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STM32通过SPI协议驱动OLED屏

xxbiubiu 2023-04-04 原文

坚持就是胜利

一、SPI协议介绍

01 简介

SPI协议是由摩托罗拉公司提出的通讯协议(Serial Peripheral Interface),即串行外围设备接口, 是一种高速全双工的通信总线。它被广泛地使用在ADC、LCD等设备与MCU间,要求通讯速率较高的场合。

从简介来看,笔者认为驱动OLED使用IIC协议即可,不需要很高速的全双工通信,而且可以节约更多的GPIO串口去配置其他功能

02 SPI物理层

SPI通讯使用3条总线及片选线,3条总线分别为SCK、MOSI、MISO,片选线为 ,它们的作用介绍如下:

(1) (Slave Select)从设备选择信号线,常称为片选信号线,也称为NSS、CS,以下用NSS表示。当有多个SPI从设备与SPI主机相连时, 设备的其它信号线SCK、MOSI及MISO同时并联到相同的SPI总线上,即无论有多少个从设备,都共同只使用这3条总线; 而每个从设备都有独立的这一条NSS信号线,本信号线独占主机的一个引脚,即有多少个从设备,就有多少条片选信号线。 I2C协议中通过设备地址来寻址、选中总线上的某个设备并与其进行通讯;而SPI协议中没有设备地址,它使用NSS信号线来寻址, 当主机要选择从设备时,把该从设备的NSS信号线设置为低电平,该从设备即被选中,即片选有效, 接着主机开始与被选中的从设备进行SPI通讯。所以SPI通讯以NSS线置低电平为开始信号,以NSS线被拉高作为结束信号。

(2) SCK (Serial Clock):时钟信号线,用于通讯数据同步。它由通讯主机产生,决定了通讯的速率,不同的设备支持的最高时钟频率不一样, 如STM32的SPI时钟频率最大为fpclk/2,两个设备之间通讯时,通讯速率受限于低速设备。

(3) MOSI (Master Output, Slave Input):主设备输出/从设备输入引脚。主机的数据从这条信号线输出, 从机由这条信号线读入主机发送的数据,即这条线上数据的方向为主机到从机。

(4) MISO(Master Input,,Slave Output):主设备输入/从设备输出引脚。主机从这条信号线读入数据, 从机的数据由这条信号线输出到主机,即在这条线上数据的方向为从机到主机。

03 SPI基本通讯过程


这是一个主机的通讯时序。NSS、SCK、MOSI信号都由主机控制产生,而MISO的信号由从机产生,主机通过该信号线读取从机的数据。 MOSI与MISO的信号只在NSS为低电平的时候才有效,在SCK的每个时钟周期MOSI和MISO传输一位数据。

二、OLED显示器介绍

01 简介

OLED 即有机发光二级管(Organic Light-Emitting Diode, OLED)。OLED 显示技术具
有自发光、广视角、几乎无穷高的对比度、较低耗电、极高反应速度、可用于挠曲性面板、
使用温度范围广、构造及制程较简单等优点,被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。
OLED 显示和传统的 LCD 显示不同,其可以自发光,所以不需要背光灯,这使得 OLED 显
示屏相对于 LCD 显示屏尺寸更薄,同时显示效果更优。技术资料:0.96inch SPI OLED Module

02 接口定义

序号模块引脚引脚说明
1GNDOLED电源地
2VCCOLED电源正(3.3V~5V)
3D0OLED SPI和IIC总线时钟信号
4D1OLED SPI和IIC总线数据信号
5RESOLED复位信号,低电平复位(选择IIC总线时,该引脚需要接高电平(可以接VCC))
6DCOLED命令/数据输入选择信号,高电平:数据,低电平:命令(选择3线制SPI总线时,该引脚不需要使用(可以不接);选择IIC总线时,该引脚需要接电源地)
7CSOLED片选信号,低电平使能(选择IIC总线时,该引脚需要接电源地)

03 与STM32接线图

我们使用的stm32F103C8T6引脚有限,可以和《0.96寸SPI_OLED模块用户手册》中STM32F103RCT6的接线相同,如下图所示。

接好OLED显示器之后可以运行厂家的示例代码,会有很多好玩的显示功能。

三、汉字取模软件介绍

01 下载

根据TB店家的链接下载

02 操作流程

  1. 设置字高和字宽为16*16,进入设置
  2. 修改点阵格式,取模方式,输出设置为十六进制数,C51格式,设置行前缀和行后缀
  3. 输入汉字,转化字模,复制下来

四、显示个人学号姓名

01 程序代码

内容显示TEST_MainPage函数->test.c文件

void TEST_MainPage(void)
{	
	GUI_ShowString(28,0,"Shuaishuai",16,1);
	GUI_ShowCHinese(28,22,16,"帅帅",1);
	GUI_ShowString(4,48,"  6320070306XX",16,1);
	delay_ms(1500);		
	delay_ms(1500);
}

汉字存储在oledfont.h

const typFNT_GB16 cfont16[] = 
{
	"帅",0x08,0x20,0x08,0x20,0x48,0x20,0x48,0x20,0x49,0xFC,0x49,0x24,0x49,0x24,0x49,0x24,
	0x49,0x24,0x49,0x24,0x49,0x24,0x09,0x34,0x11,0x28,0x10,0x20,0x20,0x20,0x40,0x20,/*"帅",1*/
......
......
}

main.c 主函数

int main(void)
{	
	delay_init();	    	       //延时函数初始化	  
	OLED_Init();			         //初始化OLED  
	OLED_Clear(0);             //清屏(全黑)
	while(1) 
	{	
		TEST_MainPage();         //界面显示
	}
}

02 结果演示

五、显示AHT20温湿度数据

01 程序代码

新建一些变量,用来后续计算温湿度数据

char strTemp[30];  //声明字符数组strTemp,初始化元素30  
char strHumi[30];  //声明字符数组strHumi,初始化元素30
int t;
int h;
float a;
float b;

uint8_t t1,t2,t3,t4;
uint8_t h1,h2,h3,h4;

在之前的温湿度显示函数read_AHT20中添加计算公式,写入bsp_i2c.c文件

void read_AHT20(void)
{
	uint8_t   i;
	for(i=0; i<6; i++)
	{
		readByte[i]=0;
	}

	//-------------
	I2C_Start();

	I2C_WriteByte(0x71);
	ack_status = Receive_ACK();
	readByte[0]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	readByte[1]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	readByte[2]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	readByte[3]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	readByte[4]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	readByte[5]= I2C_ReadByte();
	SendNot_Ack();
	//Send_ACK();

	I2C_Stop();

	//--------------
	if( (readByte[0] & 0x68) == 0x08 )
	{
		H1 = readByte[1];
		H1 = (H1<<8) | readByte[2];
		H1 = (H1<<8) | readByte[3];
		H1 = H1>>4;

		H1 = (H1*1000)/1024/1024;

		T1 = readByte[3];
		T1 = T1 & 0x0000000F;
		T1 = (T1<<8) | readByte[4];
		T1 = (T1<<8) | readByte[5];

		T1 = (T1*2000)/1024/1024 - 500;

		AHT20_OutData[0] = (H1>>8) & 0x000000FF;
		AHT20_OutData[1] = H1 & 0x000000FF;

		AHT20_OutData[2] = (T1>>8) & 0x000000FF;
		AHT20_OutData[3] = T1 & 0x000000FF;
	}
	else
	{
		AHT20_OutData[0] = 0xFF;
		AHT20_OutData[1] = 0xFF;

		AHT20_OutData[2] = 0xFF;
		AHT20_OutData[3] = 0xFF;
		printf("lyy");

	}
	t=T1/10;
	t1=T1%10;
	a=(float)(t+t1*0.1);
	h=H1/10;
	h1=H1%10;
	b=(float)(h+h1*0.1);
	sprintf(strTemp,"%.1f",a);   //调用Sprintf函数把DHT11的温度数据格式化到字符串数组变量strTemp中  
    sprintf(strHumi,"%.1f",b);    //调用Sprintf函数把DHT11的湿度数据格式化到字符串数组变量strHumi中  
	GUI_ShowCHinese(16,00,16,"温湿度显示",1);
	GUI_ShowCHinese(16,20,16,"温度",1);
	GUI_ShowString(53,20,strTemp,16,1);
	GUI_ShowCHinese(16,38,16,"湿度",1);
	GUI_ShowString(53,38,strHumi,16,1);
	delay_ms(1500);		
	delay_ms(1500);
}

点阵中需要的汉字

	"温",0x00,0x00,0x23,0xF8,0x12,0x08,0x12,0x08,0x83,0xF8,0x42,0x08,0x42,0x08,0x13,0xF8,
  0x10,0x00,0x27,0xFC,0xE4,0xA4,0x24,0xA4,0x24,0xA4,0x24,0xA4,0x2F,0xFE,0x00,0x00,/*"温",0*/
	"度",0x01,0x00,0x00,0x80,0x3F,0xFE,0x22,0x20,0x22,0x20,0x3F,0xFC,0x22,0x20,0x22,0x20,
  0x23,0xE0,0x20,0x00,0x2F,0xF0,0x24,0x10,0x42,0x20,0x41,0xC0,0x86,0x30,0x38,0x0E,/*"度",0*/
	"湿",0x00,0x00,0x27,0xF8,0x14,0x08,0x14,0x08,0x87,0xF8,0x44,0x08,0x44,0x08,0x17,0xF8,
  0x11,0x20,0x21,0x20,0xE9,0x24,0x25,0x28,0x23,0x30,0x21,0x20,0x2F,0xFE,0x00,0x00,/*"湿",0*/
	"显",0x00,0x00,0x1F,0xF0,0x10,0x10,0x10,0x10,0x1F,0xF0,0x10,0x10,0x10,0x10,0x1F,0xF0,
  0x04,0x40,0x44,0x44,0x24,0x44,0x14,0x48,0x14,0x50,0x04,0x40,0xFF,0xFE,0x00,0x00,/*"显",0*/
	"示",0x00,0x00,0x3F,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF,0xFE,0x01,0x00,
  0x01,0x00,0x11,0x10,0x11,0x08,0x21,0x04,0x41,0x02,0x81,0x02,0x05,0x00,0x02,0x00,/*"示",0*/

主函数main.c文件

#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "bsp_i2c.h"
#include "sys.h"

#include "oled.h"
#include "gui.h"
#include "test.h"

int main(void)
{	
	delay_init();	    	       //延时函数初始化    	  
	uart_init(115200);	 
	IIC_Init();
		  
	NVIC_Configuration(); 	   //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级,2位响应优先级 	
	OLED_Init();			         //初始化OLED  
	OLED_Clear(0); 
	while(1)
	{
		//printf("温度湿度显示");
		read_AHT20_once();
		OLED_Clear(0); 
		delay_ms(1500);
  }
}

02 结果演示

OLED显示AHT20温湿度数据

六、滚动显示长字符

01 程序代码

test.c文件中仿照TEST_MainPage函数写下TEST_MainPageP函数

void TEST_MainPageP(void)
{	
	GUI_ShowCHinese(10,20,16,"天生我材必有用",1);
	delay_ms(1500);		
	delay_ms(1500);
}

同时要在test.h函数中声明新写入的函数

#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__
void TEST_MainPage(void);

void TEST_MainPageP(void);
.....//后续不需要改变

汉字存储在oledfont.h

const typFNT_GB16 cfont16[] = 
{
	"天",0x00,0x00,0x3F,0xF8,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0xFF,0xFE,0x01,0x00,
	0x02,0x80,0x02,0x80,0x04,0x40,0x04,0x40,0x08,0x20,0x10,0x10,0x20,0x08,0xC0,0x06,/*"天",0*/
	"生",0x01,0x00,0x11,0x00,0x11,0x00,0x11,0x00,0x3F,0xFC,0x21,0x00,0x41,0x00,0x81,0x00,
	0x01,0x00,0x3F,0xF8,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0xFF,0xFE,0x00,0x00,/*"生",1*/
	"我",0x04,0x40,0x0E,0x50,0x78,0x48,0x08,0x48,0x08,0x40,0xFF,0xFE,0x08,0x40,0x08,0x44,
	0x0A,0x44,0x0C,0x48,0x18,0x30,0x68,0x22,0x08,0x52,0x08,0x8A,0x2B,0x06,0x10,0x02,/*"我",2*/
	"材",0x08,0x08,0x08,0x08,0x08,0x08,0x08,0x08,0xFE,0xFE,0x08,0x08,0x18,0x18,0x1C,0x18,
	0x2A,0x28,0x2A,0x28,0x48,0x48,0x88,0x88,0x08,0x08,0x08,0x08,0x08,0x28,0x08,0x10,/*"材",3*/
	"必",0x00,0x00,0x04,0x00,0x02,0x10,0x01,0x10,0x01,0x20,0x08,0x20,0x28,0x48,0x28,0x44,
	0x28,0x84,0x49,0x02,0x4A,0x02,0x8C,0x12,0x08,0x10,0x18,0x10,0x27,0xF0,0x40,0x00,/*"必",4*/
	"有",0x02,0x00,0x02,0x00,0xFF,0xFE,0x04,0x00,0x04,0x00,0x0F,0xF0,0x08,0x10,0x18,0x10,
	0x2F,0xF0,0x48,0x10,0x88,0x10,0x0F,0xF0,0x08,0x10,0x08,0x10,0x08,0x50,0x08,0x20,/*"有",5*/
	"用",0x00,0x00,0x3F,0xF8,0x21,0x08,0x21,0x08,0x21,0x08,0x3F,0xF8,0x21,0x08,0x21,0x08,
	0x21,0x08,0x3F,0xF8,0x21,0x08,0x21,0x08,0x21,0x08,0x41,0x08,0x41,0x28,0x80,0x10,/*"用",6*/
}

主函数调用

int main(void)
{	
	delay_init();	    	            //延时函数初始化	  
	NVIC_Configuration(); 	            //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级,2位响应优先级 	
	OLED_Init();			            //初始化OLED  
	OLED_Clear(0);                      //清屏(全黑)
	OLED_WR_Byte(0x2E,OLED_CMD);        //关闭滚动
    OLED_WR_Byte(0x27,OLED_CMD);        //水平向左或者右滚动 26/27
    OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);        //虚拟字节
	OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);        //起始页 0
	OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD);        //滚动时间间隔
	OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD);        //终止页 7
	OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);        //虚拟字节
	OLED_WR_Byte(0xFF,OLED_CMD);        //虚拟字节
	TEST_MainPageP();
	OLED_WR_Byte(0x2F,OLED_CMD);        //开启滚动
}

02 结果演示

七、总结

OLED显示屏对于学习硬件非常重要,在调试过程中相当于我们的眼睛,可以把有必要的数据都显示在上面,很直观就可以看到我们需要的数据。今天的三个小实验促进我们进一步学习,在显示汉字时也更加有趣,还有其他图片、形状的显示,会增加图形化的乐趣,促进人机交互。学习已过大半,使用MD语法也越来越熟练,虽然有(亿)点辛苦,但是大家都坚持下来了。加油加油

源代码

Gitee仓库:stm32-SPI-OLED

参考资料

  1. 汉字取模
  2. SPI——读写串行口-野火
  3. STM32+OLED屏显应用实例

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