SSD1306 OLED驱动芯片 详细介绍（使用I2C）

1 简介

SSD1306是一款带控制器的用于OLED点阵图形显示系统的单片CMOS OLED/PLED驱动器。它由128个SEG（列输出）和64个COM（行输出）组成。该芯片专为共阴极OLED面板设计。

SSD1306内置对比度控制器、显示RAM（GDDRAM）和振荡器，以此减少了外部元件的数量和功耗。该芯片有256级亮度控制。数据或命令由通用微控制器通过硬件选择的6800/8000系通用并行接口、I2C接口或==SPI（串行外围接口）==发送。该芯片适用于许多小型便携式应用，如手机副显示屏、MP3播放器和计算器等。

1.1 器件特性

• 分辨率：128 x 64 点阵
• 电源：对于集成逻辑电路，VDD=1.65V3.3V；对于面板驱动，VCC=7V至15V
• 点阵驱动：OLED驱动输出电压，最大15V；SEG最大源电流：100uA；COM最大汇电流：15mA；
• 256阶对比度亮度电流控制
• 内置128 x 64位SRAM显示缓冲区
• 引脚可选择的MCU接口：8位6800/8080串并接口、 3/4线串行外围接口、I2C接口
• 水平和垂直方向的屏幕保持连续滚动功能
• RAM写同步信号
• 可编程帧速率和复用率
• 行重映射和列重映射
• 片内内置振荡器
• COG和COF的芯片封装
• 工作温度范围广：-40°C至85°C

1.2 SSD1306结构介绍

内部结构图

引脚分配图

2 选择I2C协议（MCU配置）

2.1 如何选用I2C/SPI协议

通过BS0、BS1和BS2引脚，控制写入协议。

2.2 MCU接口选择

SSD1306单片机接口由8个数据引脚和5个控制引脚组成。表8-1总结了不同接口模式下的引脚分配。在BS[2:0]引脚上通过硬件选择可以设置不同的MCU模式（BS[2:0]设置见表7-1）。

3 MCU I2C接口

3.1 基础配置

I2C总线包含从机地址位 SA0，由数据信号线（SDA）和时钟信号线（SCL）组成。SDA和SCL线都必须接上拉电阻，RES#用来初始化芯片。

IIC设备在数据传输之前都必须识别从机地址。SSD1306的从机地址有 0111100b 和 0111101b 两种，通过将 SA0(D/C#) 脚上拉到高电平可以设置从机地址第七位为 1，将 SA0(D/C#) 脚下拉到低电平可以设置从机地址第七位为 0。通过 SA0(D/C#) 脚的上拉和下拉来设置从机地址，从而令总线上可以存在最多2个SSD1306驱动器。

SDAOUT/D2和SDAIN/D1连接到一起作为SDA。SDAIN引脚必须连接到SDA，SDAOUT引脚可以不连接。当SDAOUT引脚不连接，应答信号将会被12C总线忽略。

3.2 写入时序

IIC写入时序如下所示：

1. 主机先发起开始（START）信号，然后发送1byte首字节，包括从机地址(7位)和读写数据位(1位，最低位，0为写模式)，驱动器识别从机地址为本机地址之后，将会发出 应答信号(ACK) 。（首字节组成如下图所示）
2. 主机收到从机（驱动器）的应答信号之后，随后传输1byte控制字节。一个控制字节主要由
   CO 和 D/C# 位后面再加上六个0组成的。（控制字节组成如下图所示）
   如果Co为0，后面传输的信息就只包含数据字节。
   D/C# 位决定了下个数据字节是作为命令还是数据。D/C# 为0时，下一个数据被视为命令；DC# 为1时，下一个数据被视为显示数据，存储到GDDRAM中。
3. 收到控制字节ACK信号之后，传输要写入的数据字节。
4. 传输完毕之后主机发出结束（STOP）信号
   

3.3 读写控制

SSD1306通过 D/C# 和 R/W# 两位来确定：读/写数据，写命令和读状态四种通信行为。具体如下图，不再赘述：

4 指令详解

4.1 基础指令

1. 设置对比度 （81H+A[7:0]）
     这是一条双字节指令，由第二条指令指定要设置的对比度级数。
     A[7:0] 从 00H~FFH 分别指定对比度为 1~256 级。SEG（段）输出的电流大小随对比度级数的增加而增加。

2. 设置全屏全亮 （A4H / A5H）
     这是一条单字节指令，用于开关屏幕全亮模式。
     A4H 设置显示模式为正常模式，此时屏幕输出GDDRAM中的显示数据。
     A5H 设置显示模式为全亮模式，此时屏幕无视GDDRAM中的数据，并点亮全屏（用此指令作为第一条指令，点亮OLED屏幕）。
     通过A5H设置全屏点亮之后可以通过A4H来回复正常显示。

3. 设置正常/反转显示 （A6H / A7H）
     这是一条单字节指令，用于设置屏幕显示
     A6H 设置显示模式为 1亮0灭，而 A7H 设置显示模式为 0亮1灭

4. 开关显示屏 （AEH / AFH）
     这是一条单字节指令。
     AEH 关闭屏幕，而 AFH 开启屏幕。
     屏幕关闭时，所有SEG和COM的输出被分别置为Vss和高阻态。

4.2 地址指令

1. 设置GDDRAM寻址模式 （20H+A[1:0]）
     这是一条双字节指令，由 A[1:0] 指定要设置的地址模式。
     A[1:0]=00b时为水平地址模式；A[1:0]=01b时为垂直地址模式；A[1:0]=10b时为页地址模式；A[1:0]=11b时为无效指令；
     由于第二条指令前6位值无规定，所以直接用0替代，得到：00H-水平；01H-垂直；02H页

2. 设置起始/终止列地址 （21H+A[6:0]+B[6:0]）
     这是一条三字节指令，由A[6:0]指定起始列地址，B[6:0]指定终止列地址。
     同样，由于前1位值无规定，所以：A[6:0] 和 B[6:0] 从 00H~7FH 的取值指定起始/终止列地址为 0~127。
     这条指仅在水平/垂直模式下有效，用来设置水平/垂直模式的初始列和结束列

3. 设置起始/终止页地址 （22H+A[2:0]+B[2:0]）
     这是一条三字节指令，由A[2:0]指定起始也地址，B[2:0]指定终止页地址。
     由于前5位值无规定，所以：A[2:0]和B[2:0]从 00H~07H 的取值指定起始/终止页地址为 0~7。
     这条指仅在水平/垂直模式下有效，用来设置水平/垂直模式的初始页和结束页

4. 设置起始列地址低位 （00H~0FH）
     这是一条单字节指令。
     高4位恒定为0H，低4位为要设置的起始列地址的低4位。这条指令仅用于页寻址模式。

5. 设置起始列地址高位 （10H~1FH）
     这是一条单字节指令
     高4位恒定为1H，低4位为要设置的起始列地址的高4位。这条指令仅用于页寻址模式。

6. 设置页地址 （B0H~B7H）
     这是一条单字节指令
     高4位恒定为BH，第5位规定为0，低3位用于设置页地址，从 B0H~B7H 分别设置起始页为 0~7。这条指令仅用于页寻址模式。

4.3 硬件指令

1. 设置GDDRAM起始行 （40H~7FH）
    这是一条单字节指令。
    高2位规定为01b，由低6位的取值来决定起始行。整体指令从 40H~7FH 分别设置起始行为 0~63。

2. 设置SEG映射关系 （A0H / A1H）
    这是一条单字节指令。
    A0H 设置GDDRAM的COL0映射到驱动器输出SEG0。
    A1H 设置COL127映射到SEG0

3. 设置COM扫描方向 （C0H / C8H）
    这是一条单字节指令。
    C0H 设置 从COM0扫描到COM[N-1]，N为复用率
    C1H 设置 从COM[N-1]扫描到COM0

4. 设置复用率 （A8H+A[5:0]）
    这是一条双字节指令，由A[5:0]指定要设置的复用率
    复用率（MUX ratio）即选通的COM行数，不能低于16，通过A[5:0]来指定。
    A[5:0] 高两位无规定视为0，所以第二条指令从 0FH~3FH 的取值设置复用率为 1~64（即A[5:0]+1）。A[5:0]从0到14的取值都是无效的。

5. 设置垂直显示偏移 （D3H+A[5:0]）
    这是一条双字节指令，由A[5:0]指定偏移量。
    垂直显示偏移即整个屏幕向上移动的行数，最顶部的行会移到最底行。
    A[5:0] 高两位无规定视为0，所以第二条指令从0FH~3FH的取值设置垂直偏移为 0~63

6. 设置COM硬件配置 （DAH+A[5:4]）
    这是一条双字节指令，由A[5:4]进行设置。
    A[5] 位设置COM左右反置，A[4] 用来设置序列/备选引脚配置，其他位有规定，规定如下所示。
   
    SSD1306的COMn引脚一共有左边 COM32~COM63 和右边 COM0~COM31 共64个（金手指面朝上方）。通过设置A[5]可以让左右COM引脚的输出互换。A[5]=0时禁止左右反置，A[5]=1时启用左右反置。
     COM引脚的排列有序列和奇偶间隔（备选）两种，通过A[4]进行设置。A[4]=0时使用序列COM引脚配置，A[5]=1时使用奇偶间隔（备选）COM引脚配置。

4.4 时序和指令

1.设置显示时钟分频数和fosc （D5H+A[7:0]）
2.设置预充电周期 （D9H+A[7:0]）
3.设置VCOMH输出的高电平 （DBH+A[6:4]）
4.空操作 （E3H）

4.5 滚动指令