U8g2库的STM32硬件SPI（DMA）移植教程（HAL、OLED显示、四线SPI、DMA）

U8g2库的STM32硬件SPI移植教程（HAL、OLED显示、四线SPI）

前言

• 本文教你把U8g2图形库移植到STM32上，基于STM32的硬件SPI、CubeMX
• U8g2库Github网址：https://github.com/olikraus/u8g2
• U8g2库CSDN镜像网址：https://gitcode.net/mirrors/olikraus/u8g2?utm_source=csdn_github_accelerator
• 硬件准备：STM32C8T6（STM32系列芯片）、0.96寸OLED（128×64）、J-Link（或其他）
• 引脚连接：

//----------------------------------------------------------------
本次用的是SPI1、DMA、全双工(当然半双工也没什么问题、CS、DC、RS是普通GPIO，自行切换)
GND -----------> 电源地
VCC -----------> 接5V或3.3v电源
D0 -----------> 接PA5（SCL）
D1 -----------> 接PA7（SDA）
RES -----------> 接PB0
DC -----------> 接PB1
CS -----------> 接PA4              
//----------------------------------------------------------------

U8g2简介

出自此篇基于STM32移植U8g2图形库——OLED显示

U8g2是什么

   U8g2是GitHub上一款十分优秀的开源图形库（GUI库），其本质是嵌入式设备的单色图形库。在 Github 上超过3.2K Star，2.6K Commit。其开发语言90%为C语言，且代码简洁干练便于移植与后期修改。

U8g2支持的显示控制器

   U8g2支持单色OLED和LCD，包括以下控制器：

SSD1305	SSD1306	SSD1309	SSD1312	SSD1316	SSD1320
SSD1322	SSD1325	SSD1327	SSD1329	SSD1606	SSD1607
SH1106	SH1107	SH1108	SH1122	T6963	RA8835
LC7981	PCD8544	PCF8812	HX1230	UC1601	UC1604
UC1608	UC1610	UC1611	UC1617	UC1638	UC1701
ST7511	ST7528	ST7565	ST7567	ST7571	ST7586
ST7588	ST75256	ST75320	NT7534	ST7920	IST3020
IST7920	LD7032	KS0108	KS0713	HD44102	T7932
SED1520	SBN1661	IL3820	MAX7219

   可以说，基本上主流的显示控制器都支持，比如我们常见的SSD1306等，读者在使用该库之前请查阅自己的OLED显示控制器是否处于支持列表中。

U8g2的优势

• U8g2库平台支持性好，基本上支持绝大部分Arduino与STM32开发板，也包含物联网比较常用的esp8266；
• U8g2库显示控制器支持性好，基本上市面上的OLED都完美支持；
• U8g2库 API函数众多，特别支持了中文，支持了不同字体，这是一个对于开发者俩说不小的福利；
• U8g2 库移植简单，容易使用（这一点也是笔者比较钟意的）；

  其实，我们可以把U8g2当作一个工具箱，需要使用的时候就去打开工具箱，使用里面的已经写好的API函数去实现我们需要达到的显示效果。（当然，前提是需要熟悉U8g2的使用，这一点网上有很多用法博客写得都很详细，感兴趣的读者朋友可以去看看这篇：深入学习Arduino u8g2 OLED库，一篇就够）

CubexMX的配置

RCC配置外部高速晶振（精度更高）——HSE：

SYS配置：Debug设置成Serial Wire（否则可能导致芯片自锁）：

时钟树配置：

SPI1配置半双工（全双工）：作为OLED的通讯方式：（注意这里的配置）

  半双工：

  全双工：

DMA配置：

工程配置：

  这里我们不用的库不加，减小代码体积

然后生成

U8g2移植

准备U8g2库文件

• 准备U8g2库文件---------->U8g2下载地址: https://github.com/olikraus/u8g2 下载压缩包
• Git用---------->git clone https://ghproxy.com/https://github.com/olikraus/u8g2.git

精简U8g2库文件

• U8g2支持多种显示驱动的屏幕，因为源码中也包含了各个驱动对应的文件（因此不需要自己去写屏幕底层驱动了），为了减小整个工程的代码体积和芯片资源占用，在移植U8g2时，可以删除一些无用的文件。
• 这里我们主要关注的是U8g2库文件中的csrc文件夹

去掉csrc文件夹中无用的驱动文件

  这些驱动文件通常是u8x8_d_xxx.c，xxx包括驱动的型号和屏幕分辨率。ssd1306驱动芯片的OLED，使用u8x8_ssd1306_128x64_noname.c这个文件，其它的屏幕驱动和分辨率的文件可以删掉。

u8x8_d_xxx.c文件中留下u8x8_ssd1306_128x64_noname.c即可

精简u8g2_d_setup.c（注意不是u8x8_setup.c）

  由于本文使用的OLED是SPI接口，只留一个本次要用到u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_f就好（如果是IIC接口，需要使用u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_f这个函数，多了i2c注意区分），其它的可以删掉或注释掉。

注意，与这个函数看起来十分相似的函数的有：

• u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_1
• u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_2
• u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_f
• u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_1
• u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_2
• u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_f

其中，前面3个，是给SPI接口的OLED用的，后面3个，是给I2C用的函数最后的数字或字母，代表显示时的buf大小：

• 1：128字节
• 2：256字节
• f：1024字节

精简u8g2_d_memory.c

  u8g2_d_memory.c文件中，由于用到的u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_f函数中，只调用了u8g2_m_16_8_f这个函数，所以只用留下这个函数，如果你用的其他函数，在u8g2_d_memory.c留下它相对应调用到的函数即可，其它的函数要删掉或注释，否则编译时很可能会导致内存不足。

将精简后的U8g2库添加至Keil

  Keil工程目录添加精简后U8g2库文件中的csrc文件夹，然后再添加U8g2的头文件搜寻目录（U8g2_lib里都是csrc文件里面的文件，可以根据自己的需要删减），如下：

代码

Oled回调函数

oled_driver.c：

#include "oled_driver.h"
#include "stdlib.h"
#include "spi.h"
#include "dma.h"
#include "u8g2.h"

uint8_t u8x8_byte_4wire_hw_spi(u8x8_t *u8x8, uint8_t msg, uint8_t arg_int,void *arg_ptr)
{
    switch (msg)
    {
        case U8X8_MSG_BYTE_SEND: /*通过SPI发送arg_int个字节数据*/
//           HAL_SPI_Transmit_DMA(&hspi1, (uint8_t *)arg_ptr, arg_int);while(hspi1.TxXferCount);
			/*配置了DMA取消上一行注释即可*/
			HAL_SPI_Transmit(&hspi1,(uint8_t *)arg_ptr,arg_int,200);
			/*这是CubeMX生成的初始化*/
            break;
        case U8X8_MSG_BYTE_INIT: /*初始化函数*/
            break;
        case U8X8_MSG_BYTE_SET_DC: /*设置DC引脚,表明发送的是数据还是命令*/
			HAL_GPIO_WritePin(OLED_DC_GPIO_Port,OLED_DC_Pin,arg_int);
            break;
        case U8X8_MSG_BYTE_START_TRANSFER: 
            u8x8_gpio_SetCS(u8x8, u8x8->display_info->chip_enable_level);
            u8x8->gpio_and_delay_cb(u8x8, U8X8_MSG_DELAY_NANO, u8x8->display_info->post_chip_enable_wait_ns, NULL);
            break;
        case U8X8_MSG_BYTE_END_TRANSFER: 
            u8x8->gpio_and_delay_cb(u8x8, U8X8_MSG_DELAY_NANO, u8x8->display_info->pre_chip_disable_wait_ns, NULL);
            u8x8_gpio_SetCS(u8x8, u8x8->display_info->chip_disable_level);
            break;
        default:
            return 0;
    }
    return 1;
}

uint8_t u8x8_stm32_gpio_and_delay(U8X8_UNUSED u8x8_t *u8x8,
    U8X8_UNUSED uint8_t msg, U8X8_UNUSED uint8_t arg_int,
    U8X8_UNUSED void *arg_ptr) 
{
    switch (msg)
    {
        case U8X8_MSG_GPIO_AND_DELAY_INIT: /*delay和GPIO的初始化，在main中已经初始化完成了*/
            break;
        case U8X8_MSG_DELAY_MILLI: /*延时函数*/
            HAL_Delay(arg_int);     //调用谁stm32系统延时函数
            break;
        case U8X8_MSG_GPIO_CS: /*片选信号*/ //由于只有一个SPI设备，所以片选信号在初始化时已经设置为常有效
            HAL_GPIO_WritePin(OLED_CS_GPIO_Port, OLED_CS_Pin, arg_int);
            break;
        case U8X8_MSG_GPIO_DC: /*设置DC引脚,表明发送的是数据还是命令*/
            HAL_GPIO_WritePin(OLED_DC_GPIO_Port,OLED_DC_Pin,arg_int);
            break;
        case U8X8_MSG_GPIO_RESET:
            break;
    }
    return 1;
}

void u8g2Init(u8g2_t *u8g2)
{
/********************************************     
U8G2_R0     //不旋转，不镜像     
U8G2_R1     //旋转90度
U8G2_R2     //旋转180度   
U8G2_R3     //旋转270度
U8G2_MIRROR   //没有旋转，横向显示左右镜像
U8G2_MIRROR_VERTICAL    //没有旋转，竖向显示镜像
********************************************/
//    u8g2_Setup_sh1106_128x64_noname_2(u8g2, U8G2_R0, u8x8_byte_4wire_hw_spi, u8x8_stm32_gpio_and_delay);  // 初始化1.3寸OLED u8g2 结构体
	u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_f(u8g2, U8G2_R0, u8x8_byte_4wire_hw_spi, u8x8_stm32_gpio_and_delay);  // 初始化0.96寸OLED u8g2 结构体
	u8g2_InitDisplay(u8g2);     //初始化显示
	u8g2_SetPowerSave(u8g2, 0); //开启显示
}
/*官方logo的Demo*/
void draw(u8g2_t *u8g2)
{
    u8g2_SetFontMode(u8g2, 1); /*字体模式选择*/
    u8g2_SetFontDirection(u8g2, 0); /*字体方向选择*/
    u8g2_SetFont(u8g2, u8g2_font_inb24_mf); /*字库选择*/
    u8g2_DrawStr(u8g2, 0, 20, "U");
    
    u8g2_SetFontDirection(u8g2, 1);
    u8g2_SetFont(u8g2, u8g2_font_inb30_mn);
    u8g2_DrawStr(u8g2, 21,8,"8");
        
    u8g2_SetFontDirection(u8g2, 0);
    u8g2_SetFont(u8g2, u8g2_font_inb24_mf);
    u8g2_DrawStr(u8g2, 51,30,"g");
    u8g2_DrawStr(u8g2, 67,30,"\xb2");
    
    u8g2_DrawHLine(u8g2, 2, 35, 47);
    u8g2_DrawHLine(u8g2, 3, 36, 47);
    u8g2_DrawVLine(u8g2, 45, 32, 12);
    u8g2_DrawVLine(u8g2, 46, 33, 12);
  
    u8g2_SetFont(u8g2, u8g2_font_4x6_tr);
    u8g2_DrawStr(u8g2, 1,54,"github.com/olikraus/u8g2");
}
/********************************* end_of_file **********************************/

GPIO定义的时候在CubeMX设置别名能更容易的切换IO口，CS拉高，如下

oled_driver.h：

#ifndef __MD_OLED_DRIVER_H
#define __MD_OLED_DRIVER_H

#include "stdlib.h"	  
#include "main.h"
#include "gpio.h"
#include "u8g2.h"

//-----------------OLED端口定义----------------  					   
#define MD_OLED_RST_Clr() HAL_GPIO_WritePin(OLED_RES_GPIO_Port,OLED_RES_Pin,GPIO_PIN_RESET) //oled 复位端口操作
#define MD_OLED_RST_Set() HAL_GPIO_WritePin(OLED_RES_GPIO_Port,OLED_RES_Pin,GPIO_PIN_SET)

//OLED控制用函数
uint8_t u8x8_byte_4wire_hw_spi(u8x8_t *u8x8, uint8_t msg, uint8_t arg_int,void *arg_ptr);
uint8_t u8x8_stm32_gpio_and_delay(U8X8_UNUSED u8x8_t *u8x8,U8X8_UNUSED uint8_t msg, U8X8_UNUSED uint8_t arg_int,U8X8_UNUSED void *arg_ptr) ;
void u8g2Init(u8g2_t *u8g2);
void draw(u8g2_t *u8g2);

#endif  

  上述编写的移植函数代码属于HAL库下的代码，标准库的代码其实差不多，有个别地方需要注意修改。有一定MCU编程基础的朋友应该很简单就可以做到仿写。移植代码的本质：这些函数代码就是对应的U8g2图形库的接口函数，通过这些函数去启用U8g2图形库。

main函数

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_SPI1_Init();

  /* Initialize interrupts */
  MX_NVIC_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  u8g2_t u8g2; // 显示器初始化结构体
  MD_OLED_RST_Set(); //显示器复位拉高
  u8g2Init(&u8g2);   //显示器调用初始化函数
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
       u8g2_FirstPage(&u8g2);
       do
       {
   			draw(&u8g2);
           
       } while (u8g2_NextPage(&u8g2));
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

最终效果

总结

  U8g2图形库可以说目前小尺寸OLED首选的GUI，其可以呈现出的图形远不止上述中的图形，更多的功能还需要读者朋友们自己去好好发掘。优秀GUI的移植是一名合格嵌入式工程师必须掌握的技能之一，其可以达到大大缩短开发周期，优化UI界面等目的。LCD屏幕也存在类似的优秀开源GUI库，后续笔者会进行更新，感兴趣的读者朋友可以点波关注，感谢！！！
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原文链接：https://blog.csdn.net/black_sneak/article/details/126312657

• 开源代码：https://gitee.com/ljs_ice/STM32_u8g2