基于STM32的0.96寸OLED显示屏显示数据
一、SPI
1.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。
2.SPI 的物理层和协议层
2.1物理层
SPI 通讯设备之间的常用连接方式见图
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，它们的作用介绍如下。
SS( Slave Select)：从设备选择信号线，常称为片选信号线，也称为 NSS、CS，以下用 NSS 表示。当有多个 SPI从设备与 SPI主机相连时，设备的其它信号线 SCK、MOSI及 MISO同时并联到相同的 SPI总线上，即无论有多少个从设备，都共同只使用这 3条总线；而每个从设备都有独立的这一条 NSS 信号线，本信号线独占主机的一个引脚，即有多少个从设备，就有多少条片选信号线。I2C 协议中通过设备地址来寻址、选中总线上的某个设备并与其进行通讯；而 SPI 协议中没有设备地址，它使用 NSS 信号线来寻址，当主机要选择从设备时，把该从设备的 NSS 信号线设置为低电平，该从设备即被选中，即片选有效，接着主机开始与被选中的从设备进行 SPI通讯。所以 SPI通讯以 NSS 线置低电平为开始信号，以 NSS 线被拉高作为结束信号。
SCK (Serial Clock)：时钟信号线，用于通讯数据同步。它由通讯主机产生，决定了通讯的速率，不同的设备支持的最高时钟频率不一样，如 STM32 的 SPI 时钟频率最大为fpclk/2，两个设备之间通讯时，通讯速率受限于低速设备。
MOSI (Master Output， Slave Input)：主设备输出/从设备输入引脚。主机的数据从这条信号线输出，从机由这条信号线读入主机发送的数据，即这条线上数据的方向为主机到从机。
MISO(Master Input,，Slave Output)：主设备输入/从设备输出引脚。主机从这条信号线读入数据，从机的数据由这条信号线输出到主机，即在这条线上数据的方向为从机到主机。
2.2协议层
2.2协议层
与 I2C 的类似，SPI 协议定义了通讯的起始和停止信号、数据有效性、时钟同步等环节。
SPI 通讯的通讯时序，如图所示：
起始信号：NSS 信号线由高变低，是 SPI 通讯的起始信号。NSS 是每个从机各自独占的信号线，当从机在自己的 NSS 线检测到起始信号后，就知道自己被主机选中了，开始准备与主机通讯。
停止信号：NSS 信号由低变高，是 SPI 通讯的停止信号，表示本次通讯结束，从机的选中状态被取消。
数据有效性：SPI 使用 MOSI 及 MISO 信号线来传输数据，使用 SCK 信号线进行数据同步。MOSI 及MISO 数据线在 SCK 的每个时钟周期传输一位数据，且数据输入输出是同时进行的。数据传输时，MSB 先行或 LSB先行并没有作硬性规定，但要保证两个 SPI 通讯设备之间使用同
样的协定，一般都会采用图中的 MSB 先行模式。
MOSI 及 MISO 的数据在 SCK 的上升沿期间变化输出，在SCK 的下降沿时被采样。即在 SCK 的下降沿时刻，MOSI 及 MISO 的数据有效，高电平时表示数据“1”，为低电平时表示数据“0”。在其它时刻，数据无效，MOSI及MISO 为下一次表示数据做准备。
SPI 每次数据传输可以 8 位或 16 位为单位，每次传输的单位数不受限制。
CPOL/CPHA 及通讯模式：SPI 一共有四种通讯模式，它们的主要区别是总线空闲时 SCK 的时钟状态以及数据采样时刻。
时钟极性CPOL是指 SPI 通讯设备处于空闲状态时，SCK 信号线的电平信号(即 SPI 通讯开始前、 NSS 线为高电平时 SCK 的状态)。CPOL=0 时，SCK 在空闲状态时为低电平，CPOL=1 时，则相反。
时钟相位CPHA是指数据的采样的时刻，当 CPHA=0 时，MOSI 或 MISO 数据线上的信号将会在 SCK 时钟线的“奇数边沿”被采样。当 CPHA=1 时，数据线在 SCK 的“偶数边沿”采样。
3.通讯引脚
SPI 的所有硬件架构都从图 25-5 中左侧 MOSI、MISO、SCK 及 NSS 线展开的。STM32芯片有多个 SPI 外设，它们的 SPI 通讯信号引出到不同的 GPIO 引脚上，使用时必须配置到这些指定的引脚，见表 25-2。关于 GPIO 引脚的复用功能，可查阅《STM32F10x 规格书》，以它为准。
其中 SPI1 是 APB2 上的设备，最高通信速率达 36Mbtis/s，SPI2、SPI3 是 APB1 上的设备，最高通信速率为 18Mbits/s。除了通讯速率，在其它功能上没有差异。其中 SPI3 用到了下载接口的引脚，这几个引脚默认功能是下载，第二功能才是 IO 口，如果想使用 SPI3 接口，则程序上必须先禁用掉这几个 IO 口的下载功能。一般在资源不是十分紧张的情况下，这几个 IO 口是专门用于下载和调试程序，不会复用为 SPI3。
二、使用0.96寸OLED显示屏显示数据
1.显示屏介绍
产品参数
工作电压： 3.3V/5V
通信接口： 3-wire SPI, 4-wire SPI, I2C
屏幕类型： OLED
控制芯片： SSD1306
分辨率： 12864(Pixel)
外形尺寸： 12864(Pixel)
显示颜色: 黄蓝(双色块屏)
工作温度: -20°C ~ 70°C
存储温度: -30°C ~ 80°C
视角: >160°
功能引脚：
硬件配置：
OLED模块提供三种驱动接口：分别为3-wire SPI、4-wire SPI 和I2C接口，模块背面有两个可选择焊接的电阻， 通过电子的选择来选择相应的通信方式， 如图：
模块出厂默认使用4线SPI通信模式， 即BS0，BS1默认接0（1和0不全代表电平，只是电阻接上或者接下的焊接方式，具体硬件链接见下表）：
注：上图为硬件上的焊接， 下表为实际的硬件连接
2.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：
-
显示自己的学号和姓名；
-
显示AHT20的温度和湿度；
-
上下或左右的滑动显示长字符，比如“Hello，欢迎来到重庆交通大学物联网205实训室！”或者一段歌词或诗词(最好使用硬件刷屏模式)。
三、显示学号和姓名
1.工程建立
运行厂家给出的Demo程序
打开压缩包找到符合自己芯片的项目工程，使用keil5打开项目
打开程序后用keil进入工程，在工程中找到test.c函数，改写如下代码：
test.c：
void TEST_MainPage(void)
{
GUI_ShowCHinese(28,20,16,"王之源",1); //中文姓名
GUI_ShowString(4,48,"632007060309",16,1); //数字详细
delay_ms(1500);
delay_ms(1500);
}
根据题目要求需要输出学号姓名，我们在test.c中编写我们想要输出的内容，因为我们所用到的字模是16×16，所以看到我们这里三个括号内的参数是16，在中文的输出前面是GUI_ShowCHinese，这里需要注意。
存储代码，就是我们的字模库，我们要显示输出相关内容我们的库中必须有相应的字模数据，这里我用到的汉字点阵字模生成工具界面如下：
得到相应的字模后我们在oledfont.h中的16×16中加入如下字模：
oledfont.h：
typedef struct
{
unsigned char Index[2];
char Msk[32];
}typFNT_GB16;
//宋体
//16*16大小
//逐行式，顺向（高位在前）
const typFNT_GB16 cfont16[] =
{
"王",0x00,0x00,0x7F,0xFC,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x3F,0xF8,
0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0xFF,0xFE,0x00,0x00,/*"王",0*/
"之",0x02,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x00,0x00,0x7F,0xF8,0x00,0x10,0x00,0x20,0x00,0x40,
0x00,0x80,0x01,0x00,0x02,0x00,0x04,0x00,0x18,0x00,0x24,0x00,0x43,0xFE,0x00,0x00,/*"之",1*/
"源",0x00,0x00,0x27,0xFE,0x14,0x20,0x14,0x40,0x85,0xFC,0x45,0x04,0x45,0xFC,0x15,0x04,
0x15,0xFC,0x25,0x24,0xE4,0x20,0x24,0xA8,0x29,0x24,0x2A,0x22,0x30,0xA0,0x00,0x40,/*"源",2*/
};
main.c函数：
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)
{
TEST_MainPage(); //主界面显示测试
}
}
2.编译测试
3.电路连接
4.结果
四、滚动显示长字符
1.代码改写
基于上一项目进行改写
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）
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
}
test.c显示程序：
void TEST_MainPage(void)
{
GUI_ShowCHinese(10,20,16,"欢迎来吃老八秘制小汉堡",1);
delay_ms(1500);
delay_ms(1500);
}
字模库添加：
"欢",0x00,0x80,0x00,0x80,0xFC,0x80,0x04,0xFC,0x05,0x04,0x49,0x08,0x2A,0x40,0x14,0x40,
0x10,0x40,0x28,0xA0,0x24,0xA0,0x45,0x10,0x81,0x10,0x02,0x08,0x04,0x04,0x08,0x02,/*"欢",0*/
"迎",0x00,0x00,0x20,0x80,0x13,0x3C,0x12,0x24,0x02,0x24,0x02,0x24,0xF2,0x24,0x12,0x24,
0x12,0x24,0x12,0xB4,0x13,0x28,0x12,0x20,0x10,0x20,0x28,0x20,0x47,0xFE,0x00,0x00,/*"迎",0*/
"来",0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x7F,0xFC,0x01,0x00,0x11,0x10,0x09,0x10,0x09,0x20,
0xFF,0xFE,0x03,0x80,0x05,0x40,0x09,0x20,0x31,0x18,0xC1,0x06,0x01,0x00,0x01,0x00,/*"来",0*/
"吃",0x00,0x80,0x00,0x80,0x79,0x00,0x49,0xFE,0x4A,0x00,0x4C,0x00,0x49,0xF8,0x48,0x08,
0x48,0x10,0x48,0x60,0x78,0x80,0x49,0x00,0x02,0x02,0x02,0x02,0x01,0xFE,0x00,0x00,/*"吃",0*/
"老",0x02,0x00,0x02,0x08,0x3F,0xD0,0x02,0x20,0x02,0x40,0xFF,0xFE,0x01,0x00,0x02,0x00,
0x0C,0x10,0x18,0xE0,0x2F,0x00,0x48,0x08,0x88,0x08,0x08,0x08,0x07,0xF8,0x00,0x00,/*"老",9*/
"八",0x00,0x00,0x00,0x40,0x04,0x40,0x04,0x40,0x04,0x40,0x04,0x40,0x04,0x40,0x04,0x20,
0x08,0x20,0x08,0x20,0x08,0x10,0x10,0x10,0x10,0x08,0x20,0x08,0x20,0x04,0x40,0x02,/*"八",9*/
"秘",0x08,0x00,0x1C,0x40,0xF0,0x20,0x10,0x28,0x10,0x08,0xFC,0x88,0x10,0x90,0x3A,0x94,
0x36,0xA2,0x52,0xA2,0x54,0xC2,0x90,0x88,0x11,0x88,0x12,0x88,0x14,0x78,0x10,0x00,/*"秘",9*/
"制",0x04,0x04,0x24,0x04,0x24,0x04,0x3F,0xA4,0x44,0x24,0x04,0x24,0xFF,0xE4,0x04,0x24,
0x04,0x24,0x3F,0xA4,0x24,0xA4,0x24,0xA4,0x26,0x84,0x25,0x04,0x04,0x14,0x04,0x08,/*"制",9*/
"小",0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x09,0x30,0x19,0x10,
0x21,0x08,0x41,0x0c,0x81,0x04,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x05,0x00,0x02,0x00,/*"小",9*/
"汉",0x00,0x00,0x27,0xF8,0x12,0x08,0x12,0x08,0x82,0x08,0x41,0x10,0x49,0x10,0x09,0x10,
0x10,0xA0,0x10,0xA0,0xE0,0x40,0x20,0x40,0x20,0xA0,0x21,0x10,0x22,0x08,0x0C,0x06,/*"汉",9*/
"堡",0x08,0x00,0x0B,0xF8,0x12,0x08,0x33,0xF8,0x50,0x40,0x97,0xFC,0x11,0x50,0x12,0x48,
0x14,0x46,0x11,0x40,0x01,0x00,0x3F,0xF8,0x01,0x00,0x01,0x00,0xFF,0xFE,0x00,0x00,/*"堡",0*/
2.编译执行
3.烧录测试
4.结果
五、温湿度显示
1.下载模板
代码模板：https://github.com/Sunlight-Dazzling/stm32_AHT20_OLED/tree/main/User/usart
2.代码修改
0x03,0x80,0x1C,0x70,0xE0,0x0E,0x1F,0xF0,0x10,0x10,0x10,0x10,0x1F,0xF0,0x10,0x10,/*"客",0*/
"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*/
在bsp_i2c.c中修改read_AHT20函数，修改为
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");
}
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
//printf(strTemp);
//printf("/r/n");
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);
delay_ms(1500);
delay_ms(1500);
}
修改main函数：
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);
}
3.烧录运行
4.结果展示
