
x,y起点坐标w,h框的宽度和高度r圆角的半径
测试函数：
//画空心圆角矩形
void testDrawRFrame()
{
int t = 500;
int x = 16;
int y = 32;
int w = 50;
int h = 20;
int r = 3;
u8g2.clearBuffer();
u8g2.drawStr(0, 15, "drawRFrame");
u8g2.drawRFrame(x, y, w, h, r);
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
u8g2.drawRFrame(x+w+5, y-10, w-20, h+20, r);
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
}
显示效果如下面的右下图：
4.5 画空心/实心圆
- drawCircle(x,y,rad,opt) 绘制一个空心圆
- drawDisc(x,y,rad,opt) 绘制一个实心圆
x,y为圆心坐标rad为圆的半径opt为选择画的部分，分为：U8G2_DRAW_UPPER_RIGHT（右上）U8G2_DRAW_UPPER_LEFT（左上)U8G2_DRAW_LOWER_LEFT（左下）U8G2_DRAW_LOWER_RIGHT（右下）U8G2_DRAW_ALL（全部）
空心圆
//画空心圆
void testDrawCircle()
{
int t = 500;
int stx = 0; //画图起始x
int sty = 16; //画图起始y
int with = 16;//一个图块的间隔
int r = 15; //圆的半径
u8g2.clearBuffer();
u8g2.drawStr(0, 15, "drawCircle");
u8g2.drawCircle(stx, sty - 1 + with, r, U8G2_DRAW_UPPER_RIGHT); //右上
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
u8g2.drawCircle(stx + with, sty, r, U8G2_DRAW_LOWER_RIGHT); //右下
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
u8g2.drawCircle(stx - 1 + with * 3, sty - 1 + with, r, U8G2_DRAW_UPPER_LEFT); //左上
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
u8g2.drawCircle(stx - 1 + with * 4, sty, r, U8G2_DRAW_LOWER_LEFT); //左下
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
u8g2.drawCircle(stx - 1 + with * 2, sty - 1 + with * 2, r, U8G2_DRAW_ALL);//整个圆
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
}
显示效果如下面的左图：
注意，U8g2库画出的圆，因像素点的显示原理，圆的直径占用的宽度不是半径的2倍，而是2倍再加一个像素点。
4.6 画空心/实心椭圆
- drawEllipse(x,y,rx,ry,opt) 绘制一个空心椭圆
- drawFilledEllipse(x,y,rx,ry,opt) 绘制一个实心椭圆
x,y为圆心坐标rx,ry为与椭圆x和y方向的半径opt与画圆时的作用一致
椭圆的显示与圆的显示类似，只是椭圆可以分别指定x和y方向的半径
4.7 字符串、汉字和变量显示
字符串的显示，可以使用drawStr函数，也可以使用通用风格的print函数。
- drawStr(x,y,string) 绘制一个字符串
x,y起点坐标string字符串
如果想要使用print显示汉字，需要先设置如下两句：
u8g2.enableUTF8Print();//enable UTF8
u8g2.setFont(u8g2_font_wqy12_t_gb2312b);//设置中文字符集
如果想要显示变量，使用print函数即可：
字符串、汉字、变量的测试函数如下：
//字符串/文字/变量显示测试
void testDrawStr()
{
int t = 1000;
u8g2.clearBuffer();
u8g2.drawStr(0, 14, "drawStr / print");
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
u8g2.drawStr(0, 32, "~!@#$%^&*()_+");
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
u8g2.enableUTF8Print();//enable UTF8
u8g2.setFont(u8g2_font_wqy12_t_gb2312b);//设置中文字符集
u8g2.setCursor(0, 48);
u8g2.print("码农爱学习");
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
int a = 234;
u8g2.setCursor(0, 64);
u8g2.print("int a = ");
u8g2.setCursor(40, 64);
u8g2.print(a);//显示变量
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
}
显示效果：
4.8 画内置图标
- drawGlyph(x,y,addr) 绘制U8g2内置的图标
x,y起点坐标addr内置图标的地址
U8g2库内置了需要预先定义的图形，通过drawGlyp函数以及指定的地址，即可看OLED上显示对应的图标：
各个图形的地址定义如下：
编写一个测试程序：
void testGlyph()
{
int t = 1000;
u8g2.clearBuffer();
u8g2.drawStr(0, 14, "drawGlyph");
u8g2.drawGlyph(0, 32, 0x23f0);
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
u8g2.drawGlyph(16, 32, 0x23f3);
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
u8g2.drawGlyph(32, 32, 0x2603);
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
u8g2.drawGlyph(48, 32, 0x2615);
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
u8g2.drawGlyph(64, 32, 0x2618);
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
}
测试效果如下：
4.9 画自定义图片
- drawXBM(x,y,w,h,addr) 绘制一个实心矩形 (圆角)
x,y起点坐标w,h图片的宽度和高度`addr图片(数组)的地址
自定义图片的显示，需要先将图形转换为数组，可以使用如下工具进行图片到数组的转换：
https://tools.clz.me/image-to-bitmap-array
编写测试程序：
// width: 128, height: 48
const unsigned char bilibili[] U8X8_PROGMEM = { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, ... 省略若干行 };
void testDrawXBM()
{
int t = 1000;
u8g2.clearBuffer();
u8g2.drawStr(0, 14, "drawXBM");
u8g2.drawXBM(0, 16, 128, 48, bilibili);
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
}
效果如下：
5 总结
本篇介绍了ESP8266的引脚定义以及U8g2库在OLED的使用基础，并重点介绍了U8g2库的各种画图函数，这个函数总结下来如下下表所示：
