基于N32G45的OLED驅動

1.OLED簡介

OLED，即有機發(fā)光二極管（ Organic Light Emitting Diode）。 OLED 由于同時具備自發(fā)光，不需背光源、對比度高、厚度薄、視角廣、反應速度快、可用于撓曲性面板、使用溫度范圍廣、 構造及制程較簡單等優(yōu)異之特性，被認為是下一代的平面顯示器新興應用技術。

OLED顯示技術與傳統(tǒng)的LCD顯示方式不同，無需背光燈，采用非常薄的有機材料涂層和玻璃基板(或柔性有機基板)，當有電流通過時，這些有機材料就會發(fā)光。而且OLED顯示屏幕可以做得更輕更薄，可視角度更大，并且能夠顯著的節(jié)省耗電量。

OLED也被稱之為第三代顯示技術。OLED不僅更輕薄、能耗低、亮度高、發(fā)光率好、可以顯示純黑色，并且還可以做到彎曲，如當今的曲屏電視和手機等。當今國際各大廠商都爭相恐后的加強了對OLED技術的研發(fā)投入，使得OLED技術在當今電視、電腦（顯示器）、手機、平板等領域里應用愈加廣泛。

?本次選用OLED屏幕為0.96寸，驅動IC為SSD1306，驅動協(xié)議為SPI。分辨率為128*64；單色屏幕。采用頁面尋址方式。

引腳說明

2.OLED驅動

本示例采用硬件SPI來實現(xiàn)OLED屏幕驅動。

2.1 SPI簡介

? SPI是串行外設接口（Serial Peripheral Interface）的縮寫，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只占用四根線，節(jié)約了芯片的管腳，同時為PCB的布局上節(jié)省空間，提供方便，正是出于這種簡單易用的特性，越來越多的芯片集成了這種通信協(xié)議。

SPI：高速同步串行口。是一種標準的四線同步雙向串行總線，是串行外圍設備接口。是Motorola首先在其MC68HCXX系列處理器上定義的。SPI接口主要應用在 EEPROM，F(xiàn)LASH，實時時鐘，AD轉換器，還有數(shù)字信號處理器和數(shù)字信號解碼器之間。

該接口一般使用4條線：串行時鐘線（SCLK）、主機輸入/從機輸出數(shù)據(jù)線MISO、主機輸出/從機輸入數(shù)據(jù)線MOSI和低電平有效的從機選擇線SS（有的SPI接口芯片帶有中斷信號線INT、有的SPI接口芯片沒有主機輸出/從機輸入數(shù)據(jù)線MOSI）。

SPI根據(jù)時鐘極性(CPOL)和時鐘相位(CPHA)的不同，能夠產生4時鐘時序。時鐘極性(CPOL)控制時鐘線空閑電平狀態(tài)，時鐘相位(CPHA)用來控制數(shù)據(jù)采樣極性。

2.2 N32G45硬件SPI

硬件SPI 可以工作在主模式或從模式，支持全雙工和單工高速通訊模式，并且具有硬件 CRC 計算能力且可配置多主模式。

I2S 可以工作在單工的主模式或從模式，支持 4 種音頻標準：飛利浦 I2S 標準、 MSB 對齊標準、 LSB 對齊標準和 PCM 標準。這兩種都是同步串行接口通訊協(xié)議。

SPI 主要特性

全雙工和單工同步模式

支持主模式、從模式和多主模式

支持 8bit 或 16bit 數(shù)據(jù)幀格式

數(shù)據(jù)位順序可編程

硬件或軟件片選管理

時鐘極性和時鐘相位可配置

發(fā)送和接收支持硬件 CRC 計算及校驗

支持 DMA 傳輸功能

為了連接外部設備， SPI 接口有 4 個引腳與外設器件連接，具體如下：

SCLK：串行時鐘引腳，該信號從主設備 SCLK 引腳輸出，由從設備 SCLK 引腳輸入

MISO：主輸入/從輸出引腳，數(shù)據(jù)從主設備的 MISO 引腳輸入，由從設備的 MISO 引腳輸出

MOSI：主輸出/從輸入引腳，數(shù)據(jù)從主設備的 MOSI 引腳輸出，由從設備的 MOSI 引腳輸入

NSS：片選引腳，有兩種 NSS 引腳類型，外部引腳和內部引腳。如果內部引腳檢測到高電平， SPI 工作在主模式，相反， SPI 工作在從模式。用戶可以使用主設備的一個標準 I/O 引腳控制從設備的 NSS 引腳

SPI 是一個環(huán)形總線結構。主設備通過 SCK 管腳輸出同步時鐘信號，主設備的 MOSI 引腳連接到從設備的MOSI 引腳，并且主設備的 MISO 引腳連接到從設備的 MISO 引腳，以便數(shù)據(jù)可以在設備之間傳輸。主設備和從設備之間的連續(xù)數(shù)據(jù)傳輸，通過 MOSI 引腳發(fā)送數(shù)據(jù)到從設備，而從設備通過 MISO 引腳發(fā)送數(shù)據(jù)到主設備。

SPI 時序模式

通過設置 SPI_CTRL1.CLKPOL 位和 SPI_CTRL1.CLKPHA 位，用戶可以選擇數(shù)據(jù)捕獲的時鐘沿。

當 CLKPOL = 0, CLKPHA = 0，空閑時 SCLK 引腳將保持低電平，數(shù)據(jù)將在第一個時鐘沿被采樣，即上升沿。

當 CLKPOL = 0, CLKPHA = 1，空閑時 SCLK 引腳將保持低電平，數(shù)據(jù)將在第二個時鐘沿被采樣，即下降沿。

當 CLKPOL = 1, CLKPHA = 0，空閑時 SCLK 引腳將保持高電平，數(shù)據(jù)將在第一個時鐘沿被采樣，即下降沿。

當 CLKPOL = 1, CLKPHA = 1，空閑時 SCLK 引腳將保持高電平，數(shù)據(jù)將在第二個時鐘沿被采樣，即上升沿。

不管選擇哪種時序模式，主設備和從設備的時序模式配置必須相同。

SPI時序圖

2.3 硬件SPI相關寄存器及配置

以全雙工為例，SPI的配置流程如下：

設置SPI_CTRL1.SPIEN位為1，使能SPI模塊；

寫待發(fā)送的第一個數(shù)據(jù)到SPI_DAT（這個寫操作會清除SPI_STS.TE標志位）；

等待SPI_STS.TE標志位置1后，再寫入第二個待發(fā)送的數(shù)據(jù)到SPI_DAT寄存器，等待SPI_STS.RNE標志位置1后，讀取SPI_DAT寄存器獲得第一個接收的數(shù)據(jù)，讀取SPI_DAT寄存器， SPI_STS.RNE標志位會清0。重復上述操作，發(fā)送后續(xù)的數(shù)據(jù)，同時接收第n-1個數(shù)據(jù)；

等待SPI_STS.RNE置1后，讀取最后一個數(shù)據(jù)；

等待SPI_STS.TE標志位置1，等待SPI_STS.BUSY標志位清除后再關閉SPI模塊。

SPI_CTRL1寄存器

CTRL1用于配置SPI工作模式，工作頻率，時鐘極性，使能SPI等參數(shù)。

SPI_STS寄存器

STS狀態(tài)寄存器用于判斷數(shù)據(jù)收發(fā)完成狀態(tài)，中斷標志，忙標志等。

SPI_DAT寄存器

DAT數(shù)據(jù)寄存器保存發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)。

2.4 硬件SPI引腳定義

本開發(fā)板有3個硬件SPI(SPI1、SPI2、SPI3)，還有一個QSPI，QSPI支持標準SPI模式，QSPI 是用于單/雙/四線 SPI 外設通信的接口?？梢栽陂g接和內存映射 2 種模式下工作。

以SPI1為例，通過SPI1驅動OLED屏幕。SPI1是掛載在APB2上，根據(jù)SPI_CTRL1寄存器介紹可知，SPI1的最高通訊速度為72MHZ/2=36MHZ。

SPI1硬件接口

根據(jù)開發(fā)板硬件原理圖，PA5、PA6已接入按鍵，PB4、PB5已接入LED設備，所以為了保證不受干擾，可以開啟SPI1完全重映像，使用PB2、PE7、PE8、PE9作為SPI1的硬件接口。

SPI1重定向寄存器

SPI1硬件重定向是通過SPI1_RMP_0和SPI1_RMP_1兩位組合配置。SPI1_RMP_0是在SPI1_CTRL1的第0位；SPI1_RMP_1是在SPI1_CTRL3的第18位。

配置代碼如下：

/*********************************OLED引腳初始化*************************
**D0  --- PE7 時鐘線，SCLK 
**D1  ---PE9 數(shù)據(jù)線，MOSI 
**RES  ---PB12復位腳,低電平復位，高電平取消復位
**DC   ---PB1 數(shù)據(jù)命令選擇線
**CS   ---PB2 片選線,低電平選中，高電平取消選中 
** 
**注意：使用硬件SPI1 --最高速度為36MHZ,使用SPI1的完全重映像
**作者：IT_阿水
*************************************************************************/
static void OLED_GPIO_Init(void)
{
  //開時鐘
  RCC->APB2PCLKEN|=1<<3;//PB
  RCC->APB2PCLKEN|=1<<6;//PE
  RCC->APB2PCLKEN|=1<<0;//AFIO
  AFIO->RMP_CFG|=1<<0;//SPI1引腳完全重定向
  AFIO->RMP_CFG3|=1<<18;//SPI1完全重映像
  //配置GPIO口
  GPIOE->PL_CFG&=0x0fffffff;
  GPIOE->PL_CFG|=0xB0000000;
  GPIOE->PH_CFG&=0xffffff0f;
  GPIOE->PH_CFG|=0x000000B0;
  
  GPIOB->PH_CFG&=0xfff0ffff;
  GPIOB->PH_CFG|=0x00030000;  
  GPIOB->PL_CFG&=0xfffff00f;
  GPIOB->PL_CFG|=0x00000330;
  //SPI1模式配置
  RCC->APB2PCLKEN|=1<<12;//SPI1
  RCC->APB2PRST|=1<<12;//SPI1
  RCC->APB2PRST&=~(1<<12);//SPI1
  SPI1->CTRL1|=1<<9;//軟件從設備管理
  SPI1->CTRL1|=1<<2;//主模式
  SPI1->CTRL2|=1<<2;//SPI1存在bug,需要開啟該位才能使用
  SPI1->CTRL1|=1<<6;//使能SPI
  OLED_CS=1;//片選拉低
  OLED_RES=1;

}

注意：根據(jù)N32的硬件勘誤指南介紹，SPI1硬件工作在主模式時會存在bug。存在問題如下：

雖然本次示例是通過SPI1完全重映像功能，時鐘線由PA4重映像到PB2，但實測若不將SSOEN置位會導致發(fā)送數(shù)據(jù)失敗。

底層發(fā)送一個字節(jié)函數(shù)

由于OLED屏幕采用的是3顯示SPI接口，沒有主機輸入腳，因此只需要實現(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)即可。

/*************SPI發(fā)送一個字節(jié)********/
static inline void SPI_ReadWriteByte(u8 data_tx)
{
	SPI1->DAT=data_tx;
	while(!(SPI1->STS&1<<1)){}//等待數(shù)據(jù)發(fā)送完成
}

2.5 OLED相關接口函數(shù)

畫點函數(shù)實現(xiàn)

要實現(xiàn)OLED圖片、字符串、漢字等功能，最核心的函數(shù)即畫點函數(shù)。但由于本OLED屏幕是通過頁面尋址方式初始化，因此我們需要建立緩存，方便畫點函數(shù)實現(xiàn)。

 /*******************畫點函數(shù)**********************
**
**形參:u8 x --橫坐標0~127
**     u8 y --縱坐標0~63
**     u8 c --0表示不顯示，1表示顯示
**OLED_DrawPoint(50,20,u8 c)
**************************************************/
static u8 oled_gram[8][128];//屏幕緩沖區(qū)
void OLED_DrawPoint(u8 x,u8 y,u8 c)
{
  u8 page=y/8;//y坐標值在第幾頁
  u8 line=y%8;//在當前頁的第幾行上
  if(c)oled_gram[page][x]|=1<;>

漢字顯示實現(xiàn)

本OLED本身不帶有字庫，所以要實現(xiàn)漢字顯示則需要取模，可通過PctoL2002完成漢字取模。當然也可以制作漢字字庫，燒寫到flash中然后直接調用字庫顯示。

/***********************漢字顯示*********************
**形參:u8 x,u8 y -- 要顯示的位置x:0~127,y:0~63
**    u8 size   -- 字體大小
**    u8 number  --第幾個字
***************************************************/
void OLED_DisplayFont(u8 x,u8 y,u8 size,u8 number)
{
  u16 i=0,j=0;
  u8 data;
  u8 x0=x;
  for(i=0;i*size>

字符串顯示

字符串通過PctoL2002完成常用字符取模，有16點陣和24點陣兩種。

 /*字符串顯示函數(shù)
u8 x,u8 y -- 要顯示的位置x:0~127,y:0~63
u8 w,u8 h -- 字符寬度和高度
char *str -- 要顯示的字符串
返回值:返回顯示的字符個數(shù)
**/
u8 OLED_DisplayStr(u8 x,u8 y,u8 w,u8 h,char *str)
{
  u8 x0=x;
  u8 cnt=0;
  while(*str!='')
  {
    if(x0>=127)return cnt;
    if(y>=63)return cnt;
    OLED_DisplayCha(x0,y,w,h,(u8 )*str++);
    x0+=w;
    cnt++;
    if(x0>=127)//換頁
    {
      x0=0;
      y+=h;
    }
  }
  return cnt;
}

清屏函數(shù)

本函數(shù)主要實現(xiàn)屏幕清空，可實現(xiàn)從上往下、從左往右、回字形三種模式清屏。

/*更新顯示*/
void OLED_Refresh2(u8 format)
{
  int i=0;
  int j=0;
  u8 flag=0;
  u8 x=127,y=63;
  int line=0,row=0;
  u8 cnt=0;
  switch(format)
  {
    case 1://從上往下
      
      for(i=63;i>=0;i--)
      {
        for(j=0;j<128;j++)
        {
          OLED_DrawPoint(j,i,0);
        }
        OLED_Refresh();
        Delay_Ms(100);
      }
      break;
    case 2://從左往右
      for(i=0;i<128;i++)
      {
        for(j=0;j<64;j++)
        {
          OLED_DrawPoint(i,j,0);
        }
        OLED_Refresh();
        Delay_Ms(20);
      }
      for(i=127;i>=0;i--)
      {
        for(j=0;j<64;j++)
        {
          OLED_DrawPoint(i,j,1);
        }
        OLED_Refresh();
        Delay_Ms(20);
      }
      break;
    case 3://回字形
      i=0;
      j=0;
      flag=0;
      x=127,y=63;
      line=-1,row=-1;
      cnt=0;
      while(1)
      {
          if(flag==1)j++;
          else if(flag==2)i--;
          else if(flag==3)j--;
          else i++;
          if(i>=x && flag==0)
          {
            x--;
            row++;
            flag=1;
          }
          if(j>=y && flag==1)
          {
            flag=2;
            line++;
            y--;
          }
         
          if(i<=row && flag==2)
          {
            flag=3;
          }
          if(j<=line && flag==3)
          {
            cnt++;
            flag=0;
          }
          OLED_DrawPoint(i,j,0);
          if(cnt>=1)
          {
            cnt=0;
            OLED_Refresh();
            Delay_Ms(50);
          }
          if(row>x || line>(y+4))
          {
            break;
          }
      }
      i=0;
      j=0;
      flag=0;
      x=127,y=63;
      line=0,row=0;
      cnt=0;
      while(1)
      {
          
          if(flag==1)j++;
          else if(flag==2)i--;
          else if(flag==3)j--;
          else i++;
          if(i>=x && flag==0)
          {
            x--;
            row++;
            flag=1;
          }
          if(j>=y && flag==1)
          {
            flag=2;
            line++;
            y--;
          }
         
          if(i<=row && flag==2)
          {
            flag=3;
          }
          if(j<=line && flag==3)
          {
            cnt++;
            flag=0;
          }
          OLED_DrawPoint(i,j,1);
          if(cnt>=1)
          {
            cnt=0;
            OLED_Refresh();
            Delay_Ms(50);
          }
          if(row>x || line>(y+4))
          {
            break;
          }
      }
      break;
    default:
      OLED_ClearGram(0x0);//清空緩沖區(qū)
      OLED_Refresh();
      break;
      
      
  }
}

2.6 整體效果

https://cp.elecfans.com/#/workmanage/video/list

審核編輯黃昊宇