吃透OLED显示原理——玩转OLED模块各种使用方法

oled模块有4种工作模式，分别是6800、8080两种并行接口方式、 4线的穿行SPI接口方式、IIC接口方式。通过模块的BS1/BS2设置（通过硬件来设置），BS1/BS2的设置与模块接口模式的关系如表所示：
在这里插入图片描述
这是其中一种工作方式的模块，如图：

ALIENTEK OLED模块默认设置是BS0接GND，BS1和BS2接VCC（8080模式），如果想要设置成其他的模式，则需要在OLED的背面，用烙铁修改BS0-BS2的设置。（硬件改动）
从原理图中我们可以知道，引出来总共有16个管脚，在16条线中，我们只用了15条，有一个是悬空的。15条线中，电源和地线占了2条，还剩下13条信号线。在不同模式下，我们需要的信号线数量是不同的，在8080模式下，需要全部13条，这其中有一条是共同的，那就是复位线RST（RES），该线我们可以直接接在MCU的复位上（要先确认复位方式一样），这样可以省掉一条线。而在IIC模式下，仅需要2条线就够了！

8线并行工作模式这里不做介绍，大家可以去参考一下这篇文章https://blog.csdn.net/qq_38410730/article/details/80033873

刚才我们就了解到。iic的工作模式只需要两条线，如图：
在这里插入图片描述
iic的工作模式就是用两根线来模拟iic得到数据，如图：

//-----------------OLED IIC端口定义----------------  					   #define OLED_SCLK_Clr() GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5)//SDA IIC接口的时钟信号
#define OLED_SCLK_Set() GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5)#define OLED_SDIN_Clr() GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_7)//SCL IIC接口的数据信号
#define OLED_SDIN_Set() GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_7)

对于模拟iic，大家可以参考一下这篇文章，超详细：【STM32】IIC的基本原理

OLED控制器为SSD1306，也就是说：裸屏由SSD1306驱动，这也是一种较为广泛使用的led驱动芯片。

OLED模块显存

OLED本身是没有显存的，它的显存是依赖于SSD1306提供的。SSD1306的显存总共为128 * 64bit大小，SSD1306将这些显存分为了8页。每页包含了128个字节，总共8页，这样刚好是128*64的点阵大小。
在这里插入图片描述

但是由于OLED不能一次控制一个点阵,只能控制8个点阵;而且是垂直方向扫描控制;如下图;因此垂直方向坐标可选为0~~7;(8*8=64);水平方向可选坐标0~127.

在这里插入图片描述

因为每次写入都是按字节写入的，这就存在一个问题，如果我们使用只写方式操作模块，那么，每次要写8个点，这样，我们在画点的时候，就必须把要设置的点所在的字节的每个位都搞清楚当前的状态（0/1？），否则写入的数据就会覆盖掉之前的状态，结果就是有些不需要显示的点，显示出来了，或者该显示的没有显示了。这个问题在能读的模式下，我们可以先读出来要写入的那个字节，得到当前状况，在修改了要改写的位之后再写进GRAM，这样就不会影响到之前的状况了。但是这样需要能读GRAM，对于3线或4线SPI模式，模块是不支持读的，而且读->改->写的方式速度也比较慢。
所以我们采用的办法是在STM32的内部建立一个OLED的GRAM（共128个字节），在每次修改的时候，只是修改STM32上的GRAM（实际上就是SRAM），在修改完了之后，一次性把STM32上的GRAM写入到OLED的GRAM。当然这个方法也有坏处，就是对于那些SRAM很小的单片机（比如51系列）就比较麻烦了。

//OLED的显存
//存放格式如下.
//[0]0 1 2 3 ... 127	
//[1]0 1 2 3 ... 127	
//[2]0 1 2 3 ... 127	
//[3]0 1 2 3 ... 127	
//[4]0 1 2 3 ... 127	
//[5]0 1 2 3 ... 127	
//[6]0 1 2 3 ... 127	
//[7]0 1 2 3 ... 127 			   
u16 OLED_GRAM[128][8];	 //更新显存到LCD		 
void OLED_Refresh_Gram(void)
{u8 i,n;		    for(i=0;i<8;i++)  {  OLED_WR_Byte (0xb0+i,OLED_CMD);    //设置页地址（0~7）OLED_WR_Byte (0x00,OLED_CMD);      //设置显示位置—列低地址OLED_WR_Byte (0x10,OLED_CMD);      //设置显示位置—列高地址   for(n=0;n<128;n++)OLED_WR_Byte(OLED_GRAM[n][i],OLED_DATA); }   
}

SSD1306命令

在这里插入图片描述
1：命令0X81：设置对比度。包含两个字节，第一个0X81为命令，随后发送的一个字节为要设置的对比度的值。这个值设置得越大屏幕就越亮。
2：命令0XAE/0XAF：0XAE为关闭显示命令；0XAF为开启显示命令。
3：命令0X8D：包含2个字节，第一个为命令字，第二个为设置值，第二个字节的BIT2表示电荷泵的开关状态，该位为1，则开启电荷泵，为0则关闭。在模块初始化的时候，这个必须要开启，否则是看不到屏幕显示的。
4：命令0XB0~B7：用于设置页地址，其低三位的值对应着GRAM的页地址。
5：命令0X00~0X0F：用于设置显示时的起始列地址低四位。
6：命令0X10~0X1F：用于设置显示时的起始列地址高四位。

更多的命令请参考这个，强烈建议去看，很详细：SSD1306(OLED驱动芯片)指令详解

介绍完工作模式以及驱动芯片，我们可以开始使用这一款iic oled模块

代码详解

#define OLED_CMD  0	//写命令
#define OLED_DATA 1	//写数据

对oled进行初始化

//初始化SSD1306					    
void OLED_Init(void)
{ 	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	 //使能A端口时钟GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_7;	 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ;   //推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//速度50MHzGPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);	  //初始化GPIOGPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_7);	delay_ms(200);OLED_WR_Byte(0xAE,OLED_CMD);//--display offOLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);//---set low column addressOLED_WR_Byte(0x10,OLED_CMD);//---set high column addressOLED_WR_Byte(0x40,OLED_CMD);//--set start line address  OLED_WR_Byte(0xB0,OLED_CMD);//--set page addressOLED_WR_Byte(0x81,OLED_CMD); // contract controlOLED_WR_Byte(0xFF,OLED_CMD);//--128   OLED_WR_Byte(0xA1,OLED_CMD);//set segment remap OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD);//--normal / reverseOLED_WR_Byte(0xA8,OLED_CMD);//--set multiplex ratio(1 to 64)OLED_WR_Byte(0x3F,OLED_CMD);//--1/32 dutyOLED_WR_Byte(0xC8,OLED_CMD);//Com scan directionOLED_WR_Byte(0xD3,OLED_CMD);//-set display offsetOLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);//OLED_WR_Byte(0xD5,OLED_CMD);//set osc divisionOLED_WR_Byte(0x80,OLED_CMD);//OLED_WR_Byte(0xD8,OLED_CMD);//set area color mode offOLED_WR_Byte(0x05,OLED_CMD);//OLED_WR_Byte(0xD9,OLED_CMD);//Set Pre-Charge PeriodOLED_WR_Byte(0xF1,OLED_CMD);//OLED_WR_Byte(0xDA,OLED_CMD);//set com pin configuartionOLED_WR_Byte(0x12,OLED_CMD);//OLED_WR_Byte(0xDB,OLED_CMD);//set VcomhOLED_WR_Byte(0x30,OLED_CMD);//OLED_WR_Byte(0x8D,OLED_CMD);//set charge pump enableOLED_WR_Byte(0x14,OLED_CMD);//OLED_WR_Byte(0xAF,OLED_CMD);//--turn on oled panel
}

OLED_Clear(); //清屏，每次初始化完成后建议先清理屏幕

//清屏函数,清完屏,整个屏幕是黑色的!和没点亮一样!!!	  
void OLED_Clear(void)  
{  u8 i,n;		    for(i=0;i<8;i++)  {  OLED_WR_Byte (0xb0+i,OLED_CMD);    //设置页地址（0~7）OLED_WR_Byte (0x00,OLED_CMD);      //设置显示位置—列低地址OLED_WR_Byte (0x10,OLED_CMD);      //设置显示位置—列高地址   for(n=0;n<128;n++)OLED_WR_Byte(0,OLED_DATA); } //更新显示
}

在我们平时使用的自模中，有两种常见的取模方式，一个是 6 * 8，另一个则是8 * 16的，第一个说的是在8行6列的矩形表格中取出我们想要的字符，第二个则是在16行8列的矩形表格中取出字符。正如下面代码注释中写的一样，因为oled中每一页只有8个行，所以就需要使用下一页的空间。所以就有了我们平时使用选择的字体大小，当然，这些都是常用的字体大小，我们也可以自己通过字符取模软件制作自己喜欢的字体大小。关于字符取模软件，将在后面讲解。

/* 在指定位置显示一个字符,包括部分字符x:0~127y:0~63			 size:选择字体 16/12*/
void OLED_ShowChar(u8 x,u8 y,u8 chr,u8 Char_Size)
{      	unsigned char c=0,i=0;	c=chr-' ';//得到偏移后的值  可从字模中得到,第一个为' ',减去即可得到相应的字符			if(x>Max_Column-1){x=0;y=y+2;}  //Max_Column：最大列：128; x：设置列数; y:设置页数if(Char_Size ==16)  //此时需要两页的同一列，8*16的点阵{OLED_Set_Pos(x,y);	 //若 x = y = 2,则设置的为第3页的第3列，  注意：每一页只有八行for(i=0;i<8;i++)     OLED_WR_Byte(F8X16[c*16+i],OLED_DATA);   //通过i的递增，循环画点，此时将第2页第2列的8行都写入了数据OLED_Set_Pos(x,y+1);   //由于画点的数目行数不够，此时需要第3页的第2列来续画点for(i=0;i<8;i++)	   OLED_WR_Byte(F8X16[c*16+i+8],OLED_DATA);   //接着画完，直到第16个点结束}else {	OLED_Set_Pos(x,y);  //6*8的点阵，不需要其他的页来续画for(i=0;i<6;i++)OLED_WR_Byte(F6x8[c][i],OLED_DATA);	  //二维数组，c控制第几行，i控制第几列，故不需要其他的操作即可画完}
}

下面的的 if（x>120）并不是错误，因为前面的x+=8;下文的注释中有解释，可以好好想想。

void OLED_ShowString(u8 x,u8 y,u8 *chr,u8 Char_Size)  //显示字符串
{unsigned char j=0;while (chr[j]!='\0')  //判断字符串是否结束{		OLED_ShowChar(x,y,chr[j],Char_Size); // 一个一个画字符x+=8;   //x 设置的是列，一个字符的大小为8*16，即行16列8，每次显示为一个后，都需要向高列移8列if(x>120){x=0;y+=2;} // 最高为128列，超过的话则需要重新从零列开始，由于此时需要别的页数来续画，避免重叠，需要 y += 2。j++; //循环画字符串}
}

显示2个数字，具体都在下面的代码中写出，需要注意的是，下面的 " " 表示的是ASCII值32

//m^n函数
u32 oled_pow(u8 m,u8 n)
{u32 result=1;	 while(n--)result*=m;    return result;
}			//显示2个数字
//x,y :起点坐标	 
//len :数字的位数
//size:字体大小
//mode:模式	0,填充模式;1,叠加模式
//num:数值(0~4294967295);	 		  
void OLED_ShowNum(u8 x,u8 y,u32 num,u8 len,u8 size2)
{         	u8 t,temp;u8 enshow=0;						   for(t=0;t<len;t++){temp=(num/oled_pow(10,len-t-1))%10;if(enshow==0&&t<(len-1)){if(temp==0){OLED_ShowChar(x+(size2/2)*t,y,' ',size2);continue;}else enshow=1; }OLED_ShowChar(x+(size2/2)*t,y,temp+'0',size2); }
}

上面的几个都是我们平时最为基本的用法，有些学习者想要用它来完成更加不一样的操作，下面便有，介绍之前，先来介绍一下我们常用的取模软件

PCtoLCD2002

界面如下！
在这里插入图片描述
我们在用的时候先打开左上角的文件，进行新建。输入我们的宽高，6 * 8或者8 * 16都是按照这个来取模的，可以自己设定大小。在正上角的地方有一个齿轮一样的东西，我们在设定好大小之后便需要打开它。如图：

在这里插入图片描述
把上面的都做好之后就可以画自己想要的东西了。因为oled是128 * 64，所以我们最大的大小就是这个，我们可以在128 * 64上写字，画图，等等，出来的就是一整个画面，这也是满屏的一种方式，后面还有一种取模软件，取得是图片，比如一些动漫人物。

介绍完取模软件，我们便可以继续我们的操作了！

1：画直线
通常我们使用如下图中一样的点想画直线时总是得到一个个点，这是因为我们一般使用的字符大小都是6 * 8或者8 * 16，里面的点大小并不是充满整个矩形的（上面有解释）我们需要做的便是打开我们的字符软件，把点改大一点便可！
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2：显示图片（比如一些动漫人物）