[低端局][cx32L003] 移植U8G2

在低端芯片上使用U8G2

一、简介

U8g2:单色显示库，版本2

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，其中包括以下控制器:Ssd1305、ssd1306、ssd1309、ssd1312、ssd1316、ssd1318、ssd1320、ssd1322、ssd1325、ssd1327、ssd1327、ssd1327、ssd1327、ssd1327、ssd1327、ssd1106、sh1107、sh1108、ssd1607、hx1230、uc1601、uc1604、uc1608、pcd8544、pcf8812、hx1230、uc1601、uc1611、uc1617、uc1638、uc1701、st7511、st7528、st7565、st7567、st7586、st7588、st75160、st75256、st75320、nt7534、st7920、ist3020、ist3088、ist7920、ld7032、ks0108、ks0713、hd44102、t7932、sed1520、sbn1661、il3820、max7219、gp1287、gp1247、GU800(查看完整列表)。

Arduino库U8g2可以从Arduino IDE的库管理器中安装。U8g2还包括U8x8库:

（1）U8g2

1. 包括所有图形程序(线/框/圆绘制)。

2. 支持多种字体。(几乎)对字体高度没有限制。

3. 在微控制器中需要一些内存来呈现显示。

（2）U8x8

1. 仅文本输出(字符)设备。

2. 只允许适合8x8像素网格的字体。

3. 直接写入显示。在微控制器中不需要缓冲区。

二、配置要求

最少要求：
ROM：122+354+12+56+304+723+312+72+134+280+12+28+502+412+288+101+192+10+72=3986byte
RAM：0x80+0x01=0x81=129byte

RAM范围[128,1024]，越大刷新越快。

Demo工程整体大小：NOS+IIC+GPIO+U8G2

• Total RO Size (Code + RO Data) 9472 ( 9.25kB)
• Total RW Size (RW Data + ZI Data) 880 ( 0.86kB)
• Total ROM Size (Code + RO Data + RW Data) 9492 ( 9.27kB)

三、移植步骤

（1）文件准备和添加

1. 下载文件(Gitee)
2. 解压csrc到工程根目录
3. keil添加目录文件
   

注意：带_d_是用户自定义文件,可以移动到工程中修改。

4. keil添加头文件 [csrc的目录]
   
5. 添加驱动文件
   u8g2里面支持多种驱动芯片，以u8x8_d_xxx.c命名的就是驱动文件，本文使用的是0.96吋oled，芯片是ssd1306，因此只需将u8x8_d_ssd1312_128x64_noname.c这个驱动文件添加到工程中：
   

（2）实现回调接口(I2C的读写函数)

void u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_1(u8g2_t *u8g2, const u8g2_cb_t *rotation, u8x8_msg_cb byte_cb, u8x8_msg_cb gpio_and_delay_cb)

byte_cb：是通信相关的函数，比如i2c写数据，
gpio_and_delay_cb：是延时相关的函数。

①软件I2C

u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_1(&u8g2, U8G2_R0, u8x8_byte_sw_i2c, gpio_and_delay); // init u8g2 structure

1. u8x8_byte_sw_i2c官方已经实现 <–u8x8_byte.c
2. 我们需要实现gpio_and_delay函数

uint8_t gpio_and_delay(u8x8_t *u8x8, uint8_t msg, uint8_t arg_int, void *arg_ptr) {
  //printf("%s:msg = %d,arg_int = %d\r\n",__FUNCTION__,msg,arg_int);
  switch(msg) {
    case U8X8_MSG_DELAY_100NANO:		// delay arg_int * 100 nano seconds
      __NOP();
      break;
    case U8X8_MSG_DELAY_10MICRO:		// delay arg_int * 10 micro seconds
 	    for (uint16_t n = 0; n < 320; n++) {
         __NOP();
      }     
      break;
    case U8X8_MSG_DELAY_MILLI:			// delay arg_int * 1 milli second
      HAL_Delay(1);
      break;
    case U8X8_MSG_DELAY_I2C:		    // arg_int is the I2C speed in 100KHz, e.g. 4 = 400 KHz
          //delay 5us
          delay_us(5);						// arg_int=1: delay by 5us, arg_int = 4: delay by 1.25us

    case U8X8_MSG_GPIO_I2C_CLOCK:		// arg_int=0: Output low at I2C clock pin
      if(arg_int == 1) {
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);
      } else if(arg_int == 0) {
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET);  
      }          
      break;							// arg_int=1: Input dir with pullup high for I2C clock pin
    case U8X8_MSG_GPIO_I2C_DATA:		// arg_int=0: Output low at I2C data pin
      //  printf("U8X8_MSG_GPIO_I2C_DATA:%d\r\n",arg_int);
      if(arg_int == 1)  {
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);
      } else if(arg_int == 0) {
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);  
      }         
      break;							// arg_int=1: Input dir with pullup high for I2C data pin
    case U8X8_MSG_GPIO_MENU_SELECT:
        u8x8_SetGPIOResult(u8x8, /* get menu select pin state */ 0);
        break;
    case U8X8_MSG_GPIO_MENU_NEXT:
        u8x8_SetGPIOResult(u8x8, /* get menu next pin state */ 0);
        break;
    case U8X8_MSG_GPIO_MENU_PREV:
        u8x8_SetGPIOResult(u8x8, /* get menu prev pin state */ 0);
        break;
    case U8X8_MSG_GPIO_MENU_HOME:
        u8x8_SetGPIOResult(u8x8, /* get menu home pin state */ 0);
        break;
    default:
      u8x8_SetGPIOResult(u8x8, 1);		// default return value
      break;
  }
  return 1;
}

②硬件I2C

跟软件实现方式类似

u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_1(&u8g2, U8G2_R0, u8x8_byte_hw_i2c, gpio_and_delay); // init u8g2 structure

#define I2C_SPEED_RATE	100   //uint khz
I2C_HandleTypeDef i2c_test = {0};
FlagStatus i2c_int = RESET;

main:
{
	__HAL_RCC_I2C_CLK_ENABLE();
	gpioi2c.Pin    = GPIO_PIN_5;
	gpioi2c.Mode = GPIO_MODE_AF; // GPIO端口复用功能 
	gpioi2c.Alternate = GPIO_AF4_I2C_SDA;
	gpioi2c.OpenDrain = GPIO_OPENDRAIN; // 开漏输出
	gpioi2c.Debounce.Enable = GPIO_DEBOUNCE_DISABLE; // 禁止输入去抖动
	gpioi2c.SlewRate = GPIO_SLEW_RATE_HIGH; // 电压转换速率
	gpioi2c.DrvStrength = GPIO_DRV_STRENGTH_HIGH; // 驱动强度
	gpioi2c.Pull = GPIO_PULLUP;			// 上拉
	HAL_GPIO_Init(GPIOB, &gpioi2c);
	
	
	gpioi2c.Pin = GPIO_PIN_4;
	gpioi2c.Mode = GPIO_MODE_AF;
	gpioi2c.Alternate = GPIO_AF4_I2C_SCL;
	gpioi2c.OpenDrain = GPIO_OPENDRAIN; 
	gpioi2c.Debounce.Enable = GPIO_DEBOUNCE_DISABLE;
	gpioi2c.SlewRate = GPIO_SLEW_RATE_HIGH;
	gpioi2c.DrvStrength = GPIO_DRV_STRENGTH_HIGH;
	gpioi2c.Pull = GPIO_PULLUP;	
	HAL_GPIO_Init(GPIOB, &gpioi2c);
	
	i2c_test.Instance = I2C;
	i2c_test.Init.master = I2C_MASTER_MODE_ENABLE; // 主机模式使能
	i2c_test.Init.slave = I2C_SLAVE_MODE_DISABLE; // 从机模式禁止
	i2c_test.Mode = HAL_I2C_MODE_MASTER; // 主机模式
	
	i2c_test.Init.broadack = I2C_BROAD_ACK_DISABLE; // 广播地址应答禁止
	i2c_test.Init.speedclock = I2C_SPEED_RATE; // I2C传输速率  
	i2c_test.State = HAL_I2C_STATE_RESET; //
	
	HAL_I2C_Init(&i2c_test);
}

uint8_t u8x8_byte_hw_i2c(u8x8_t *u8x8, uint8_t msg, uint8_t arg_int, void *arg_ptr) {
	static uint8_t buffer[32];		/* u8g2/u8x8 will never send more than 32 bytes between START_TRANSFER and END_TRANSFER */
	static uint8_t buf_idx;
	uint8_t *data;

	switch(msg)
	{
		case U8X8_MSG_BYTE_SEND:
		  data = (uint8_t *)arg_ptr;      
		  while( arg_int > 0 ){
					buffer[buf_idx++] = *data;
					data++;
					arg_int--;
				}      
		break;
				
		case U8X8_MSG_BYTE_INIT:
		  /* add your custom code to init i2c subsystem */
		break;
			
		case U8X8_MSG_BYTE_START_TRANSFER:
		  buf_idx = 0;
		break;
			
		case U8X8_MSG_BYTE_END_TRANSFER:
		HAL_I2C_Master_Transmit(&i2c_test, buffer[0], &buffer[1], buf_idx - 1);
		break;
			
		default:
		  return 0;
	}
	return 1;
}

uint8_t 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:
			break;
			
		case U8X8_MSG_DELAY_MILLI:
			HAL_Delay(arg_int);
			break;
			
		case U8X8_MSG_GPIO_I2C_CLOCK:		
			break;							
			
		case U8X8_MSG_GPIO_I2C_DATA:			
			break;
			
		default:	
			return 0;
	}
	return 1; // command processed successfully.
}

到此，移植完毕，但是编译失败，空间不足！

（3）功能裁剪

① u8g2_d_setup.c

1. 注释全部函数
2. 找到u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_1函数，解除注释。
   
   注：用缓存128举例。有条件的可以使用256，1024.
   u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_1() --缓存128byte
   u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_2() --缓存256byte
   u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_f() --缓存1024byte

② u8g2_d_memory.c

1. 注释全部函数
2. 找到u8g2_m_16_8_1函数，解除注释。
   

注：用缓存128举例。有条件的可以使用256，1024.
u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_1() --缓存128byte
u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_2() --缓存256byte
u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_f() --缓存1024byte

u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_1、
u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_2、
u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_f，
这些都是spi接口的；
u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_1、
u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_2、
u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_f，
这些都是i2c接口的；
后缀1、2、f代表缓冲区大小的不同：
1代表128字节，
2代表256字节，
f代表1024字节；
根据单片机空间的大小选择合适的接口，缓冲区小的，刷新lcd/oled的时候就比较耗时，反之。

③ 关于字库

“u8g2_fonts.c”文件中定义了各种字库，这些字库比较占用空间，根据使用情况屏蔽掉没有使用的。

demo工程gitee