使用MicroPython的I2C總線通訊編程和OLED顯示屏的使用

I2C總線簡(jiǎn)介

在介紹OLED顯示屏之前，我們先來了解一下I2C總線。I2C（Inter-Integrated Circuit）是一種串行通信協(xié)議，用于連接微控制器和其他外圍設(shè)備。它采用兩根線進(jìn)行通信：數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘線SCL。通過I2C總線，我們可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備之間的通信和控制。但是要注意每個(gè)I2C設(shè)定的地址應(yīng)該是唯一的。

OLED顯示屏簡(jiǎn)介

OLED（Organic Light Emitting Diode）是一種有機(jī)發(fā)光二極管技術(shù)，具有自發(fā)光、高對(duì)比度、低功耗等特點(diǎn)。相比于傳統(tǒng)的LCD顯示屏，OLED顯示屏更輕薄、更省電，并且可以實(shí)現(xiàn)更高的分辨率和更快的刷新率。在本章節(jié)中，我們將使用I2C接口連接ESP32和OLED顯示屏，實(shí)現(xiàn)信息的顯示和控制。

簡(jiǎn)單來說，與傳統(tǒng)液晶顯示屏相比，LED顯示屏的像素材料由發(fā)光二極管組成。由于像素密度不高，早期LED顯示屏主要用于戶外廣告牌等場(chǎng)合。然而，隨著技術(shù)的不斷成熟，LED顯示屏的集成度越來越高，現(xiàn)在即使是小尺寸的屏幕也能夠?qū)崿F(xiàn)較高的分辨率。

注意市場(chǎng)上的OLED屏有SPI,I2C等不同接口的，選用的時(shí)候注意。

材料準(zhǔn)備

1.ESP32-S3開發(fā)板
2.I2C 0.96" OLED 屏
3.面包線若干

連接電路

編寫代碼

代碼簡(jiǎn)說

上述代碼中 OLED 的 I2C 地址是 0x3C,不同廠家的產(chǎn)品地址可能預(yù)設(shè)不一樣，具體參考廠家的說明書。或者也可以通過 I2C.scan()來獲取設(shè)備地址。sda和scl的引腳請(qǐng)根據(jù)你實(shí)際的連接來修改。

I2C構(gòu)造函數(shù)

i2c = machine.I2C(scl,sda) 構(gòu)建 I2C 對(duì)象。scl:時(shí)鐘引腳；sda:數(shù)據(jù)引腳。

使用方法

*i2c.scan() 掃描 I2C 總線的設(shè)備。返回地址，如：0x3c；當(dāng)你不確定你的I2C設(shè)備地址時(shí)這個(gè)函數(shù)能告訴你
*i2c.readfrom(addr,nbytes) 從指定地址讀數(shù)據(jù)。addr:指定設(shè)備地址；nbytes:讀取字節(jié)數(shù)
*i2c.write(buf) 寫數(shù)據(jù)，buf:數(shù)據(jù)內(nèi)容

OLED構(gòu)造函數(shù)

在程序中我們直接引用已經(jīng)寫好的ssd1306.py的oled庫函數(shù)，只需要copy到控制板中引用就可以了。人生苦短，我們學(xué)會(huì)調(diào)用函數(shù)即可，初學(xué)者無需重復(fù)造輪子

*oled = SSD1306_I2C(width, height, i2c, addr) 構(gòu) OLED 顯示屏對(duì)象。width:屏幕寬像素；height: 屏幕高像素；i2c:定義好的I2C 對(duì)象; addr:顯示屏設(shè)備地址
*oled.text(string,x,y) 將 string 字符寫在指定為位置。string：字符；x:橫坐標(biāo)；y:縱坐標(biāo)
*oled.show() 執(zhí)行顯示
*oled.fill(RGB) 清屏。RGB：0 表示黑色，1 表示白色

以下是ssd1306.py文件的內(nèi)容：

from micropython import constimport framebuf

# register definitionsSET_CONTRAST        = const(0x81)SET_ENTIRE_ON       = const(0xa4)SET_NORM_INV        = const(0xa6)SET_DISP            = const(0xae)SET_MEM_ADDR        = const(0x20)SET_COL_ADDR        = const(0x21)SET_PAGE_ADDR       = const(0x22)SET_DISP_START_LINE = const(0x40)SET_SEG_REMAP       = const(0xa0)SET_MUX_RATIO       = const(0xa8)SET_COM_OUT_DIR     = const(0xc0)SET_DISP_OFFSET     = const(0xd3)SET_COM_PIN_CFG     = const(0xda)SET_DISP_CLK_DIV    = const(0xd5)SET_PRECHARGE       = const(0xd9)SET_VCOM_DESEL      = const(0xdb)SET_CHARGE_PUMP     = const(0x8d)
# Subclassing FrameBuffer provides support for graphics primitives# http://docs.micropython.org/en/latest/pyboard/library/framebuf.htmlclass SSD1306(framebuf.FrameBuffer):    def __init__(self, width, height, external_vcc):        self.width = width        self.height = height        self.external_vcc = external_vcc        self.pages = self.height // 8        self.buffer = bytearray(self.pages * self.width)        super().__init__(self.buffer, self.width, self.height, framebuf.MONO_VLSB)        self.init_display()
    def init_display(self):        for cmd in (            SET_DISP | 0x00, # off            # address setting            SET_MEM_ADDR, 0x00, # horizontal            # resolution and layout            SET_DISP_START_LINE | 0x00,            SET_SEG_REMAP | 0x01, # column addr 127 mapped to SEG0            SET_MUX_RATIO, self.height - 1,            SET_COM_OUT_DIR | 0x08, # scan from COM[N] to COM0            SET_DISP_OFFSET, 0x00,            SET_COM_PIN_CFG, 0x02 if self.height == 32 else 0x12,            # timing and driving scheme            SET_DISP_CLK_DIV, 0x80,            SET_PRECHARGE, 0x22 if self.external_vcc else 0xf1,            SET_VCOM_DESEL, 0x30, # 0.83*Vcc            # display            SET_CONTRAST, 0xff, # maximum            SET_ENTIRE_ON, # output follows RAM contents            SET_NORM_INV, # not inverted            # charge pump            SET_CHARGE_PUMP, 0x10 if self.external_vcc else 0x14,            SET_DISP | 0x01): # on            self.write_cmd(cmd)        self.fill(0)        self.show()
    def poweroff(self):        self.write_cmd(SET_DISP | 0x00)
    def poweron(self):        self.write_cmd(SET_DISP | 0x01)
    def contrast(self, contrast):        self.write_cmd(SET_CONTRAST)        self.write_cmd(contrast)
    def invert(self, invert):        self.write_cmd(SET_NORM_INV | (invert & 1))
    def show(self):        x0 = 0        x1 = self.width - 1        if self.width == 64:            # displays with width of 64 pixels are shifted by 32            x0 += 32            x1 += 32        self.write_cmd(SET_COL_ADDR)        self.write_cmd(x0)        self.write_cmd(x1)        self.write_cmd(SET_PAGE_ADDR)        self.write_cmd(0)        self.write_cmd(self.pages - 1)        self.write_data(self.buffer)

class SSD1306_I2C(SSD1306):    def __init__(self, width, height, i2c, addr=0x3c, external_vcc=False):        self.i2c = i2c        self.addr = addr        self.temp = bytearray(2)        super().__init__(width, height, external_vcc)
    def write_cmd(self, cmd):        self.temp[0] = 0x80 # Co=1, D/C#=0        self.temp[1] = cmd        self.i2c.writeto(self.addr, self.temp)
    def write_data(self, buf):        self.temp[0] = self.addr < < 1        self.temp[1] = 0x40 # Co=0, D/C#=1        self.i2c.start()        self.i2c.write(self.temp)        self.i2c.write(buf)        self.i2c.stop()

class SSD1306_SPI(SSD1306):    def __init__(self, width, height, spi, dc, res, cs, external_vcc=False):        self.rate = 10 * 1024 * 1024        dc.init(dc.OUT, value=0)        res.init(res.OUT, value=0)        cs.init(cs.OUT, value=1)        self.spi = spi        self.dc = dc        self.res = res        self.cs = cs        import time        self.res(1)        time.sleep_ms(1)        self.res(0)        time.sleep_ms(10)        self.res(1)        super().__init__(width, height, external_vcc)
    def write_cmd(self, cmd):        self.spi.init(baudrate=self.rate, polarity=0, phase=0)        self.cs(1)        self.dc(0)        self.cs(0)        self.spi.write(bytearray([cmd]))        self.cs(1)
    def write_data(self, buf):        self.spi.init(baudrate=self.rate, polarity=0, phase=0)        self.cs(1)        self.dc(1)        self.cs(0)        self.spi.write(buf)        self.cs(1)

運(yùn)行程序

請(qǐng)注意將ssd1306.py上傳到控制板中，運(yùn)行后就可以在oled上看到你寫入的字符串。

總結(jié)

通過學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)OLED顯示屏，我們不僅能夠快速解決問題，還能夠提高實(shí)驗(yàn)的可觀性。在以往的開發(fā)過程中，如果我們從零開始使用單片機(jī)進(jìn)行開發(fā)，我們需要了解I2C總線原理、閱讀OLED顯示屏的使用手冊(cè)，并編寫I2C代碼。即使對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的嵌入式工程師來說，這可能需要花費(fèi)幾天的時(shí)間。但是現(xiàn)在，有了強(qiáng)大的底層驅(qū)動(dòng)代碼支持，我們可以在半小時(shí)內(nèi)解決問題。當(dāng)然，前提是已經(jīng)有人為我們搭建好了橋梁。