STM32 HAL库 OLED驱动实现

一、概述

1.1 OLED 显示屏简介

OLED（Organic Light - Emitting Diode）即有机发光二极管，与传统的 LCD 显示屏相比，OLED 具有自发光、视角广、响应速度快、对比度高、功耗低等优点。在嵌入式系统中，OLED 显示屏常被用于显示系统状态信息、图形界面等。

1.2 STM32F407 与 HAL 库

STM32F407 是意法半导体（ST）推出的一款高性能 32 位微控制器，基于 ARM Cortex - M4 内核，具有丰富的外设资源和强大的处理能力。HAL（Hardware Abstraction Layer）库是 ST 为 STM32 系列微控制器提供的硬件抽象层，它简化了开发流程，提高了代码的可移植性。

1.3 通信接口

OLED 显示屏通常支持多种通信接口，本文主要介绍 8080 并行接口和 IIC（Inter - Integrated Circuit）串行接口的驱动实现。8080 接口通信速度快，适合显示大数据量的图像；IIC 接口则具有引脚少、布线简单的优点，适用于对引脚资源要求较高的场景。

二、硬件连接

2.1 8080 接口连接

当使用 8080 接口连接 OLED 显示屏和 STM32F407 时，一般需要以下引脚：

引脚功能STM32F407 引脚
数据总线（D0 - D7）任意 8 个 GPIO 引脚
命令 / 数据选择（DC）一个 GPIO 引脚
写信号（WR）一个 GPIO 引脚
片选信号（CS）一个 GPIO 引脚
复位信号（RST）一个 GPIO 引脚

2.2 IIC 接口连接

使用 IIC 接口连接时，需要连接两根线：

引脚功能STM32F407 引脚
SDA（数据线）I2C 的 SDA 引脚
SCL（时钟线）I2C 的 SCL 引脚

同时，还需要一个复位引脚（RST）用于复位 OLED 显示屏。

三、HAL 库配置

3.1 开发环境搭建

使用 STM32CubeMX 进行硬件配置和代码生成，然后在 Keil MDK 或者 STM32CubeIDE 中进行代码开发和调试。

3.2 8080 接口配置

在 STM32CubeMX 中，将用于连接 OLED 的 GPIO 引脚配置为输出模式。对于数据总线引脚，设置为推挽输出；对于控制信号引脚（DC、WR、CS、RST），同样设置为推挽输出。

3.3 IIC 接口配置

在 STM32CubeMX 中，选择相应的 I2C 外设（如 I2C1），配置为标准模式，时钟频率设置为合适的值（如 100kHz）。同时，将连接 SDA 和 SCL 的 GPIO 引脚配置为 I2C 功能。

四、8080 接口驱动实现（可参考光子物联的OLED驱动）

零基础国产GD32单片机编程入门(五)OLED显示及实战含源码_gd32 oled-CSDN博客

4.1 初始化函数

//初始化SSD1306					    
void OLED_Init(void)
{ 	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8;//配置管脚为输出GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9;//配置管脚为输出GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_10|GPIO_PIN_14;//配置管脚为输出GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStruct);HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_10|GPIO_PIN_14, GPIO_PIN_SET);HAL_Delay(100);OLED_WR_Byte(0xAE,OLED_CMD);//--turn off oled panelOLED_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  Set Mapping RAM Display Start Line (0x00~0x3F)OLED_WR_Byte(0x81,OLED_CMD);//--set contrast control registerOLED_WR_Byte(0xCF,OLED_CMD); // Set SEG Output Current BrightnessOLED_WR_Byte(0xA1,OLED_CMD);//--Set SEG/Column Mapping     0xa0左右反置 0xa1正常OLED_WR_Byte(0xC8,OLED_CMD);//Set COM/Row Scan Direction   0xc0上下反置 0xc8正常OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD);//--set normal displayOLED_WR_Byte(0xA8,OLED_CMD);//--set multiplex ratio(1 to 64)OLED_WR_Byte(0x3f,OLED_CMD);//--1/64 dutyOLED_WR_Byte(0xD3,OLED_CMD);//-set display offset	Shift Mapping RAM Counter (0x00~0x3F)OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);//-not offsetOLED_WR_Byte(0xd5,OLED_CMD);//--set display clock divide ratio/oscillator frequencyOLED_WR_Byte(0xF0,OLED_CMD);//--set divide ratio, Set Clock as 100 Frames/SecOLED_WR_Byte(0xD9,OLED_CMD);//--set pre-charge periodOLED_WR_Byte(0xF1,OLED_CMD);//Set Pre-Charge as 15 Clocks & Discharge as 1 ClockOLED_WR_Byte(0xDA,OLED_CMD);//--set com pins hardware configurationOLED_WR_Byte(0x12,OLED_CMD);OLED_WR_Byte(0xDB,OLED_CMD);//--set vcomhOLED_WR_Byte(0x40,OLED_CMD);//Set VCOM Deselect LevelOLED_WR_Byte(0x20,OLED_CMD);//-Set Page Addressing Mode (0x00/0x01/0x02)OLED_WR_Byte(0x02,OLED_CMD);//OLED_WR_Byte(0x8D,OLED_CMD);//--set Charge Pump enable/disableOLED_WR_Byte(0x14,OLED_CMD);//--set(0x10) disableOLED_WR_Byte(0xA4,OLED_CMD);// Disable Entire Display On (0xa4/0xa5)OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD);// Disable Inverse Display On (0xa6/a7) OLED_WR_Byte(0xAF,OLED_CMD);//--turn on oled panelOLED_WR_Byte(0xAF,OLED_CMD); /*display ON*/ OLED_Clear();OLED_Set_Pos(0,0); 	
}

4.2 写命令和写数据函数

//向SSD1106写入一个字节。
//dat:要写入的数据/命令
//cmd:数据/命令标志 0,表示命令;1,表示数据;
void OLED_WR_Byte(u8 dat,u8 cmd)
{	u8 i;			  if(cmd)OLED_DC_Set();else OLED_DC_Clr();		  OLED_CS_Clr();for(i=0;i<8;i++){			  OLED_SCLK_Clr();if(dat&0x80)OLED_SDIN_Set();else OLED_SDIN_Clr();OLED_SCLK_Set();dat<<=1;   }				 		  OLED_CS_Set();OLED_DC_Set();   	  
}

4.3 各种显示驱动函数 

//在指定位置显示一个字符,包括部分字符
//x:0~127
//y:0~63
//mode:0,反白显示;1,正常显示				 
//size:选择字体 16/12 
void OLED_ShowChar(u8 x,u8 y,u8 chr)
{      	unsigned char c=0,i=0;	c=chr-' ';//得到偏移后的值			if(x>Max_Column-1){x=0;y=y+2;}if(SIZE ==16){OLED_Set_Pos(x,y);	for(i=0;i<8;i++)OLED_WR_Byte(F8X16[c*16+i],OLED_DATA);OLED_Set_Pos(x,y+1);for(i=0;i<8;i++)OLED_WR_Byte(F8X16[c*16+i+8],OLED_DATA);}else {	OLED_Set_Pos(x,y+1);for(i=0;i<6;i++)OLED_WR_Byte(F6x8[c][i],OLED_DATA);}
}
//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 size)
{         	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+(size/2)*t,y,' ');continue;}else enshow=1; }OLED_ShowChar(x+(size/2)*t,y,temp+'0'); }
} 
//显示一个字符号串
void OLED_ShowString(u8 x,u8 y,u8 *chr)
{unsigned char j=0;while (chr[j]!='\0'){		OLED_ShowChar(x,y,chr[j]);x+=8;if(x>120){x=0;y+=2;}j++;}
}
//显示汉字
void OLED_ShowCHinese(u8 x,u8 y,u8 no)
{      			    u8 t,adder=0;OLED_Set_Pos(x,y);	for(t=0;t<16;t++){OLED_WR_Byte(Hzk[2*no][t],OLED_DATA);adder+=1;}	OLED_Set_Pos(x,y+1);	for(t=0;t<16;t++){	OLED_WR_Byte(Hzk[2*no+1][t],OLED_DATA);adder+=1;}					
}

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五、IIC 接口驱动实现

5.1 IIC 通信基础

IIC 是一种串行通信协议，使用两根线（SDA 和 SCL）进行数据传输。在 STM32F407 中，可以使用 HAL 库提供的 I2C 函数进行通信。

5.2 初始化函数

#include "stm32f4xx_hal.h"// 定义I2C句柄
extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;// OLED I2C地址
#define OLED_I2C_ADDR 0x78// 初始化OLED
void OLED_Init_I2C(void)
{// 复位OLEDHAL_GPIO_WritePin(OLED_RST_PORT, OLED_RST_PIN, GPIO_PIN_RESET);HAL_Delay(100);HAL_GPIO_WritePin(OLED_RST_PORT, OLED_RST_PIN, GPIO_PIN_SET);HAL_Delay(100);// 发送初始化命令OLED_WriteCmd_I2C(0xAE); // 关闭显示OLED_WriteCmd_I2C(0xD5); // 设置时钟分频因子OLED_WriteCmd_I2C(0x80);// 其他初始化命令...OLED_WriteCmd_I2C(0xAF); // 开启显示
}

5.3 写命令和写数据函数

// 写命令（I2C）
void OLED_WriteCmd_I2C(uint8_t cmd)
{uint8_t data[2] = {0x00, cmd}; // 0x00表示写命令HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, OLED_I2C_ADDR, data, 2, 100);
}// 写数据（I2C）
void OLED_WriteData_I2C(uint8_t data)
{uint8_t data_to_send[2] = {0x40, data}; // 0x40表示写数据HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, OLED_I2C_ADDR, data_to_send, 2, 100);
}

 代码解释

8080 接口代码
  • OLED_Init 函数：对 OLED 进行复位操作，并发送一系列初始化命令来开启显示。
  • OLED_WriteCmd 函数：用于向 OLED 发送命令，通过控制 DC 引脚为低电平来指示写入的是命令。
  • OLED_WriteData 函数：用于向 OLED 发送数据，通过控制 DC 引脚为高电平来指示写入的是数据。
  • OLED_ShowChar 函数：在指定位置显示字符，通过调用 OLED_WriteData 函数将字符的点阵数据写入 OLED。
IIC 接口代码
  • OLED_Init_I2C 函数：同样对 OLED 进行复位操作，并通过 I2C 接口发送初始化命令。
  • OLED_WriteCmd_I2C 函数：使用 HAL 库的 HAL_I2C_Master_Transmit 函数向 OLED 发送命令。
  • OLED_WriteData_I2C 函数：使用 HAL_I2C_Master_Transmit 函数向 OLED 发送数据。
  • OLED_ShowChar_I2C 函数：在指定位置显示字符，通过调用 OLED_WriteData_I2C 函数将字符的点阵数据写入 OLED。

六、代码优化与调试

6.1 代码优化

  • 减少重复代码：将一些通用的操作封装成函数，如延时函数、引脚操作函数等。
  • 优化数据传输：在 8080 接口中，可以考虑使用 DMA（Direct Memory Access）进行数据传输，提高传输效率。

6.2 调试技巧

  • 使用调试工具：利用 STM32CubeIDE 或 Keil MDK 的调试功能，单步执行代码，观察变量的值和程序的执行流程。
  • 添加调试信息：在关键位置添加打印语句，输出调试信息，帮助定位问题。

七、总结

通过本文的介绍，你可以基于 STM32F407 HAL 库实现 OLED 显示屏的 8080 接口和 IIC 接口驱动。8080 接口适合对通信速度要求较高的场景，而 IIC 接口则更适合引脚资源有限的情况。在实际开发中，可以根据具体需求选择合适的通信接口。

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