【實例演示】ESP8266+U8g2庫，玩轉(zhuǎn)OLED顯示

上篇文章，介紹了ESP8266在Arduino IDE中的基礎(chǔ)使用方法，本篇，來繼續(xù)學(xué)習(xí)OLED顯示屏如何使用ESP8266來控制。

1 ESP8266引腳

首先來看一下ESP8266的引腳定義，因為本篇需要外接OLED，就要先看看ESP8266具有哪些功能的引腳。

ESP8266的引腳定義如下：

可以看出，ESP8266的功能引腳包括：

3個串口：TXD、RXD

2個SPI接口：MOSI、MISO、SCLK、CS

1個IIC接口：SDA、SCL

多個數(shù)字輸入/輸出接口：D1~D8

1個模擬輸入/輸出接口：A0

2 OLED簡介

OLED模塊的尺寸多種多樣，比較常用的是0.96寸的矩形的，也有其它尺寸的OLED。

此外，屏幕的接口，一般有IIC接口和SPI接口兩種。加上電源，IIC接口需要4根線，而SPI接口需要6根線，IIC的通信比SPI通信慢，但4線接線更方便。

本篇使用最為常用的0.96寸的OLED，分辨率128x64，黃藍雙色。

注意這里的雙色，不是值一個像素點可以顯示兩種顏色，而是屏幕的上部1/4只能顯示黃色，下部的3/4只能顯示藍色，并且黃色和藍色之間，不是緊密靠在一起的，而是有約一個像素點的間隙。

3 U8g2庫簡介與安裝

3.1 U8g2庫簡介

U8g2 是一個用于嵌入式設(shè)備的單色圖形庫。U8g2支持單色OLED和LCD，并支持如SSD1306等多種類型的OLED驅(qū)動。

U8g2源碼的開源庫地址：https://github.com/olikraus/u8g2

U8g2專為Arduino提供的方便安裝的庫地址：https://github.com/olikraus/U8g2_Arduino

想要研究U8g2源碼的可以看看這里的源代碼，C和C++寫的。

比如畫直線這個函數(shù)和具體實現(xiàn)如下：

3.2 U8g2庫安裝

和上篇介紹ESP8266庫的安裝類似， U8g2庫的安裝也有兩種方式:

在線安裝

在線安裝，在Arduino IDE的菜單的“項目->加載庫->管理庫”中搜索u8g2后安裝即可，對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境要求較高

源碼安裝

將U8g2專為Arduino提供的庫(https://github.com/olikraus/U8g2_Arduino)整個下載下來，然后還是在Arduino IDE的菜單的“項目->加載庫”中選擇“添加.ZIP庫...”，然后選到你剛下載的U8g2_Arduino源碼文件夾后即可安裝，也十分的方便。

3.3 U8g2庫的基礎(chǔ)使用

使用U8g2庫進行OLED的顯示十分簡單，首先要包含兩個庫，U8g2lib和Wire，后者是IIC通信需要用。

對于IIC接口的OLED，需要在程序中指定一下引腳的接口定義，如果是SPI接口，可以參考U8g2庫自帶例程中SPI接口是使用方法。

然后在Ardunio的setup中進行u8g2的初始化。

最后在Ardunio的loop中就可以編寫自己的邏輯了。

另外，U8g2庫在loop中的通用寫法是使用do{}while()的形式：

  u8g2.firstPage();
  do
  {
    //自己的的邏輯
  } while (u8g2.nextPage());
  delay(1000);

一個簡單的HelloWord在OLED中的顯示如下：

#include 
#include 

#define SCL 5
#define SDA 4

U8G2_SSD1306_128X64_NONAME_F_SW_I2C u8g2(U8G2_R0, /*clock=*/SCL, /*data=*/SDA, /*reset=*/U8X8_PIN_NONE);   

void setup()
{
  u8g2.begin();
  u8g2.enableUTF8Print(); // enable UTF8 support for the Arduino print() function
}

void loop()
{
  u8g2.setFont(u8g2_font_unifont_t_symbols);
  u8g2.firstPage();
  do
  {
    u8g2.setCursor(0, 15); //指定顯示位置
    u8g2.print("Hello World!"); //使用print來顯示字符串
  } while (u8g2.nextPage());
  delay(1000);
}

注意，setCursor(0, 15)，是將畫圖位置移動到x=0，y=15處，然后以這個點的右上區(qū)域進行字符串的顯示，這樣看起來就是顯示在OLED的第一行，如果你設(shè)置setCursor(0, 0)，字符串實際是到屏幕外面了，不會顯示！

4U8g2常用API函數(shù)

4.1 基礎(chǔ)設(shè)置

setFont(font) 設(shè)置字體

font：u8g2的字體，比較常用的有u8g2_font_unifont_t_symbols(通常使用這個)和u8g2_font_wqy12_t_gb2312b(用于顯示漢字)等

setFontMode(num) 設(shè)置字體背景顏色模式

num：啟用(1)透明模式

num：禁用(0)透明模式

setDrawColor(color) 設(shè)置所有繪圖函數(shù)的位值

color：0(顯示RAM中的清晰像素值)

color：1(設(shè)置像素值)

color：2(異或模式)

4.2 畫像素點

drawPixel(x,y)

只有指定位置即可顯示像素點，比如把所有的點都顯示出來：

//畫像素點-填充屏幕
void testDrawPixelToFillScreen()
{
  int t = 1000;
  u8g2.clearBuffer();

  for (int j = 0; j < 64; j++)
  {
    for (int i = 0; i < 128; i++)
    {
      u8g2.drawPixel(i, j);
    }
  }
  SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
}

效果如下面的右圖：

注意測試程序中，我定義了一個宏定義，用于延時顯示每一次的畫圖，方便觀察OLED的顯示過程：

#define SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(ms)
  do {
    u8g2.sendBuffer(); 
    delay(ms);
  }while(0);

可以指定延時時間，如500毫秒或1000毫秒等。

4.3 畫直線

drawLine(x0,y0,x1,y1) 畫一條線

x0,y0線的起點

x1,y1線的終點

drawHLine(x,y,w) 畫一條水平線

x,y線的起點

w水平線的長度（寬度）

drawVLine(x,y,h) 畫一條豎直線

x,y線的起點

h豎直線的長度（高度）

測試函數(shù)：

//畫直線
void testDrawLine()
{
  int t = 500;
  u8g2.clearBuffer();
  u8g2.drawStr(33, 14, "drawLine");

  u8g2.drawLine(0, 0, 127, 63);
  SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
  u8g2.drawLine(0, 0, 127, 0);
  SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
  u8g2.drawLine(32, 15, 127, 15);
  SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
  u8g2.drawLine(33, 16, 127, 16);
  SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
  u8g2.drawLine(127, 0, 127, 15);
  SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
  u8g2.drawLine(127, 16, 127, 63);
  SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
}

顯示效果如下面的左上圖：

4.4 畫空心/實心(圓角)矩形

drawFrame(x,y,w,h) 繪制一個空心框

drawBox(x,y,w,h) 繪制一個實心矩形

drawRFrame(x,y,w,h,r) 繪制一個空心框(圓角)

drawRBox(x,y,w,h,r) 繪制一個實心矩形 (圓角)

x,y起點坐標

w,h框的寬度和高度

r圓角的半徑

測試函數(shù)：

//畫空心圓角矩形
void testDrawRFrame()
{
  int t = 500;
  int x = 16;
  int y = 32;
  int w = 50;
  int h = 20;
  int r = 3;
  u8g2.clearBuffer();
  u8g2.drawStr(0, 15, "drawRFrame");

  u8g2.drawRFrame(x, y, w, h, r);
  SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
  u8g2.drawRFrame(x+w+5, y-10, w-20, h+20, r);
  SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
}

顯示效果如下面的右下圖：

4.5 畫空心/實心圓

drawCircle(x,y,rad,opt) 繪制一個空心圓

drawDisc(x,y,rad,opt) 繪制一個實心圓

x,y為圓心坐標

rad為圓的半徑

opt為選擇畫的部分，分為：

U8G2_DRAW_UPPER_RIGHT（右上）

U8G2_DRAW_UPPER_LEFT（左上)

U8G2_DRAW_LOWER_LEFT（左下）

U8G2_DRAW_LOWER_RIGHT（右下）

U8G2_DRAW_ALL（全部）

空心圓

//畫空心圓
void testDrawCircle()
{
  int t = 500;
  int stx = 0;  //畫圖起始x
  int sty = 16; //畫圖起始y
  int with = 16;//一個圖塊的間隔
  int r = 15;   //圓的半徑
  u8g2.clearBuffer();
  u8g2.drawStr(0, 15, "drawCircle");

  u8g2.drawCircle(stx, sty - 1 + with, r, U8G2_DRAW_UPPER_RIGHT); //右上
  SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
  u8g2.drawCircle(stx + with, sty, r, U8G2_DRAW_LOWER_RIGHT); //右下
  SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
  u8g2.drawCircle(stx - 1 + with * 3, sty - 1 + with, r, U8G2_DRAW_UPPER_LEFT); //左上
  SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
  u8g2.drawCircle(stx - 1 + with * 4, sty, r, U8G2_DRAW_LOWER_LEFT); //左下
  SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
  u8g2.drawCircle(stx - 1 + with * 2, sty - 1 + with * 2, r, U8G2_DRAW_ALL);//整個圓
  SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
}

顯示效果如下面的左圖：

注意，U8g2庫畫出的圓，因像素點的顯示原理，圓的直徑占用的寬度不是半徑的2倍，而是2倍再加一個像素點。

4.6 畫空心/實心橢圓

drawEllipse(x,y,rx,ry,opt) 繪制一個空心橢圓

drawFilledEllipse(x,y,rx,ry,opt) 繪制一個實心橢圓

x,y為圓心坐標

rx,ry為與橢圓x和y方向的半徑

opt與畫圓時的作用一致

橢圓的顯示與圓的顯示類似，只是橢圓可以分別指定x和y方向的半徑

4.7 字符串、漢字和變量顯示

字符串的顯示，可以使用drawStr函數(shù)，也可以使用通用風(fēng)格的print函數(shù)。

drawStr(x,y,string) 繪制一個字符串

x,y起點坐標

string字符串

如果想要使用print顯示漢字，需要先設(shè)置如下兩句：

如果想要顯示變量，使用print函數(shù)即可：

字符串、漢字、變量的測試函數(shù)如下：

//字符串/文字/變量顯示測試
void testDrawStr()
{
  int t = 1000;
  u8g2.clearBuffer();
  u8g2.drawStr(0, 14, "drawStr / print");
  SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);

  u8g2.drawStr(0, 32, "~!@#$%^&*()_+");
  SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);

  u8g2.enableUTF8Print();//enable UTF8
  u8g2.setFont(u8g2_font_wqy12_t_gb2312b);//設(shè)置中文字符集
  u8g2.setCursor(0, 48);
  u8g2.print("碼農(nóng)愛學(xué)習(xí)");
  SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);

  int a = 234;
  u8g2.setCursor(0, 64);
  u8g2.print("int a = ");
  u8g2.setCursor(40, 64);
  u8g2.print(a);//顯示變量
  SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
}

顯示效果：

4.8 畫內(nèi)置圖標

drawGlyph(x,y,addr) 繪制U8g2內(nèi)置的圖標

x,y起點坐標

addr內(nèi)置圖標的地址

U8g2庫內(nèi)置了需要預(yù)先定義的圖形，通過drawGlyp函數(shù)以及指定的地址，即可看OLED上顯示對應(yīng)的圖標：

各個圖形的地址定義如下：

編寫一個測試程序：

void testGlyph()
{
  int t = 1000;
  u8g2.clearBuffer();
  u8g2.drawStr(0, 14, "drawGlyph");

  u8g2.drawGlyph(0, 32, 0x23f0);
  SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);

  u8g2.drawGlyph(16, 32, 0x23f3);
  SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);

  u8g2.drawGlyph(32, 32, 0x2603);
  SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);

  u8g2.drawGlyph(48, 32, 0x2615);
  SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);

  u8g2.drawGlyph(64, 32, 0x2618);
  SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
}

測試效果如下：

4.9 畫自定義圖片

drawXBM(x,y,w,h,addr) 繪制一個實心矩形 (圓角)

x,y起點坐標

w,h圖片的寬度和高度`

addr圖片(數(shù)組)的地址

自定義圖片的顯示，需要先將圖形轉(zhuǎn)換為數(shù)組，可以使用如下工具進行圖片到數(shù)組的轉(zhuǎn)換：

https://tools.clz.me/image-to-bitmap-array

編寫測試程序：

// width: 128, height: 48
const unsigned char bilibili[] U8X8_PROGMEM = { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, ... 省略若干行 };

void testDrawXBM()
{
  int t = 1000;
  u8g2.clearBuffer();
  u8g2.drawStr(0, 14, "drawXBM");
  u8g2.drawXBM(0, 16, 128, 48, bilibili);
  SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(t);
}

效果如下：

5 總結(jié)

本篇介紹了ESP8266的引腳定義以及U8g2庫在OLED的使用基礎(chǔ)，并重點介紹了U8g2庫的各種畫圖函數(shù)，這個函數(shù)總結(jié)下來如下下表所示：

借助U8g2庫，可以十分方便的在OLED上進行圖形的顯示。