OLED的波形曲線、進度條、圖片顯示（STM32 HAL庫模擬SPI通訊 5線OLED螢幕）詳細篇

東小東發表於2021-01-25

少廢話，先上效果圖

螢幕顯示效果

全家福

觀看演示效果：

https://www.bilibili.com/video/BV13V411b78V

一、基礎認識及引腳介紹

螢幕引數：

尺寸：0.96英寸

解析度：128*64

驅動晶片：SSD1306

驅動介面協議：SPI

引腳說明：

二、 SSD1306晶片介紹

SSD1306是一款帶控制器的用於OLED點陣圖形顯示系統的單片CMOS OLED/PLED驅動器。它由128個SEG（列輸出）和64個COM（行輸出）組成。

SSD1306嵌入了對比度控制器、顯示RAM和振盪器，從而減少了外部元件的數量和功耗。它有256級亮度控制。資料/命令可以通用硬體選擇3種通訊方式：6800/8000串列埠、IIC介面和SPI介面。適用於手機子顯示器、MP3播放器、計算器等多種便攜應用。

模組有多種通訊方式，包括串列埠、IIC、SPI,其選擇通過硬體固化，如果使用IIC通訊方式時可以選擇兩個IIC地址，其分別為0x78和0x7A。

三、通訊方式（4線SPI）

所謂的4線SPI並非是收發一體的標準4線SPI協議，標準的4線SPI為SCLK、CS、MOSI、MISO，模組所述大的4線SPI是單向的，即MISO（主入從出）變成了D/C（資料命令選擇腳）。

該4線序列介面由序列時鐘SCLK、序列資料SDIN、資料命令選擇線D/C#、片選訊號CS#組成.在四線SPI模式下，D0為SCLK，D1為SDIN。

其真實使用的是標準的3線SPI,也就是省略了MISO（主入從出）資料線。

資料命令選擇：DC為高時表示資料，DC為低時表示寫命令

片選：CS腳為低電平是選中，如果不通訊時將腳輸出高電平

資料通訊：在SCLK的每一個上升邊上，SDIN按D7，D6，…D0,高位先寫出

通訊時序圖

四、程式設計（CubeMX部分）

(一) CubeMX基礎配置

選擇晶片（STM32F103C8T6）

開啟外部的高速和低速晶振

所佔用的引腳

開啟SWD除錯

所佔用的引腳

時鐘樹設定

設定系統時鐘為最高速度，72MHZ

(二) GPIO初始化

初始化電平分析

D0：SCLK，時鐘線，上升沿有效，所以預設輸出高電平

D1：SDIN，資料線，預設輸出電平隨意

RST：復位腳，低電平復位，預設電平為低

DC：資料/命令選擇腳，預設輸出電平隨意

CS：片選引腳，預設輸出高電平

引腳選擇

使用微控制器是STM32F103C8T6

考慮到已經使用的IO和硬體上的佈局，最好是將一個模組的相關線放在一起，所以選擇如下接線方式：

D0 ----> B5

D1 ----> B6

RST ----> B7

DC ----> B8

CS ----> B9

(三) CubeMX GPIO配置

所使用的IO

(四) 整體配置圖

五、程式設計（程式部分）

(一) 分析原理

有IIC通訊方式為什麼要有SPI，我看可以簡單對比一下：

IIC通訊方式：兩條資料線，通訊資料較慢

SPI通訊方式：四條資料線，通訊資料腳快

這就看專案需要，如果需要刷屏速度的話當然選用SPI方式優秀

在此之前要知道，OLED SPI通訊中不需要微控制器讀取OLED模組的任何資料，所以微控制器按照一定的規則向SPI線上寫資料就可以了。在通訊中微控制器充當SPI的主機，OLED模組為SPI的從機。因為主機不需要接收從機資料，所以標準的四線SPI中MISO線就沒必要存在了。通訊使用的是標準的三線SPI，即CS、CLK、MOSI。

根據這個時序圖就可以瞭解如何變成，在CS為低電平時就是晶片通訊啟動；D/C是資料或者命令的選擇，也就是主機拉高拉低可以控制寫的資料是指令還是資料；SCLK(D0)是時鐘引腳，MOSI (D1 SDIN)為資料已經。當SCLK上升沿的瞬間，從機將會讀取MOSI上的電平。傳送一個位元組時，是高位在前低位在後的。

所以傳送一個位元組大的函式，這實現了單向的資料傳輸SPI

實現步驟：

l 先保證時鐘線預設為低電平

l 迴圈傳送8位資料，傳送最高位資料：

| 設定時鐘線為低電平

| 判斷髮送的資料是1還是0,1則傳送高電平，0則低低電平

| 設定時鐘線為高電平（此時有上升沿）

l 資料左移一位，讓次高位在最高位上

l 迴圈傳送8位資料，傳送次高位資料：

| 設定時鐘線為低電平

| 判斷髮送的資料是1還是0,1則傳送高電平，0則低低電平

| 設定時鐘線為高電平（此時有上升沿）

l 資料左移一位，……

l ……

l 保證時鐘線最終為高電平

程式碼，需要交流可加本人微信，見文章結尾

資料和命令分發：

OLED SPI方式為了更快的資料互動，有一個專門的引腳作為資料和命令選擇腳，而IIC還要靠傳送資料去做判斷，可想而知他們的速率會有相差。

D/C引腳就是資料/命令選擇，低電平寫命令，高電平寫資料

設計思路：

l 如果是命令，則拉高DC引腳

l 如果不是命令，則拉低DC引腳

l CS引腳拉低表示選中從機，開啟通訊

l 傳送一個資料，則呼叫了前面的標準3線SPI通訊函式

l 拉高DC引腳

l 拉高CS引腳，關閉通訊

程式碼，需要交流可加本人微信，見文章結尾

六、OLED進階版及曲線顯示

（一）驅動分析

想要了解OLED顯示曲線就必須瞭解其顯示本質，更加底層細緻的分析暫存器及顯示原理。

0.96寸的12864 OLED螢幕由128*64個發光二極體組成。

這是資料手冊的截圖

注意圖總的黑色和綠色，它只是告訴你可以反向，也就是0編號的位置可以換成127編號而已。

由此可見螢幕總共分為8頁（page）,每頁佔用Y軸的8行發光二極體和X軸的128個發光二極體，所以一頁總共佔用8*128=1024個發光二極體。

所以在真實的圖中表示：

這是資料手冊中其中一頁的表示

這是基於沒有做反轉時的介紹，如果反轉了就不是這樣了。反轉是在程式初始化是呼叫的，後面分析的初始化函式有介紹

其中“Each lattice represents one bit of image data”的翻譯是“每個格子代表一個影像資料位”，因為一頁剛好8個Y方向的各種，對應的剛好是U8型別，所以我們通常用一個U8表示一頁裡的一個列的顯示，一頁中共有128個列，所以一頁總共需要1*128=128個U8型別資料。並且從圖中可以看出，最下面的是最高位。

舉個例子：

假如我們拿第二頁的第一列來說，其值的二進位制為11110000，其實點亮的是如下圖的紅色部分。

這也就說明高位點亮的是下面的位置。

（二）初始化函式及逐條分析

 1 void my_oled_init(){
 2   my_oled_rst();
 3     my_oled_write_byte(0xAE,OLED_CMD);//關閉顯示
 4     
 5     my_oled_write_byte(0x00,OLED_CMD);//X軸低位，起始X軸為0
 6     my_oled_write_byte(0x10,OLED_CMD);//X軸高位
 7     my_oled_write_byte(0x40,OLED_CMD);//Y軸，可設區間[0x40,0x7F]，設定為0了
 8     
 9 
10     my_oled_write_byte(0xA1,OLED_CMD);//設定X軸掃描方向，0xa0左右反置 ，0xa1正常（左邊為0列）
11     my_oled_write_byte(0xC8,OLED_CMD);//設定Y軸掃描方向，0xc0上下反置 ，0xc8正常（上邊為0行）
12     my_oled_write_byte(0xA6,OLED_CMD);//位值表示的意義，0xa6表示正常，1為點亮，0為關閉，0xa7顯示效果相反
13     
14 
15     my_oled_write_byte(0x81,OLED_CMD);//命令頭，調節亮度,對比度,變化很小，但是仔細可以觀察出來
16     my_oled_write_byte(0xFF,OLED_CMD);//可設定區間[0x00,0xFF]
17     
18     my_oled_write_byte(0xA8,OLED_CMD);//命令頭，設定多路複用率(1 to 64)
19     my_oled_write_byte(0x3f,OLED_CMD);//--1/64 duty
20     
21     my_oled_write_byte(0xD3,OLED_CMD);//命令頭，設定顯示偏移移位對映RAM計數器(0x00~0x3F)
22     my_oled_write_byte(0x00,OLED_CMD);//不偏移
23     
24     my_oled_write_byte(0xd5,OLED_CMD);//命令頭，設定顯示時鐘分頻比/振盪器頻率
25     my_oled_write_byte(0x80,OLED_CMD);//設定分割比率，設定時鐘為100幀/秒
26     
27     my_oled_write_byte(0xD9,OLED_CMD);//命令頭，--set pre-charge period
28     my_oled_write_byte(0xF1,OLED_CMD);//Set Pre-Charge as 15 Clocks & Discharge as 1 Clock
29     
30     my_oled_write_byte(0xDA,OLED_CMD);//命令頭，--set com pins hardware configuration
31     my_oled_write_byte(0x12,OLED_CMD);
32     
33     my_oled_write_byte(0xDB,OLED_CMD);//命令頭，--set vcomh
34     my_oled_write_byte(0x40,OLED_CMD);//Set VCOM Deselect Level
35     
36     my_oled_write_byte(0x20,OLED_CMD);//命令頭，設定定址模式
37     my_oled_write_byte(0x10,OLED_CMD);//頁面定址模式(重置) (0x00/0x01/0x02)
38     
39     my_oled_write_byte(0x8D,OLED_CMD);//命令頭，--set Charge Pump enable/disable
40     my_oled_write_byte(0x14,OLED_CMD);//--set(0x10) disable
41     
42     my_oled_write_byte(0xA4,OLED_CMD);//恢復到RAM內容顯示(重置)
43 
44     my_oled_clear();//清屏
45     
46     my_oled_write_byte(0xAF,OLED_CMD); //開啟顯示
47 
48 }