STM32实现OLED屏显示

前言

• 软件版本
  STM32CubeMX 6.4 0
  Keil 531

• 硬件
  STM32F103C8T6

题目要求
理解OLED屏显和汉字点阵编码原理，使用STM32F103的SPI或IIC接口实现以下功能：

1. 显示自己的学号和姓名；

2. 显示AHT20的温度和湿度；

3. 上下或左右的滑动显示长字符，如一段歌词或诗词(最好使用硬件刷屏模式)。

1 SPI简介

SPI（Serial Peripheral interface）是串行外围设备接口，SPI 接口主要应用在 EEPROM，FLASH，实时时钟，AD 转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。

SPI是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为 PCB 的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议，STM32 也有 SPI 接口。

通常SPI通过4个引脚与外部器件相连：

• MISO：主设备输入/从设备输出引脚。该引脚在从模式下发送数据，在主模式下接收数据。
• MOSI：主设备输出/从设备输入引脚。该引脚在主模式下发送数据，在从模式下接收数据。
• SCK：串口时钟，作为主设备的输出，从设备的输入
• NSS：从设备选择。这是一个可选的引脚，用来选择主/从设备。它的功能是用来作为“片
  选引脚”，让主设备可以单独地与特定从设备通讯，避免数据线上的冲突。从设备的NSS
  引脚可以由主设备的一个标准I/O引脚来驱动。一旦被使能(SSOE位)，NSS引脚也可以作为
  输出引脚，并在SPI处于主模式时拉低；此时，所有的SPI设备，如果它们的NSS引脚连接
  到主设备的NSS引脚，则会检测到低电平，如果它们被设置为NSS硬件模式，就会自动进
  入从设备状态。当配置为主设备、NSS配置为输入引脚(MSTR=1，SSOE=0)时，如果NSS
  被拉低，则这个SPI设备进入主模式失败状态：即MSTR位被自动清除，此设备进入从模式

SPI 主要特点有：可以同时发出和接收串行数据；可以当作主机或从机工作；提供频率可编程时钟；发送结束中断标志；写冲突保护；总线竞争保护等。

SPI总线传输过程
主机先将NSS信号拉低，这样保证开始接收数据；

• 当接收端检测到时钟的边沿信号时，它将立即读取数据线上的信号，这样就得到了一位数据（1bit）;

• 主机发送到从机时：主机产生相应的时钟信号，然后数据一位一位地将从MOSI信号线上进行发送到从机；

• 主机接收从机数据：如果从机需要将数据发送回主机，则主机将继续生成预定数量的时钟信号，并且从机会将数据通过MISO信号线发送；

具体框图如下：

2 OLED简介

OLED（Organic Light-Emitting Diode），又称为有机电激光显示、有机发光半导体（Organic Electroluminescence Display，OLED）。OLED属于一种电流型的有机发光器件，是通过载流子的注入和复合而致发光的现象，发光强度与注入的电流成正比。OLED在电场的作用下，阳极产生的空穴和阴极产生的电子就会发生移动，分别向空穴传输层和电子传输层注入，迁移到发光层。当二者在发光层相遇时，产生能量激子，从而激发发光分子最终产生可见光。

接口定义

1、本模块支持IIC、3线制SPI以及4线制SPI接口总线模式切换（如图2红框内所示），具体说明如下：
A、使用4.7K电阻只焊接R3、R4，则选择4线制SPI总线接口（默认）；
B、使用4.7K电阻只焊接R2、R3，则选择3线制SPI总线接口；
C、使用4.7K电阻只焊接R1、R4、R6、R7、R8，则选择IIC总线接口；
2、接口总线模式切换后，需要选择相应配套的软件和相应的接线引脚（如图1所示），模块才能正常运行。相应的接线引脚说明如下：
A、选择4线制SPI总线接口，所有的引脚都需要使用；
B、选择3线制SPI总线接口，只有DC引脚不需要使用（可以不接），其他引脚都需要使用；
C、选择IIC总线接口，只需要使用GND、VCC、D0、D1这四个引脚，同时将RES接高电平（可以接VCC），DC和CS接电源地；

引脚说明

0.96寸OLED显示屏相关介绍可参考链接：
0.96inch SPI OLED Module

3 OLED显示姓名学号

3.1 显示汉字字模

通过取模软件将需要OLED显示的汉字转化为16进制
取模软件链接如下：链接: https://pan.baidu.com/s/1EOjX1yhzLGfaCdJRJ3J提取码: 98hw

软件初始设置

在文字输入区输入目标文字，并ctrl+enter，得到显示图

将取模方式设置为C51，即可生成点阵

至此汉字取模成功。

3.2 主要程序代码分析如下

my_Test(); //学号姓名字符串显示函数

void my_Test(void)
{
	GUI_ShowCHinese(30,12,16,"欧阳紫樱",1);
	GUI_ShowString(15,36,"632007090102",16,1);
	//GUI_ShowString(4,48,"www.lcdwiki.com",16,1);
	delay_ms(1500);		
	delay_ms(1500);
}

GUI_ShowString(15,36,“632007090102”,16,1); 字符显示函数
GUI_ShowCHinese(30,12,16,“欧阳紫樱”,1); 汉字显示函数

文字存储（举例）->oledfont.h文件

const typFNT_GB16 cfont16[] = 
{
	"系",0x00,0xF8,0x3F,0x00,0x04,0x00,0x08,0x20,0x10,0x40,0x3F,0x80,0x01,0x00,0x06,0x10,
	0x18,0x08,0x7F,0xFC,0x01,0x04,0x09,0x20,0x11,0x10,0x21,0x08,0x45,0x04,0x02,0x00,/*"系",0*/
	"统",0x10,0x40,0x10,0x20,0x20,0x20,0x23,0xFE,0x48,0x40,0xF8,0x88,0x11,0x04,0x23,0xFE,
	0x40,0x92,0xF8,0x90,0x40,0x90,0x00,0x90,0x19,0x12,0xE1,0x12,0x42,0x0E,0x04,0x00,/*"统",1*/
	"设",0x00,0x00,0x21,0xF0,0x11,0x10,0x11,0x10,0x01,0x10,0x02,0x0E,0xF4,0x00,0x13,0xF8,
	0x11,0x08,0x11,0x10,0x10,0x90,0x14,0xA0,0x18,0x40,0x10,0xA0,0x03,0x18,0x0C,0x06,/*"设",2*/
	"置",0x7F,0xFC,0x44,0x44,0x7F,0xFC,0x01,0x00,0x7F,0xFC,0x01,0x00,0x1F,0xF0,0x10,0x10,
	0x1F,0xF0,0x10,0x10,0x1F,0xF0,0x10,0x10,0x1F,0xF0,0x10,0x10,0xFF,0xFE,0x00,0x00,/*"置",3*/
};

主函数main.c

int main(void)
{	
	delay_init();	    	       //延时函数初始化	  
	NVIC_Configuration(); 	   //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级 	
	OLED_Init();			         //初始化OLED  
	OLED_Clear(0);             //清屏（全黑）
	while(1) 
	{	
		my_Test();				 //学号姓名字符串显示
	}
}

源代码指路：工程代码

3.3 效果展示

4 OLED滚动显示

4.1 滚屏设置

水平左右移动

OLED_WR_Byte(0x2E,OLED_CMD);        //关闭滚动
OLED_WR_Byte(0x26,OLED_CMD);        //水平向左或者右滚动 26/27
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);        //虚拟字节
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);        //起始页 0
OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD);        //滚动时间间隔
OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD);        //终止页 7
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);        //虚拟字节
OLED_WR_Byte(0xFF,OLED_CMD);        //虚拟字节
OLED_WR_Byte(0x2F,OLED_CMD);        //开启滚动

垂直和水平滚动

OLED_WR_Byte(0x2e,OLED_CMD);        //关闭滚动
OLED_WR_Byte(0x29,OLED_CMD);        //水平垂直和水平滚动左右 29/2a
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);        //虚拟字节
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);        //起始页 0
OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD);        //滚动时间间隔
OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD);        //终止页 1
OLED_WR_Byte(0x01,OLED_CMD);        //垂直滚动偏移量
OLED_WR_Byte(0x2F,OLED_CMD);        //开启滚动

在发送开始滚屏前要先传输好显示数据，如果在滚屏的时候传输显示数据RAM中的内容可能被损坏，无法正常显示。

4.2 代码撰写

同样，添加文字字模代码->oledfont.h文件

OLED显示函数test.c

void TEST_MainPage(void)
{	
	GUI_ShowCHinese(10,20,16,"欢迎来到重庆交通大学",1);
	delay_ms(1500);		
	delay_ms(1500);
}

主函数main.c文件

#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "oled.h"
#include "gui.h"
#include "test.h"
int main(void)
{	
	delay_init();	    	       //延时函数初始化	  
	NVIC_Configuration(); 	   //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级 	
	OLED_Init();			         //初始化OLED  
	OLED_Clear(0);             //清屏（全黑）
	OLED_WR_Byte(0x2E,OLED_CMD);        //关闭滚动
    OLED_WR_Byte(0x27,OLED_CMD);        //水平向左或者右滚动 26/27
    OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);        //虚拟字节
	OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);        //起始页 0
	OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD);        //滚动时间间隔
	OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD);        //终止页 7
	OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);        //虚拟字节
	OLED_WR_Byte(0xFF,OLED_CMD);        //虚拟字节
	TEST_MainPage();
	OLED_WR_Byte(0x2F,OLED_CMD);        //开启滚动
}

源代码指路：工程代码

4.3 效果展示

5 OLED显示AHT20的温度和湿度

关于AHT20温湿度传感器的相关介绍，见笔者上一篇笔记
https://blog.csdn.net/apple_52030329/article/details/127854432

5.1 代码撰写

温湿度显示->bsp_i2c.c文件

void read_AHT20(void)
{
	uint8_t   i;
	for(i=0; i<6; i++)
	{
		readByte[i]=0;
	}

	//-------------
	I2C_Start();

	I2C_WriteByte(0x71);
	ack_status = Receive_ACK();
	readByte[0]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	readByte[1]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	readByte[2]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	readByte[3]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	readByte[4]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	readByte[5]= I2C_ReadByte();
	SendNot_Ack();
	//Send_ACK();

	I2C_Stop();

	//--------------
	if( (readByte[0] & 0x68) == 0x08 )
	{
		H1 = readByte[1];
		H1 = (H1<<8) | readByte[2];
		H1 = (H1<<8) | readByte[3];
		H1 = H1>>4;

		H1 = (H1*1000)/1024/1024;

		T1 = readByte[3];
		T1 = T1 & 0x0000000F;
		T1 = (T1<<8) | readByte[4];
		T1 = (T1<<8) | readByte[5];

		T1 = (T1*2000)/1024/1024 - 500;

		AHT20_OutData[0] = (H1>>8) & 0x000000FF;
		AHT20_OutData[1] = H1 & 0x000000FF;

		AHT20_OutData[2] = (T1>>8) & 0x000000FF;
		AHT20_OutData[3] = T1 & 0x000000FF;
	}
	else
	{
		AHT20_OutData[0] = 0xFF;
		AHT20_OutData[1] = 0xFF;

		AHT20_OutData[2] = 0xFF;
		AHT20_OutData[3] = 0xFF;
		printf("lyy");

	}
	/*通过串口显示采集得到的温湿度
	printf("\r\n");
	printf("温度:%d%d.%d",T1/100,(T1/10)%10,T1%10);
	printf("湿度:%d%d.%d",H1/100,(H1/10)%10,H1%10);
	printf("\r\n");*/
	t=T1/10;
	t1=T1%10;
	a=(float)(t+t1*0.1);
	h=H1/10;
	h1=H1%10;
	b=(float)(h+h1*0.1);
	sprintf(strTemp,"%.1f",a);   //调用Sprintf函数把DHT11的温度数据格式化到字符串数组变量strTemp中  
    sprintf(strHumi,"%.1f",b);    //调用Sprintf函数把DHT11的湿度数据格式化到字符串数组变量strHumi中  
	GUI_ShowCHinese(16,00,16,"温湿度显示",1);
	GUI_ShowCHinese(16,20,16,"温度",1);
	GUI_ShowString(53,20,strTemp,16,1);
	GUI_ShowCHinese(16,38,16,"湿度",1);
	GUI_ShowString(53,38,strHumi,16,1);
	delay_ms(1500);		
	delay_ms(1500);
}

点阵显示文字

	"温",0x00,0x00,0x23,0xF8,0x12,0x08,0x12,0x08,0x83,0xF8,0x42,0x08,0x42,0x08,0x13,0xF8,
  0x10,0x00,0x27,0xFC,0xE4,0xA4,0x24,0xA4,0x24,0xA4,0x24,0xA4,0x2F,0xFE,0x00,0x00,/*"温",0*/
	"度",0x01,0x00,0x00,0x80,0x3F,0xFE,0x22,0x20,0x22,0x20,0x3F,0xFC,0x22,0x20,0x22,0x20,
  0x23,0xE0,0x20,0x00,0x2F,0xF0,0x24,0x10,0x42,0x20,0x41,0xC0,0x86,0x30,0x38,0x0E,/*"度",0*/
	"湿",0x00,0x00,0x27,0xF8,0x14,0x08,0x14,0x08,0x87,0xF8,0x44,0x08,0x44,0x08,0x17,0xF8,
  0x11,0x20,0x21,0x20,0xE9,0x24,0x25,0x28,0x23,0x30,0x21,0x20,0x2F,0xFE,0x00,0x00,/*"湿",0*/
	"显",0x00,0x00,0x1F,0xF0,0x10,0x10,0x10,0x10,0x1F,0xF0,0x10,0x10,0x10,0x10,0x1F,0xF0,
  0x04,0x40,0x44,0x44,0x24,0x44,0x14,0x48,0x14,0x50,0x04,0x40,0xFF,0xFE,0x00,0x00,/*"显",0*/
	"示",0x00,0x00,0x3F,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF,0xFE,0x01,0x00,
  0x01,0x00,0x11,0x10,0x11,0x08,0x21,0x04,0x41,0x02,0x81,0x02,0x05,0x00,0x02,0x00,/*"示",0*/

主函数->main.c文件

#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "bsp_i2c.h"
#include "sys.h"

#include "oled.h"
#include "gui.h"
#include "test.h"

int main(void)
{	
	delay_init();	    	       //延时函数初始化    	  
	uart_init(115200);	 
	IIC_Init();
		  
	NVIC_Configuration(); 	   //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级 	
	OLED_Init();			         //初始化OLED  
	OLED_Clear(0); 
	while(1)
	{
		//printf("温度湿度显示");
		read_AHT20_once();
		OLED_Clear(0); 
		delay_ms(1500);
  }
}

源代码指路：工程代码

其中，采集的速度可以自行更改

5.2 效果展示

总结

通过OLED显示实验基本掌握了SPI通信协议和软件取字模转化为16进制，注意OLED显示时要对字长进行设置，否则无法完全显示出来。字模取模时，注意横向取模、纵向取模、倒序的差别，否则会得到一片模糊的点点，而不是正常清晰的汉字。

OLED是一个比较有意思的外设，在之后完成更多硬件项目时，可以利用OLED进行调试显示，帮助会很大，所以要好好掌握OLED的使用，多加练习，受益匪浅。

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参考：https://blog.csdn.net/u010632165/article/details/109460814
https://blog.csdn.net/qq_43279579/article/details/111414037
https://blog.csdn.net/CSDN_Gao_16/article/details/112260270