【STM32F103笔记】9、I2C通信——玩转OLED（OLED命令详解）
I2C通信——玩转OLED（OLED命令详解）
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- I2C介绍
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- I2C主机模式通信格式
- I2C寄存器
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- 1、Control register 1 (I2C_CR1)
- 2、Control register 2 (I2C_CR2)
- 3、Own address register 1 (I2C_OAR1)
- 4、Own address register 2 (I2C_OAR2)
- 5、Data register (I2C_DR)
- 6、Status register 1 (I2C_SR1)
- 7、Status register 2 (I2C_SR2)
- 8、Clock control register (I2C_CCR)
- 9、TRISE register (I2C_TRISE)
- I2C程序设计
- OLED
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- 1、SSD1306 I2C Slave Address
- 2、I2C通信格式
- 3、显存——GDDRAM
- 4、命令 Command
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- 4.1 Fundamental Command 基础命令
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- 4.1.1 Set Contrast Control （设置对比度）
- 4.1.2 Entire Display ON （OLED显示跟随GDDRAM）
- 4.1.3 Set Normal/Inverse Display （设置反色）
- 4.1.4 Set Display ON/OFF （开启/关闭显示）
- 4.2 Scrolling Command 滚动设置
- 4.3 Addressing Setting Command 寻址方式设置
-
- 4.3.1 Set Lower Column Start Address for Page Addressing Mode
- 4.3.2 Set Higher Column Start Address for Page Addressing Mode
- 4.3.3 Set Memory Addressing Mode
- 4.3.4 Set Column Address
- 4.3.5 Set Page Address
- 4.3.6 Set Page Start Address for Page Addressing Mode
- 4.4 Hardware Configuration (Panel resolution & layout related) Command 硬件设置
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- 4.4.1 Set Display Start Line
- 4.4.2 Set Segment Re-map
- 4.4.3 Set Multiplex Ratio
- 4.4.4 Set COM Output Scan Direction
- 4.4.5 Set Display Offset
- 4.4.6 Set COM Pins Hardware Configuration
- 4.5 Timing & Driving Scheme Setting Command 时序设置
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- 4.5.1 Set Display Clock Divide Ratio/Oscillator Frequency
- 4.5.2 Set Pre-charge Period
- 4.5.3 Set V~COMH~ Deselect Level
- 4.5.4 NOP
- 5、程序设计
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- 5.1 I2C通信函数
- 5.2 OLED初始化设置
- 5.3 OLED刷新方式
- 6、测试
- 7、运行结果
- 完结撒花✿✿ヽ(°▽°)ノ✿
这一篇给大家介绍一下STM32的I2C总线通信方式，最后通过操作OLED来进行演示。
目前网上流传的OLED操作方式大同小异，基本都是同一个模子刻出来的，笔者在使用OLED店家给的测试程序时发现屏幕的刷新率不是很令人满意，每次刷新OLED时总会出现“闪屏”，影响OLED的显示效果，这对于后面想用STM32配合OLED做小游戏的笔者来说无法忍受，因此这一篇将通过分析SSD1306芯片手册（OLED控制芯片）来介绍更加高效的操作方式。
I2C介绍
STM32F103C8T6有2个I2C总线通信接口，其内部结构如下图所示：
具有以下特点：
- 支持主机模式（Master mode）与从机模式（Slave mode）；
- 主机模式可以在SCL上发出时钟信号；在SDA上发出Start和Stop信号；
- 从机模式支持可编程地址，能够响应2个从机地址；能够接收Stop信号；
- 支持7位/10位地址模式；
- 标准传输速率100KHz，快速传输速率可达400KHz；
- 通过标志位对总线状态进行反馈和控制；
- 支持地址/数据通信完成中断和错误情况中断；
- 通信速率（SCL上时钟信号频率）可调；
- 支持DMA传输；
- 支持可配置PEC（数据包错误检查）；
- 支持SMBus2.0。
好了，上面其实都是废话，主要是对STM32的I2C总线模块功能的简介，具体的功能介绍可以参考手册中的I2C functional description。
STM32程序开发正确的方式应该是确定所需要用到的外设，然后了解外设功能，确定具体要使用什么样的功能，最后对照寄存器结合库函数手册，确定外设初始化和控制的程序设计，最后编程调试。
I2C主机模式通信格式
在手册中，主机发送模式如下：
可知I2C主机模式下，发送格式为：
- 发出Start信号，检测EV5（I2C_SR1寄存器SB位，置1表示主机模式发出Start）；
- 发送地址，等待应答信号（这里使能应答信号后，由硬件控制），检测EV6（I2C_SR1寄存器ADDR位，置1表示地址发送完毕），EV8_1可略过（因为之前没有发送过数据）；
- 发送数据，等待应答信号，检测EV8（I2C_SR1寄存器TxE位，置1表示数据发送完毕）；
- ……
- 发送Stop信号。
主机模式接收格式如下：
- 发出Start信号，检测EV5；
- 发送地址，等待应答信号，检测EV6；
- 检测EV7（I2C_SR1寄存器RxNE位，置1表示接收到数据），接收数据并发出应答信号；
- ……
- 最后一个字节数据接收后，不发出应答信号；
- 发送Stop信号。
I2C寄存器
下面对I2C总线的寄存器进行介绍，结合寄存器可以更进一步了解上面的通信格式：
1、Control register 1 (I2C_CR1)
I2C_CR1为I2C总线的控制寄存器1：
- Bit 15 SWRST：软件复位，置1使I2C总线进入复位状态；
- ……
- Bit 10 ACK：应答模式，置1使能应答；
- Bit 9 STOP：Stop信号，在主机模式中，置1在总线上发出Stop信号；
- Bit 8 START：Start信号，在主机模式中，置1在总线上发出Start信号；
- ……
- Bit 0 PE：使能位，置1使能I2C总线（对应的引脚将被复用为I2C总线引脚）。
2、Control register 2 (I2C_CR2)
I2C_CR2为I2C总线的控制寄存器2：
主要为DMA与中断设置，这里我们用不到：
- Bit 5:0 FREQ[5:0]：外设时钟设置，时钟频率为2~36，单位MHz；I2C总线挂载在APB1总线上，从第二篇可知，其时钟频率为36MHz，因此设置为36MHz即可。
3、Own address register 1 (I2C_OAR1)
I2C_OAR1为地址寄存器：
- ……
- Bit 7:1 ADD[7:1]：7位地址模式时地址；
- ……
4、Own address register 2 (I2C_OAR2)
I2C_OAR2为地址寄存器，用于双地址模式：
5、Data register (I2C_DR)
I2C_DR为数据寄存器，I2C总线以字节为单位传输数据，发送模式时将数据写入这个寄存器，接收模式时接收到的数据将会被复制到这个寄存器：
6、Status register 1 (I2C_SR1)
I2C_SR1状态寄存器1，这里主要关注几个和数据传输过程有关的寄存器：
- ……
- Bit 7 TxE：1表示数据寄存器为空，即发送完毕；
- Bit 6 RXNE：1表示数据寄存器不为空，即接收到数据；
- ……
- Bit 2 BTF：1表示字节传输完毕；
- Bit 1 ADDR：主机模式下，1表示地址发送完毕；
- Bit 0 SB：主机模式用，1表示Start信号发出。
7、Status register 2 (I2C_SR2)
I2C_SR2状态寄存器2：
- ……
- Bit 2 TRA：0表示接收到数据，1表示数据发送完毕；
- Bit 1 BUSY：1表示总线正在进行通信，总线忙；
- Bit 0 MSL：0表示从机模式，1表示主机模式。
8、Clock control register (I2C_CCR)
I2C_CCR时钟控制寄存器：
- Bit 15 F/S：模式选择，0-标准I2C模式，1-快速I2C模式；
- Bit 14 DUTY：快速模式下占空比，0-1:2，1-16:9，这个占空比用于适配通信设备，根据通信设备进行确定；
- Bit 11:0 CCR[11:0]：时钟控制。
9、TRISE register (I2C_TRISE)
I2C_TRISE上升时间控制寄存器。
I2C程序设计
同样，官方库中提供了用于I2C初始化的结构体，初始化函数如下：
/**
* @brief initialize i2c1
* @param None
* @return None
*/
void I2C1_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef PB67InitStruct;
I2C_InitTypeDef I2C1InitStruct;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE);
PB67InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
PB67InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;
PB67InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &PB67InitStruct);
I2C1InitStruct.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;
I2C1InitStruct.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;
I2C1InitStruct.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;
I2C1InitStruct.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;
I2C1InitStruct.I2C_ClockSpeed = 400000;
I2C_Init(I2C1, &I2C1InitStruct);
I2C_Cmd(I2C1, ENABLE);
}
这里首先将PB6（SCL）、PB7（SDA）引脚初始化为I2C通信引脚，然后对I2C初始化结构体赋值，调用I2C_Init()函数进行初始化设置，最后调用I2C_Cmd()函数使能I2C1。
这里给出I2C读写的函数，详细说明见注释，请对照上面的通信格式进行理解：
/**
* @brief i2c1 write data
* @param slave_addr - I2C slave device address
* @param reg_addr - I2C slave device register address
* @param length - Length of data to be written
* @param pdata - Data buf pointer
* @return 0 if success
*/
int8_t I2C1_Write(uint8_t slave_addr, uint8_t reg_addr, uint16_t length, uint8_t *pdata)
{
if(!length)
return 0;
// 等待I2C总线空闲
while(I2C_GetFlagStatus(I2C1, I2C_FLAG_BUSY));
// 发出Start信号并检测EV5
I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
// 发送地址并检测EV6
I2C_Send7bitAddress(I2C1, slave_addr, I2C_Direction_Transmitter);
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));
// 发送数据（寄存器地址或命令，一般来说，向I2C通信对应的设备发送数据，是对其某个寄存器发送数据，或者发送对应的命令及数据），并检测EV8
I2C_SendData(I2C1, reg_addr);
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
// 继续发送数据，并检测EV8
while(length--)
{
I2C_SendData(I2C1, *pdata);
pdata++;
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
}
// 发送Stop信号
I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);
return 0;
}
/**
* @brief i2c1 read data
* @param slave_addr - I2C slave device address
* @param reg_addr - I2C slave device register address
* @param length - Length of data to be read
* @param pdata - Data buf pointer
* @return 0 if success
*/
int8_t I2C1_Read(uint8_t slave_addr, uint8_t reg_addr, uint16_t length, uint8_t *pdata)
{
if(!length)
return 0;
// 等待I2C总线空闲
while(I2C_GetFlagStatus(I2C1, I2C_FLAG_BUSY));
// 发出Start信号并检测EV5
I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
// 发送地址并检测EV6
I2C_Send7bitAddress(I2C1, slave_addr, I2C_Direction_Transmitter);
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));
// 发送数据（寄存器地址或命令），并检测EV8
I2C_SendData(I2C1, reg_addr);
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
// 发出Start信号并检测EV5
I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
// 发送地址并检测EV6
I2C_Send7bitAddress(I2C1, slave_addr, I2C_Direction_Receiver);
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED));
// 检测EV7，读取数据并发出应答信号
while(length--)
{
if(!length)
I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, DISABLE);
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED));
*pdata = I2C_ReceiveData(I2C1);
pdata++;
}
I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, ENABLE);
// 发出Stop信号
I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);
return 0;
}
注意这里的读写函数仅作为示范，具体的读写函数应该根据通信设备的协议要求进行编写。
至此，STM32的I2C总线通信已经完成，接下来就是对照OLED手册进行OLED程序设计了。
OLED
笔者用的是一块从箱子里翻出来不知道什么时候买的OLED（保护膜居然还没舍得揭掉），大小为128*64，查了查资料，找到了驱动芯片SSD1306的手册，因此，对OLED进行控制主要是和SSD1306这块芯片进行数据通信。
SSD1306芯片提供了4种通信方式：
- 6800并行通信；
- 8080并行通信；
- SPI接口；
- I2C接口。
笔者这块OLED将SSD1306芯片的I2C接口引出，因此通过I2C接口对其进行控制，下面根据SSD1306的手册对此进行介绍。
1、SSD1306 I2C Slave Address
根据电路，SA0（D/C#引脚接地）为0，因此，Slave Address取0b01111000，即0x78。
2、I2C通信格式
根据手册，SSD1306 I2C通信格式为：
- 发送Start信号；
- 发送地址（0x78）；
- 发送Control Byte，即控制字节，用于告诉SSD1306后续字节是命令还是数据；
- 发送数据字节（这里的数据可以是命令，也可以是写入显存的数据）；
- 依次类推，直到通信完成。
注意这里的是在一次I2C通信中，可以接收多个命令与数据，因此找到了提高刷新率的方法。
Control Byte：
| b7 | b6 | b5 | b4 | b3 | b2 | b1 | b0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Co | D/C | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
- Co：清0表示后续只有数据字节，即后续数据都是存入GDDRAM的图像数据；
- D/C：Data/Command，清0表示后续为命令字节，置1表示后续为存入GDDRAM的图像数据。
因此：
- 若发送命令，则Control Byte为0x80；
- 若发送数据，则Control Byte为0x40。
3、显存——GDDRAM
GDDRAM全称Graphic Display Data RAM，为SSD1306内部的数据内存，SSD1306通过Common Driver驱动OLED显示，可以理解为OLED显示的图像跟随GDDRAM里的内容（当然也可以设置不跟随，用于刷新处理），下图为SSD1306驱动OLED显示屏的逻辑关系：
在上电初始化后，SSD1306默认设置为COM0驱动Row0，COM63驱动Row63（后续可以设置）；COM驱动对应内部GDDRAM关系如下：
GDDRAM共分为8个Page，每个Page对应8个COM，每个COM驱动一行OLED显示，即共64行；而一个COM驱动内有128列（Segment），组成128*64OLED点阵驱动：
总结如下：
- 显存GDDRAM大小为128*64；
- SSD1306通过Common Driver驱动OLED每一行的显示；
- 控制上，每8个COM组成一个Page，共有8个Page，即64行；
- 每一个COM中有128个Segment，即128列；
- 通过设置COM与Page的映射关系，可以改变OLED的行刷新方向；
- 通过设置SEG与Column的映射关系，可以改变OLED的列刷新方向；
- 在一个Page中，数据刷新总是从低SEG刷新到高SEG；在一个SEG中，数据的低位在上，高位在下，即在一个SEG中数据总是从低COM刷新到高COM。
至此，我们弄清楚了GDDRAM里数据和OLED显示的关系。
4、命令 Command
这里按照SSD1306手册上的Command Table中的命令出现顺序进行介绍。
4.1 Fundamental Command 基础命令
4.1.1 Set Contrast Control （设置对比度）
| 格式 | 命令 | 数据 |
|---|---|---|
| - | 0x81 | 对比度(0~255) 默认值为0x7F(127) |
这个命令首先发送命令字节0x81，然后再发送对比度数据。
实际上是设置OLED的驱动电流，对比度设置越大，驱动电流越大，显示效果就越亮。
4.1.2 Entire Display ON （OLED显示跟随GDDRAM）
| 格式 | 命令 | 数据 |
|---|---|---|
| - | 0xA4：OLED显示跟随GDDRAM 0xA5：OLED显示固定，不跟随GDDRAM 默认为0xA4 |
无 |
这个命令只需发送命令字节0xA4或0xA5，可以设置OLED的显示内容是否跟随GDDRAM内容变化。
4.1.3 Set Normal/Inverse Display （设置反色）
| 格式 | 命令 | 数据 |
|---|---|---|
| - | 0xA6：正常显示，即GDDRAM中1表示显示，0表示不显示 0xA7：反转显示，即GDDRAM中0表示显示，1表示不显示 默认为0xA6 |
无 |
这个命令只需发送命令字节0xA6或0xA7，可以设置OLED的显示反色。
4.1.4 Set Display ON/OFF （开启/关闭显示）
| 格式 | 命令 | 数据 |
|---|---|---|
| - | 0xAE：关闭显示，进入睡眠模式 0xAF：开启显示 默认为0xAE |
无 |
这个命令只需发送命令字节0xAE或0xAF，可以设置OLED是否开启显示。
4.2 Scrolling Command 滚动设置
暂时不需要使用
4.3 Addressing Setting Command 寻址方式设置
4.3.1 Set Lower Column Start Address for Page Addressing Mode
| 格式 | 命令 | 数据 |
|---|---|---|
| - | 0x00~0x0F 默认为0x00 |
无 |
这个命令设置在页寻址（Page Addressing）模式下列起始地址的低4位。
这个命令仅在页寻址模式下有效。
4.3.2 Set Higher Column Start Address for Page Addressing Mode
| 格式 | 命令 | 数据 |
|---|---|---|
| - | 0x10~0x1F 默认为0x10 |
无 |
这个命令设置在页寻址（Page Addressing）模式下列起始地址的高4位，和上一命令一起指定页寻址模式下的起始列地址。
这个命令仅在页寻址模式下有效。
4.3.3 Set Memory Addressing Mode
| 格式 | 命令 | 数据 |
|---|---|---|
| - | 0x20 | 0x00：Horizontal Addressing Mode 行寻址模式 0x01：Vertical Addressing Mode 列寻址模式 0x02：Page Addressing Mode 页寻址模式 默认为0x02 |
这个命令首先发送0x20命令字节，然后发送寻址模式选择字节，各寻址模式如下：
页寻址模式：
水平/行寻址模式：
垂直/列寻址模式：
4.3.4 Set Column Address
| 格式 | 命令 | 数据1 | 数据2 |
|---|---|---|---|
| - | 0x21 | 0~127 默认为0 |
0~127 默认为127 |
这个命令首先发送0x21命令字节，然后发送2个数据字节用于设定列的起始和结束地址。
此命令仅在行/列寻址模式下有效。
4.3.5 Set Page Address
| 格式 | 命令 | 数据1 | 数据2 |
|---|---|---|---|
| - | 0x22 | 0~7 默认为0 |
0~7 默认为7 |
这个命令首先发送0x22命令字节，然后发送2个数据字节用于设定页的起始和结束地址。
此命令仅在行/列寻址模式下有效。
这个命令结合上一个命令，可以在显示区域设定一个窗口进行数据寻址刷新，如下图：
4.3.6 Set Page Start Address for Page Addressing Mode
| 格式 | 命令 | 数据 |
|---|---|---|
| - | 0xB0~0xB7 默认为0xB0 |
无 |
这个命令用于设置页寻址模式下的页起始地址。结合命令4.3.1和4.3.2，可以设置页寻址模式下一页的数据寻址刷新，如下图设置起始页为Page2，起始列为3：
4.4 Hardware Configuration (Panel resolution & layout related) Command 硬件设置
这里的命令主要是设置硬件映射关系等。
4.4.1 Set Display Start Line
| 格式 | 命令 | 数据 |
|---|---|---|
| - | 0x40~0x7F 对应0-63行 默认为0x40，第0行 |
无 |
这个命令设置显示的起始行。
4.4.2 Set Segment Re-map
| 格式 | 命令 | 数据 |
|---|---|---|
| - | 0xA0：Column 0 映射到 SEG0 0xA1：Column 127 映射到 SEG0 默认为0xA0 |
无 |
此命令设置列（Column）对应Segment的映射，即从左到右刷新数据还是从右到左刷新数据，需要根据实际显示情况进行设置，如果不知道怎么设置，可以先设置为默认值，根据显示情况进行调整。
4.4.3 Set Multiplex Ratio
| 格式 | 命令 | 数据 |
|---|---|---|
| - | 0xA8 | 0x10~0x3F 对应15+1 ~ 63+1 默认为63 |
这个命令设置通道数，应该选取默认63即可。
4.4.4 Set COM Output Scan Direction
| 格式 | 命令 | 数据 |
|---|---|---|
| - | 0xC0：从COM0扫描到COM N 0xC8：从COM N扫描到COM0 默认为0xC0 |
无 |
这个命令设置Common Driver的扫描方向，也就是OLED从上往下扫描还是从下往上扫描，需要根据具体的显示情况设置。
4.4.5 Set Display Offset
| 格式 | 命令 | 数据 |
|---|---|---|
| - | 0xD3 | 0~63 默认为0 |
这个命令设置COM的偏移值，一般设置为0，保证屏幕的完整显示。
4.4.6 Set COM Pins Hardware Configuration
这个命令可以用于更为复杂的屏幕显示，如使屏幕从中间开始刷新；这里保持默认设置即可。
4.5 Timing & Driving Scheme Setting Command 时序设置
4.5.1 Set Display Clock Divide Ratio/Oscillator Frequency
| 格式 | 命令 | 数据 |
|---|---|---|
| - | 0xDA | A[3:0]：设置时钟分频比 A[7:4]：设置时钟频率，值越大频率越高 |
这里为了让OLED能够更快地刷新，可以设置为0xF0，即分频比为1，频率最高。
4.5.2 Set Pre-charge Period
这个命令设定预充电时间，这里保持默认值0x22即可。
4.5.3 Set VCOMH Deselect Level
这里保持默认0x20即可。
4.5.4 NOP
| 格式 | 命令 | 数据 |
|---|---|---|
| - | 0xE3 | 无 |
空操作。
5、程序设计
5.1 I2C通信函数
根据第1节中的I2C通信格式图示，可以知道，在一次I2C通信中，SSD1306是可以接收多个命令和数据的，因此，为了方便扩展一次I2C通信，这里将I2C起始、发送命令/数据、I2C停止分别设置成函数：
I2C通信发起函数：
/**
* @brief OLED write mode initiates
* @param oled_addr - OLED slave address
* @return None
*/
static __INLINE void OLED_WriteInitiates(uint8_t oled_addr)
{
// 等待I2C总线空闲
while(I2C_GetFlagStatus(I2C1, I2C_FLAG_BUSY));
// 发出Start信号并检测EV5
I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));
// 发送地址（0x78）并检测EV6
I2C_Send7bitAddress(I2C1, oled_addr, I2C_Direction_Transmitter);
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));
}
I2C写命令函数： 发送Control Byte
/**
* @brief OLED write mode data format
* @param ctrl_byte - 0x80 write cmd, 0x40 write only data
* @return None
*/
static __INLINE void OLED_WriteCtrlByte(uint8_t ctrl_byte)
{
// 发送Control Byte并检测EV8
I2C_SendData(I2C1, ctrl_byte);
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
}
I2C写数据函数： 发送命令字节或者数据字节
/**
* @brief OLED write mode data format
* @param data - cmd or data
* @return None
*/
static __INLINE void OLED_WriteDataByte(uint8_t data)
{
// 发送数据并检测EV8
I2C_SendData(I2C1, data);
while(!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));
}
I2C通信结束函数：
/**
* @brief OLED write mode finish
* @param None
* @return None
*/
static __INLINE void OLED_WriteFinish(void)
{
// 发出Stop信号
I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);
}
5.2 OLED初始化设置
根据对SSD1306命令字节的分析，给出初始化流程如下：
关闭显示
设置通道数=63
设置时钟及分频比为0xF0
设置时钟及分频比为0xF0
映射相关设置
设置寻址模式
其他
初始化函数如下：
/**
* @brief OLED configuration
* set OLED as page addressing mode
* @param None
* @return None
*/
void OLED_Config(void)
{
uint8_t i;
uint8_t ctrl[] = {
OLED_Display_OFF,
OLED_MultiRatio, 0x3F,
OLED_OscFreq, 0xF0,
OLED_SEG0MAP127, // left to right
OLED_COMScan_Remap, // top
OLED_COMHardwareConfig, 0x10,
OLED_Addressing_Mode, OLED_Addressing_Mode_Page,
OLED_ColStartAddrLow(0), OLED_ColStartAddrHigh(0),
OLED_DisplayStartLine(0),
OLED_Display_Offset, 0x00,
OLED_Contrast, 0x7F,
OLED_Display_FollowRAM,
OLED_Display_Normal,
OLED_PreChargePeriod, 0x22,
OLED_VcomhDeselectLevel, 0x20,
OLED_ChargePump, OLED_ChargePump_ON,
OLED_Display_ON
};
OLED_WriteInitiates(OLED_ADDRESS);
for(i=0; i<27; i++)
{
OLED_WriteCtrlByte(OLED_WRITE_CMD);
OLED_WriteDataByte(ctrl[i]);
}
OLED_WriteFinish();
}
其中宏定义在oled.h文件中：
/* Defines -------------------------------------------------------------------*/
#define OLED_ADDRESS 0x78
#define OLED_WRITE_CMD 0x80
#define OLED_WRITE_DATA 0x40
/** @defgroup OLED Fundamental Command
* @{
*/
#define OLED_Display_OFF 0xAE
#define OLED_Display_ON 0xAF
#define OLED_Display_FollowRAM 0xA4
#define OLED_Display_IgnoreRAM 0xA5
#define OLED_Display_Normal 0xA6
#define OLED_Display_Inverse 0xA7
#define OLED_Contrast 0x81
/** @defgroup OLED Charge Pump Command
* @{
*/
#define OLED_ChargePump 0x8D
#define OLED_ChargePump_ON 0x14
#define OLED_ChargePump_OFF 0x10
/** @defgroup OLED Addressing Setting Command
* @{
*/
#define OLED_Addressing_Mode 0x20
#define OLED_Addressing_Mode_Horizontal 0x00
#define OLED_Addressing_Mode_Vertical 0x01
#define OLED_SetColumnAddress 0x21
#define OLED_SetPageAddress 0x22
#define OLED_Addressing_Mode_Page 0x02
#define OLED_ColStartAddrLow(x) (x&0x0F)
#define OLED_ColStartAddrHigh(x) ((x&0x0F)|0x10)
#define OLED_PageStartAddress(x) ((x&0x07)|0xB0)
/** @defgroup OLED Scrolling Command
* @{
*/
/** @defgroup OLED Hardware Configuration Command
* @{
*/
#define OLED_MultiRatio 0xA8
#define OLED_OscFreq 0xD5
#define OLED_SEG0MAP0 0xA0
#define OLED_SEG0MAP127 0xA1
#define OLED_COMScan_Normal 0xC0
#define OLED_COMScan_Remap 0xC8
#define OLED_COMHardwareConfig 0xDA
#define OLED_DisplayStartLine(x) ((x&0x3F)|0x40)
#define OLED_Display_Offset 0xD3
#define OLED_PreChargePeriod 0xD9
#define OLED_VcomhDeselectLevel 0xDB
#define OLED_NOP 0xE3
5.3 OLED刷新方式
这里需要注意的是，在OLED初始化中设置寻址方式为页寻址，但经笔者测试，页寻址在一次I2C通信中只能更新一页的GDDRAM数据，不适合用于整个屏幕的更新，因此在进行整个OLED屏幕更新时，可以选择行寻址方式，如下是OLED刷新函数：
/* Global variables ----------------------------------------------------------*/
uint8_t OLED_GDDRAM[8][128];
/**
* @brief OLED set GDDRAM data
* @param data
* @return None
*/
void OLED_SetGDDRAM(uint8_t data[])
{
uint8_t i, j;
for(i=0; i<8; i++)
for(j=0; j<128; j++)
OLED_GDDRAM[i][j] = data[i*128+j];
}
/**
* @brief OLED fill GDDRAM data
* @param data
* @return None
*/
void OLED_FillGDDRAM(uint8_t data)
{
uint8_t i, j;
for(i=0; i<8; i++)
for(j=0; j<128; j++)
OLED_GDDRAM[i][j] = data;
}
/**
* @brief OLED refresh according to GDDRAM
* using horizontal addressing mode to refresh display
* only start one I2C process for short refresh time
* @param None
* @return None
*/
void OLED_Refresh(void)
{
uint8_t i, j;
OLED_WriteInitiates(OLED_ADDRESS);
// 设置为行寻址方式：Horizontal
OLED_WriteCtrlByte(OLED_WRITE_CMD);
OLED_WriteDataByte(OLED_Addressing_Mode);
OLED_WriteCtrlByte(OLED_WRITE_CMD);
OLED_WriteDataByte(OLED_Addressing_Mode_Horizontal);
// 设置列地址为0~127
OLED_WriteCtrlByte(OLED_WRITE_CMD);
OLED_WriteDataByte(OLED_SetColumnAddress);
OLED_WriteCtrlByte(OLED_WRITE_CMD);
OLED_WriteDataByte(0);
OLED_WriteCtrlByte(OLED_WRITE_CMD);
OLED_WriteDataByte(127);
// 设置页地址为0~7
OLED_WriteCtrlByte(OLED_WRITE_CMD);
OLED_WriteDataByte(OLED_SetPageAddress);
OLED_WriteCtrlByte(OLED_WRITE_CMD);
OLED_WriteDataByte(0);
OLED_WriteCtrlByte(OLED_WRITE_CMD);
OLED_WriteDataByte(7);
// 发送数据写入Control Byte，并写入数据
OLED_WriteCtrlByte(0x40);
for(i=0; i<8; i++)
for(j=0; j<128; j++)
OLED_WriteDataByte(OLED_GDDRAM[i][j]);
OLED_WriteFinish();
}
6、测试
笔者利用取字模软件保存了两张图片数据在main.c文件中，并在while循环中交替更新GDDRAM数据进行显示：
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "stm32f10x.h"
#include "i2c.h"
#include "oled.h"
#include "delay.h"
uint8_t bmp1[] = {
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3F,0xFC,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xF0,0xF0,0xF0,0xE0,0xF0,0xF0,0xE0,0xE0,0xF8,0xFF,0xFE,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x20,0xF8,0xFC,0xFE,0xF2,0xB0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x03,0x07,0x0F,0x1F,0x3F,0x7F,0x7F,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFE,0xFC,0xFC,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xCC,0xFE,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x03,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0xE1,0xFF,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x01,0x01,0x03,0x03,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x04,0x07,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x07,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7B,0xF0,0x00,0xC0,0xF8,0xFF,0xDF,0x87,0x06,0x04,0x60,0xE0,0xE0,0xE0,0xC0,0xC0,0xC0,0x80,0x80,0x80,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x80,0x80,0x80,0xC0,0xC0,0xC0,0xC0,0xE0,0xE4,0xF3,0x73,0x01,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x04,0x1F,0x7F,0xFF,0xFF,0xFE,0xF8,0x80,0x00,0x00,0x01,0x01,0x01,0x03,0x03,0x03,0x03,0x03,0x03,0x07,0x03,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x03,0x03,0x03,0x03,0x03,0x03,0x03,0x01,0x01,0x01,0x01,0xC0,0xE0,0x78,0x0C,0x06,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x0C,0xF9,0xE3,0x0F,0x1F,0x7F,0xF8,0xC0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x07,0x3F,0xFC,0xF0,0xC0,0x01,0x06,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x03,0x06,0x00,0x00,0x0E,0x78,0xF0,0xE0,0xC0,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00
};
uint8_t bmp2[] = {
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xE0,0x3F,0x3E,0xFF,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x07,0x7F,0x41,0xC1,0xC1,0xC1,0xC1,0xC1,0xC1,0xC1,0xC1,0x41,0x7F,0x07,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x7F,0xC0,0x7E,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
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7、运行结果
编译下载运行，结果如下：