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0.96寸OLED（SSD1306）屏幕显示（一）——基础功能介绍

王拉图 2023-04-13 原文

0.96寸OLED（SSD1306）屏幕显示

（一）基础功能介绍

（二）超长文字水平滚动

（三）屏幕垂直水平滚动

文章目录

前言

一、0.96寸OLED屏幕介绍

二、SSD1306驱动芯片

1）图像显示RAM（GDDRAM）

2）最为常见的GDDRAM寻址模式——页模式

3）SSD1306常见驱动命令

4）OLED初始化代码

三、取字模软件介绍

 四、屏幕中英文显示示例及部分代码

总结

前言

最近，我突发奇想去翻阅了一些我本科期间所做的一些小项目，发现都挺有意思的！当年做这些项目的时候可走了很多弯路，所以想着可以将它们上传到网络上，并通过我的讲解文章可以帮助你们少走一些弯路！

今天，我要分享的是一个0.96寸OLED（SSD1306）屏幕显示的学习笔记，因为我想要讲的详细一点，所以打算做成一个系列，手把手地教你学习和认识屏幕显示。由于我知识有限，如果出现一些错误，希望大家可以帮助我指出来，我们一起学习进步！！！

一、0.96寸OLED屏幕介绍

OLED，即有机发光二极管( Organic Light Emitting Diode )。OLED由于同时具备自发光，不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、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异之特性，被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。

图 1 0.96寸七针OLED屏幕

 本文采用的是7针的0.96寸OLED显示进行讲解，采用的是SPI协议，速度会比采用I2C协议的更快，但这两者的显示驱动都一样，本质上没有太大差别。屏幕整体分辨率为128*64，有黄蓝、白、蓝三种颜色可选，驱动芯片为SSD1306，下面是引脚功能介绍。

表 1 0.96寸OLED屏幕显示引脚介绍
名称注释
GND接地
VCC3.3-5v
D0SPI中的时钟管脚——SCK
D1SPI中的数据管脚——MOSI
RES复位引脚（低电平有效）
DC数据/命令控制脚
CS片选引脚

二、SSD1306驱动芯片

1）图像显示RAM（GDDRAM）

GDDRAM是位映射静态RAM，大小为 128x64 位。GDDRAM分为8页（PAGE0~PAGE7），每页内 1个SEG对应1Byte数据，一页由 128 Byte 组成。一帧显示数据为 1024 Byte（1KB）。即屏幕每8行像素点（8*PIXEL）记为一页（PAGE），64行即为8页，则屏幕变为128列（ROW）8页（PAGE），若要显示整个屏幕，则需要128*8个1字节数。

图 3 GDDRAM（Graphic Display Data RAM ）内部结构

2）最为常见的GDDRAM寻址模式——页模式

页寻址模式下，寻址只在一页（PAGEn）内进行，地址指针不会跳到其他页。每次向GDDRAM写入1byte显示数据后，列指针会自动+1。当128列都寻址完之后，列指针会重新指向SEG0而页指针仍然保持不变。通过页寻址模式我们可以方便地对一个小区域内数据进行修改。

图 4 页寻址模式

一个数据字节写入GDDRAM时，当前列（SEG）同一页（PAGE）的所有行（COM）图像数据都被填充（即由列地址指针指向的整列（8位）被填充）。数据位D0写入顶行，数据位D7写入底行（由上到下，由低到高）。还有水平寻址和垂直寻址，本系列文章并没有用到，故不进行介绍，想要了解的小伙伴可以自行了解。

图 5 页寻址模式下GDDRAM访问指针设置示例

3）SSD1306常见驱动命令

1、设置屏幕显示开启与关闭（AEH / AFH）

  • AEH 开启屏幕
  • AFH 关闭屏幕

2、设置GDDRAM寻址模式（20H + A[1:0]）

  • 00H 水平寻址
  • 01H 垂直寻址
  • 02H 页寻址

3、设置起始页地址（B0H ~ B7H）

  • B0H~B7H 分别设置起始页为 0~7

4、设置输出行扫描顺序（C0H / C8H）

  • C0H 显示上下颠倒
  • C8H 正常

5、设置输出列扫描顺序（A0H / A1H）

  • A0H 显示左右颠倒
  • A1H 正常

6、设置颜色显示方式（A0H / A1H）

  • A7H 反相显示
  • A6H 正常显示

7、设置起始行地址（40H / 7FH）

  • 40H 设置显示起始行地址为第0行
  • 7FH 设置显示起始行地址为第63行

8、设置屏幕对比度（81H + 00H~FFH）

  • 00H~FFH 默认0X7F（亮度设置，越大越亮）

9、设置复用率（A8H + A[5:0]）

  • 0FH~3FH  复用率为 1~64

10、设置全屏全亮（A4H / A5H）

  • A4H 设置显示模式为正常模式，此时屏幕输出GDDRAM中的显示数据
  • A5H 设置显示模式为全亮模式，此时屏幕无视GDDRAM中的数据，并点亮全屏

11、设置分频因子与震荡频率（D5H + {A[3:0]:分频系数，A[7:4]震荡频率}）

  • F0H 频率设置成最高407 kHz，分频系数为1

12、设置预充电周期（D9H + A[7:0]）

  • 22H 设置为默认值2DCLK

13、设置Vcomh电压（DBH + A[6:4]）

  • 00H ~0.65 x VCC
  • 20H ~0.77 x VCC (RESET)
  • 30H ~0.83 x VCC (RESET)

14、设置COM引脚硬件配置（DAH + A[5:4]）

  • 12H 使用备选引脚配置，并禁用左右反置

15、设置电荷泵（8DH + A[2]）

  • 14H 使能电荷泵
  • 10H 关闭电荷泵

4）OLED初始化代码

void OLED_SSD1306_Init(void)
{
	// GPIO初始化
	OLED_GPIO_Init();
	// SPI初始化
	OLED_SPI_Init();
	
	//延时1秒稳定端口状态
	SysTick_Delay_ms(1000);
	
	/* 复位 */
	OLED_RES_LOW();
	SysTick_Delay_ms(10);
	/* 复位正常信号 SSD1306: RES引脚高电平 */
	OLED_RES_HIGH();
	
	OLED_Write_Cmd(0xAE); //关闭显示
	
	OLED_Write_Cmd(0x20); //设置模式
	OLED_Write_Cmd(0x10); //设置为页显示模式
	OLED_Write_Cmd(0xb0);	// 设置起始页的地址模式 0-7
	
	OLED_Write_Cmd(0xc8); // 0xc0上下反置 0xc8正常

//	OLED_Write_Cmd(0x00); // ---set low column address,初始化设置了没用,因为OLED_SetPos函数中会重设
//	OLED_Write_Cmd(0x10); // ---set high column address,初始化设置了没用,因为OLED_SetPos函数中会重设

	OLED_Write_Cmd(0x40); //--set start line address,从RAM中哪一行起读取显示内容

	OLED_Write_Cmd(0x81); //设置对比度
	OLED_Write_Cmd(0xff); //亮度调节 0x00~0xff
	
	OLED_Write_Cmd(0xa1); // 0xa0左右反置 0xa1正常
	OLED_Write_Cmd(0xa6); //设置显示方式;bit0:1,反相显示;0,正常显示

	OLED_Write_Cmd(0xa8); //--set multiplex ratio(1 to 64)
	OLED_Write_Cmd(0x3F); //

	OLED_Write_Cmd(0xa4); //全局显示开启;0xa4正常,0xa5无视命令点亮全屏

	OLED_Write_Cmd(0xd3); //-set display offset
	OLED_Write_Cmd(0x00); //-not offset

	OLED_Write_Cmd(0xd5); //设置时钟分频因子,震荡频率
	OLED_Write_Cmd(0xf0); //[3:0],分频因子;[7:4],震荡频率
	
	OLED_Write_Cmd(0xd9); //--set pre-charge period
	OLED_Write_Cmd(0x22); //

	OLED_Write_Cmd(0xda); //--set com pins hardware configuration
	OLED_Write_Cmd(0x12);
	
	OLED_Write_Cmd(0xdb); //--set vcomh
	OLED_Write_Cmd(0x20); //0x20,0.77xVcc


	OLED_Write_Cmd(0x8d); //设置电荷泵开关
	OLED_Write_Cmd(0x14); //开

	OLED_Write_Cmd(0xaf); //开启显示
}

三、取字模软件介绍

取字模软件使用的是PCtoLCD2002完美版，使字符串和图像变成字节数据，从而可以显示在OLED屏幕上。由于我们上文中OLED屏幕寻址模式选择的是页寻址以及硬件结构，所以一定要在字模选项中选择阴码、列行式、逆向、C51格式。

图 6 PCtoLCD2002软件主页面
图 7 PCtoLCD2002软件字模选项页面

 四、屏幕中英文显示示例及部分代码

0.96寸OLED显示中英文字符串动态图

 

英文字符串显示

/**
  * @brief  OLED_ShowStr，显示codetab.h中的ASCII字符,有6*8和8*16可选择
  * @param  x,y : 起始点坐标(x:0~127, y:0~7);
	*		ch[] :- 要显示的字符串; 
	*		TextSize : 字符大小(1:6*8 ; 2:8*16)
	* @retval 无
  */
void OLED_ShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char ch[], unsigned char TextSize)
{	
	unsigned char c = 0,i = 0,j = 0,k = 0;
	switch(TextSize)
	{
		case 1:
		{
			while(ch[j] != '\0')
			{
				c = ch[j] - 32;
				if(x > 122)
				{
					x = 0;
					y++;
				}
				/**/
				for(i=0;i<6;i++)
				{
					for(k=0;k<8;k++)
					{
						// 先取低位
						if(F6x8[c][i]&(0x01<<k))
						{
							OLED_Set_Pixel(x+i, y*8+k,1);
						}
						else
						{
							OLED_Set_Pixel(x+i, y*8+k,0);
						}
					}
				}
				x += 6;
				j++;
			}
		}break;
		case 2:
		{
			while(ch[j] != '\0')
			{
				c = ch[j] - 32;
				if(x > 120)
				{
					x = 0;
					y=y+2;
				}
				/*先构建上半部分*/
				for(i=0;i<8;i++)
				{
					for(k=0;k<8;k++)
					{
						// 先取低位
						if(F8X16[c*16+i]&(0x01<<k))
						{
							OLED_Set_Pixel(x+i, y*8+k,1);
						}
						else
						{
							OLED_Set_Pixel(x+i, y*8+k,0);
						}
					}
				}
				for(i=0;i<8;i++)
				{
					// 先取低位
					for(k=0;k<8;k++)
					{
						if(F8X16[c*16+i+8]&(0x01<<k))
						{
							OLED_Set_Pixel(x+i, (y+1)*8+k,1);
						}
						else
						{
							OLED_Set_Pixel(x+i, (y+1)*8+k,0);
						}
					}
				}
				x += 8;
				j++;

			}
		}break;
	}
	
	OLED_Refresh_Gram();
}

中文字符串显示

/**
  * @brief  GUI_ShowFont16，将Font16*16的中文字符显示出来
  * @param  x : 中文字符串显示的起始位置x(0-127)
            y : 中文字符串显示的起始位置y(0-63)
            *s : 中文字符串的指针
            mode : 0 - 白背景显示黑字符
			       1 - 黑背景显示白字符
  *                2 - 将数据放到长数组里
  * @retval 无
  */
void GUI_ShowFont16(uint16_t x,uint8_t y,uint8_t *s,uint8_t mode)
{
	uint8_t i,j,k,tmp;
	uint16_t num;
	num = sizeof(cfont16)/sizeof(typFNT_GB16);
	for(i=0;i<num;i++)
	{
		// 中文字符串进行匹配
		if((cfont16[i].Index[0]==*s)&&(cfont16[i].Index[1]==*(s+1)))
		{
			for(j=0;j<32;j++)
			{
				if(mode)
				{
					tmp = cfont16[i].Msk[j];
				}
				else if(mode==0)
				{
					tmp = ~(cfont16[i].Msk[j]);
				}
				for(k=0;k<8;k++)
				{
					if(tmp&(0x01<<k))
					{
						if(mode == 2)
						{
							OLED_Set_Pixel(x+(j%16), y+(j/16)*8+k,11);
						}
						else
						{
							OLED_Set_Pixel(x+(j%16), y+(j/16)*8+k,1);
						}
					}
					else
					{
						if(mode == 2)
						{
							OLED_Set_Pixel(x+(j%16), y+(j/16)*8+k,10);
						}
						else
						{
							OLED_Set_Pixel(x+(j%16), y+(j/16)*8+k,0);
						}
					}
				}
			}	
			break;
		}	
	}
}

  		   
 /**
  * @brief  OLED_ShowCN显示中文字符串
  * @param  x : 中文字符串显示的起始位置x(0-127)
            y : 中文字符串显示的起始位置y(0-7)
            *str : 中文字符串的指针
            mode : 0 - 白背景显示黑字符
			       1 - 黑背景显示白字符
  * @retval 无
  */
void OLED_ShowCN(uint8_t x,uint8_t y,uint8_t *str,uint8_t mode)
{
	// 字符串宽度是16
	uint8_t hsize=16;
	y = y*8;
	while(*str!='\0')
	{
		if(hsize == 16)
		{
			GUI_ShowFont16(x,y,str,mode);
		}
		else
		{
			return;
		}
		x+=hsize;
		// 最大128行
		if(x>128-hsize)
		{
			x=0;
			y+=hsize;
		}
		str+=2;
	}

	// 刷新屏幕
	OLED_Refresh_Gram();	
}

codetab.h

// GB16中文显示结构体
typedef struct 
{
	unsigned char Index[2];	// 一个汉字占2个字节，16位
	char Msk[32];// 
}typFNT_GB16; 



// 宏定义最多显示的中文字符串长度
#define     LONG_CN_LEN          20


/***************************点阵字体取模方式：共阴——列行式——逆向输出*********/

const typFNT_GB16 cfont16[] = 
{
	"  ",0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*" ",0*/
	"我",0x20,0x24,0x24,0x24,0xFE,0x23,0x22,0x20,0x20,0xFF,0x20,0x22,0x2C,0xA0,0x20,0x00,0x00,0x08,0x48,0x84,0x7F,0x02,0x41,0x40,0x20,0x13,0x0C,0x14,0x22,0x41,0xF8,0x00,/*"我",0*/
	"是",0x00,0x00,0x00,0x7F,0x49,0x49,0x49,0x49,0x49,0x49,0x49,0x7F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x81,0x41,0x21,0x1D,0x21,0x41,0x81,0xFF,0x89,0x89,0x89,0x89,0x89,0x81,0x81,0x00,/*"是",1*/
	"羌",0x00,0x08,0x48,0x48,0x49,0x4E,0xC8,0x78,0x48,0x4C,0x4B,0x48,0x48,0x08,0x00,0x00,0x82,0x82,0x42,0x22,0x12,0x0E,0x03,0x02,0x7E,0x82,0x82,0x82,0x82,0x82,0xE2,0x00,/*"羌",3*/
	"族",0x10,0x10,0xF1,0x96,0x90,0x90,0x10,0x08,0xF7,0x44,0xC4,0x44,0x44,0x44,0x04,0x00,0x80,0x60,0x1F,0x40,0x80,0x7F,0x04,0x85,0x44,0x34,0x0F,0x34,0x44,0x84,0x84,0x00,/*"族",4*/
	"小",0x00,0x00,0x00,0xE0,0x00,0x00,0x00,0xFF,0x00,0x00,0x00,0x20,0x40,0x80,0x00,0x00,0x08,0x04,0x03,0x00,0x00,0x40,0x80,0x7F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x0E,0x00,/*"小",5*/
	"煞",0x10,0x28,0x27,0x24,0x34,0x2C,0xE0,0x20,0x10,0x6C,0x8B,0x08,0x88,0x78,0x08,0x00,0x88,0x69,0x09,0x09,0x29,0xC9,0x0F,0x00,0x30,0xC8,0x05,0x02,0x25,0xC8,0x10,0x00,/*"煞",6*/
};


/************************************6*8的点阵************************************/
const unsigned char F6x8[][6] =
{
	0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,// sp
	0x00, 0x00, 0x00, 0x2f, 0x00, 0x00,// !
	0x00, 0x00, 0x07, 0x00, 0x07, 0x00,// "
	0x00, 0x14, 0x7f, 0x14, 0x7f, 0x14,// #
	0x00, 0x24, 0x2a, 0x7f, 0x2a, 0x12,// $
	0x00, 0x62, 0x64, 0x08, 0x13, 0x23,// %
	0x00, 0x36, 0x49, 0x55, 0x22, 0x50,// &
	0x00, 0x00, 0x05, 0x03, 0x00, 0x00,// '
	0x00, 0x00, 0x1c, 0x22, 0x41, 0x00,// (
	0x00, 0x00, 0x41, 0x22, 0x1c, 0x00,// )
	0x00, 0x14, 0x08, 0x3E, 0x08, 0x14,// *
	0x00, 0x08, 0x08, 0x3E, 0x08, 0x08,// +
	0x00, 0x00, 0x00, 0xA0, 0x60, 0x00,// ,
	0x00, 0x08, 0x08, 0x08, 0x08, 0x08,// -
	0x00, 0x00, 0x60, 0x60, 0x00, 0x00,// .
	0x00, 0x20, 0x10, 0x08, 0x04, 0x02,// /
	0x00, 0x3E, 0x51, 0x49, 0x45, 0x3E,// 0
	0x00, 0x00, 0x42, 0x7F, 0x40, 0x00,// 1
	0x00, 0x42, 0x61, 0x51, 0x49, 0x46,// 2
	0x00, 0x21, 0x41, 0x45, 0x4B, 0x31,// 3
	0x00, 0x18, 0x14, 0x12, 0x7F, 0x10,// 4
	0x00, 0x27, 0x45, 0x45, 0x45, 0x39,// 5
	0x00, 0x3C, 0x4A, 0x49, 0x49, 0x30,// 6
	0x00, 0x01, 0x71, 0x09, 0x05, 0x03,// 7
	0x00, 0x36, 0x49, 0x49, 0x49, 0x36,// 8
	0x00, 0x06, 0x49, 0x49, 0x29, 0x1E,// 9
	0x00, 0x00, 0x36, 0x36, 0x00, 0x00,// :
	0x00, 0x00, 0x56, 0x36, 0x00, 0x00,// ;
	0x00, 0x08, 0x14, 0x22, 0x41, 0x00,// <
	0x00, 0x14, 0x14, 0x14, 0x14, 0x14,// =
	0x00, 0x00, 0x41, 0x22, 0x14, 0x08,// >
	0x00, 0x02, 0x01, 0x51, 0x09, 0x06,// ?
	0x00, 0x32, 0x49, 0x59, 0x51, 0x3E,// @
	0x00, 0x7C, 0x12, 0x11, 0x12, 0x7C,// A
	0x00, 0x7F, 0x49, 0x49, 0x49, 0x36,// B
	0x00, 0x3E, 0x41, 0x41, 0x41, 0x22,// C
	0x00, 0x7F, 0x41, 0x41, 0x22, 0x1C,// D
	0x00, 0x7F, 0x49, 0x49, 0x49, 0x41,// E
	0x00, 0x7F, 0x09, 0x09, 0x09, 0x01,// F
	0x00, 0x3E, 0x41, 0x49, 0x49, 0x7A,// G
	0x00, 0x7F, 0x08, 0x08, 0x08, 0x7F,// H
	0x00, 0x00, 0x41, 0x7F, 0x41, 0x00,// I
	0x00, 0x20, 0x40, 0x41, 0x3F, 0x01,// J
	0x00, 0x7F, 0x08, 0x14, 0x22, 0x41,// K
	0x00, 0x7F, 0x40, 0x40, 0x40, 0x40,// L
	0x00, 0x7F, 0x02, 0x0C, 0x02, 0x7F,// M
	0x00, 0x7F, 0x04, 0x08, 0x10, 0x7F,// N
	0x00, 0x3E, 0x41, 0x41, 0x41, 0x3E,// O
	0x00, 0x7F, 0x09, 0x09, 0x09, 0x06,// P
	0x00, 0x3E, 0x41, 0x51, 0x21, 0x5E,// Q
	0x00, 0x7F, 0x09, 0x19, 0x29, 0x46,// R
	0x00, 0x46, 0x49, 0x49, 0x49, 0x31,// S
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总结

本系列所用单片机型号为STM32F103VE，后续我会把本节所涉及的工程及相关资料放在评论区，大家自取！请大家多多点赞、多多收藏、感谢支持！！！我会继续输出优质内容的！！！加油！加油！🌸🌸🌸

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