stm32学习笔记---OLED调试工具（理论部分和代码部分）

理论部分

三种常用的程序调试方法

第一种是串口调试

第二种是显示屏调试

第三种是Keil调试模式

其他调试方式

OLED显示屏的介绍

OLED的硬件电路

OLED驱动程序中所包含的驱动函数

OLED_Init();

OLED_Clear();

OLED的显示函数

OLED_ShowChar(1, 1, 'A');

OLED_ShowString(1, 3, "HelloWorld!");

OLED_ShowNum(2, 1, 12345, 5);

OLED_ShowSignedNum(2, 7, -66, 2);

OLED_ShowHexNum(3, 1, 0xAA55, 4);

OLED_ShowBinNum(4, 1, 0xAA55, 16);

代码部分

OLED.c

OLED.h

main.c

Keil调试模式演示

声明：本专栏是本人跟着B站江科大的视频的学习过程中记录下来的笔记，我之所以记录下来是为了方便自己日后复习。如果你也是跟着江科大的视频学习的，可以配套本专栏食用，如有问题可以QQ交流群：963138186

本篇来学习一下OLED调试工具，至于OLED屏幕的原理和代码编写以后再讲，目前只要知道怎么用的就可以了。

理论部分

这就是OLED显示屏：

我们用OLED当一个调试的显示屏，方便我们调试程序。

这个OLED模块和我之前在51单片机专栏里介绍LCD模块的驱动函数基本都是一模一样的。所以上手这个OLED屏幕应该还是比较容易的。

三种常用的程序调试方法

首先我们先来看一下目前常用的程序调试方式。

这里列举了三种常用的程序调试方法：

第一种是串口调试

第一种是串口调试，它是通过串口通信将调试信息发送到电脑端，电脑使用串口助手显示调试信息。这种调试方式是非常见的，就是用串口将单片机连接到电脑，相当于把电脑的屏幕挂在单片机上，方便单片机显示调试信息。

一般我们设计pcb电路板的时候，都会在pcb边上留一个串口通信的硬件，需要调试程序的时候，把单片机连在电脑上，然后就可以在电脑屏幕打印信息了。

调试好之后，就断开串口程序，就能正常工作了。

第二种是显示屏调试

第二种是显示屏调试，它是直接将显示屏连接到单片机，将调试信息打印在显示屏上，这个方法就比较直接，单片机没有显示参数的东西，我们就直接接个屏幕上去。这里我们使用的是这种比较小巧的0.96寸OLED显示屏，使用还是非常方便的。

串口调试和显示屏调试也是各有利弊的：

串口的优势是可以借助强大的电脑来调试，电脑端的软件不仅可以显示单独的参数，而且可以显示曲线、图形、图像等，还可以自己做一个软件，来实现一个强大的用户交互界面。串口调试的弊端就是调试的时候需要拖着电脑，而且通常的串口助手只能以信息流的方式呈现数据，就是只能一行一行的打印。如果有很多不断变化的数据要显示，就只能在电脑上刷屏显示，这样用起来就不太方便。

而显示屏调试的优势是对于不断变化的数据可以覆盖刷新显示，而且显示屏可以始终接在单片机上，显示方式很直接。还有一般我们做一些稍微复杂的东西，都会需要有一个人机交互的界面，这样就可以直接把显示屏当做产品的一部分，还是比较好用的。显示屏的弊端就是屏幕太小，显示内容有限，没有电脑软件么强大的功能。

所以这两种方法各有各的适用场景，需要根据实际情况选择合适的方法。

第三种是Keil调试模式

第三种是Keil调试模式，它是借助keil软件的调试模式，可使用单步运行，设置断点查看寄存器及变量等高级功能。Keil调试模式的功能还是非常强大的。这个在下一节可以给大家具体演示一下。

其他调试方式

当然除了这三种方法之外，还有很多种程序调试的方法：

比如点灯调试法，即如果你不清楚程序是不是执行到了某个位置，就可以在那个位置放一个点灯的代码，如果运行到了灯就亮，没运行到灯就不亮。

还有注释调试法，如果你的程序原来是好的，但是加了某段程序就死了。这时你可以把新加入的程序全部注释掉，恢复到正常运行的状态，然后依次一行一行的解除注释，直到错误出现。或者注释掉一部分来测试另一部分，然后再注释掉另一部分测试这一部分，减少程序运行的部分，来定位出问题的程序在哪里。

另外还有对照法，就是你跟着别人写了一个的程序，感觉它的逻辑没问题。但是别人的可以运行，你的却不能运行，这时就可以对照一下，在他的程序逻辑上逐步替换成你的程序逻辑。这样就比较容易发现错误在什么地方。

总之测试程序的基本思想就是缩小范围、控制变量、对比测试等，测试的方法是多样的。

OLED显示屏的介绍

我们来看一下OLED显示屏的介绍。

OLED（Organic Light Emitting Diode）：有机发光二极管

OLED显示屏的特点：性能优异的新型显示屏，具有功耗低（是因为OLED每一个像素都是一个单独的发光二极管，每一个像素都是可以自发光的，不像LCD样需要有背光，所以OLED屏幕会比较省电）、相应速度快（这个特性可以使OLED有更高的刷新率，总线时序快，也可以避免阻塞我们的程序）、宽视角（因为OLED屏幕是自发光的，所以在任何角度看显示内容都是清晰的。而LCD的话，如果从上面或者下面斜着看这个屏幕，屏幕就会变黑，很难看清上面的内容。OLED屏幕基本上各个视角都可以看清屏幕）、轻薄柔韧（比如现在手机上的折叠屏，柔性屏等用的就是OLED显示屏）等特点。

我们学习用的0.96寸OLED模块：小巧玲珑、占用接口少、简单易用，是电子设计中非常常见的显示屏模块（这个显示屏也算是单片机领域的一个经典显示屏）。当然它不会像我们手机电脑上的屏幕那么强大，这个OLED一般都只有一种颜色，分辨率也比较低。驱动这个OLED只需要几根线和简单的通信协议，占用资源比较少。

供电：3~5.5V，通信协议：I2C/SPI（一般用的是I2C的通信协议，七针脚的屏幕一般用的是SPI的通信协议），分辨率：128*64

OLED有几种规格，第一种就是我们学习使用的

总共有四个针脚，像素是白色的。

右边这里还有一种七针脚版本的，需要占用的IO口就多一些。除了有白色像素的版本，还有蓝色像素的版本和黄蓝双色的版本。这个黄蓝双色并不是真正的双色，它是上面四分之一的像素固定是黄色的，下面四分之三的像素固定是蓝色。这种屏幕适合做一个需要显示标题行的界面。上面的黄色显示标题，下面的蓝色显示内容，这样比较好看一些。

OLED的硬件电路

接着我们来看一下OLED的硬件电路。

这个是四针脚版本的OLED电路，

SCL和SDA是I2C的通信引脚，需要接在单片机I2C通信的引脚上。当然我们用的驱动函数模块用的是GPIO口模拟的I2C通信，所以这两个端口就可以接在任意的GPIO口上。

然后右边七针脚版本的OLED电路也是一样

除了VCC和GND引脚，剩下的引脚是SPI通信协议的引脚，如果是GPIO口模拟的通信协议，也是接在任意的GPIO口上就行了。

最后来看一下驱动函数模块都有哪些东西：

OLED驱动程序中所包含的驱动函数

这个表里的就是OLED驱动程序中所包含的驱动函数，

OLED_Init();

这个是OLED初始化函数，在使用OLED之前需要调用一下这个函数，对OLED进行初始化，然后就可以正常使用了。

OLED_Clear();

这个是清屏函数，调用这个函数屏幕就会清空。

然后下面的这些函数就都是OLED的显示函数了：

OLED的显示函数

OLED_ShowChar(1, 1, 'A');

首先，OLED_ShowChar(1, 1, 'A');

显示一个字符，第一个参数指定起始行。第二个参数指定起始列。第三个参数是要显示的字符，比如一行一列显示字符A，在屏幕上一行一列的位置显示一个A。

OLED_ShowString(1, 3, "HelloWorld!");

接着是OLED_ShowString(1, 3, "HelloWorld!");

显示字符串，比如在一行三列显示字符串。helloword感叹号。

OLED_ShowNum(2, 1, 12345, 5);

然后OLED_ShowNum(2, 1, 12345, 5);

这个是显示无符号十进制数字，前两个参数指定起始坐标。第三个参数是要显示的数字，第四个参数是数字的长度。比如二行一列显示数字12345，长度为5。

OLED_ShowSignedNum(2, 7, -66, 2);

剩下的OLED_ShowSignedNum(2, 7, -66, 2);

就是显示有符号十进制数字，在显示的时候会带一个正负号。

OLED_ShowHexNum(3, 1, 0xAA55, 4);

然后OLED_ShowHexNum(3, 1, 0xAA55, 4);

显示十六进制数。

OLED_ShowBinNum(4, 1, 0xAA55, 16);

显示二进制数。

以下是显示的效果

对应OLED屏幕的坐标图：

以下就是开始演示如何使用OLED显示屏的驱动函数模块

代码部分

首先我们还是看一下接线图，

以后我们就一直把这个屏幕拆在这里，需要用的时候随时可以使用，而且放在右下角也不是很占地方。

我们可以在OLED的下面，像这样先插上两根线，

把OLED的GND引到负极供电孔，OLED的VCC引到正极供电孔。另外这个供电孔也会同时接到STM32的PB6和PB7两个引脚，之后我们直接不初始化这两个引脚就行了。STM32的引脚上电后，如果不初始化，默认是浮空输入的模式。在这个模式下引脚不会输出电平，所以不会有什么影响。

当然你也可以不接这两根跳线

直接给PB6口输出低电平，PB7口输出高电平，用GPIO口直接给OLED供电，这个也是没问题的，因为这个OLED功率很小，所以也是可以驱动的。不过这种用GPIO口供电不是很规范。但是要做实际项目的话，最好还是用电源供电。

插好这两个供电跳线之后，

再把OLED插到PB6到PB9这四个口，这样OLED就接好了。

此时OLED的SCL接到PB8，SDA接到PB9。

接好电路后，我们和之前一样复制上一节的工程文件夹，改一下名字

我们把这个文件夹打开

领取链接：链接：https://pan.baidu.com/s/1Z6TlQZn9S30udgyazkr_Hw

提取码：cbr6

里面有两个版本，

我们打开4针脚的版本的文件夹，里面有三个文件，全部复制

然后到OLED显示屏这个工程里来打开hardware文件夹，把它们粘贴到这里来。

之后打开在Keil里面的hardware组添加这个三个文件的操作和之前的操作都是一样的，不再赘述。

我们打开分别看一下这三个文件都是什么东西。

OLED.c

首先OLED.c里面就是函数的主体代码了，里面包括了引脚配置，引脚初始化，I2C通信的基本时序和OLED用户调用的代码等。

这些函数都已经写好了，绝大部分都不需要更改.

我们需要更改的，就只有上面的这两部分代码：

第一部分是引脚配置，这里选择的是你硬件电路上把SCL和SDA这两个引脚接在了哪两个端口上。比如我们这里SCL接在了PB8。

这个地方就是GPIOB，GPIO_Pin_8，

如果你换个端口，比如接在PA6上，这个地方就要改成GPIOB，GPIO_Pin_6。

下面这个SDA的引脚配置也是一样，SDA接在了哪个位置，这里就改成对应的端口。

然后下面这个OLED_I2C_Init函数里也得更改。

这里面就是把SCL和SDA的两个引脚都初始化为开漏输出的模式。

对于这个模块来说，这里默认用的是SCL接PB8，SDA接PB9，如果你想修改，先把上面两行引脚配置改一下，再把下面这里的端口初始化改一下，剩下的都不需要修改，就可以直接使用这个OLED驱动函数模块了

OLED.h

接下来OLED.h里面，这里就是外部可调用函数的声明，

最后是OLED_Font.h文件，这里存的是OLED的字库数据。

因为这个OLED显示屏是不带字库的，想要显示字符图形，还得先定义字符的点阵数据。这里就是这些字符的点阵数据，也就是字库。OLED.c文件的显示函数会用到这些数据，我们需要把这个文件复制过来，放到工程里。当然，字库也是不用我们修改的。

接下来我们试用一下。

main.c

在主函数中调用这些函数，请认真看一下以下代码注释

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"int main(void)
{/*模块初始化*/OLED_Init();		//OLED初始化/*OLED显示*/OLED_ShowChar(1, 1, 'A');				//1行1列显示字符AOLED_ShowString(1, 3, "HelloWorld!");	//1行3列显示字符串HelloWorld!OLED_ShowNum(2, 1, 12345, 5);			//2行1列显示十进制数字12345，长度为5，//注：如果写长度为6，那么它就会在12345前面补0，如果指定的长度比要显示的数字长度小，那它就会把高位的数据切掉OLED_ShowSignedNum(2, 7, -66, 2);		//2行7列显示有符号十进制数字-66，长度为2//注：指定的长度不包括符号位，如果写OLED_ShowSignedNum(2, 7, 12345, 5)显示效果就是+12345OLED_ShowHexNum(3, 1, 0xAA55, 4);		//3行1列显示十六进制数字0xA5A5，长度为4//注：指定长度不包含0xOLED_ShowBinNum(4, 1, 0xAA55, 16);		//4行1列显示二进制数字0xA5A5，长度为16//注：C语言无法直接写出二进制数字，故需要用十六进制表示，但是在显示屏上我们看到的是二进制数：1010101001010101//OLED_Clear();//调用这个函数就清屏了，OLED上不会显示任何东西了//如果你只想要清除掉部分数据，可以用OLED_ShowString在你想要清掉的地方显示空格字符，//比如：//OLED_ShowString(1, 3, "           ");//这样就把OLED_ShowString(1, 3, "HelloWorld!");这句代码之前显示的HelloWorld!给清除掉了while (1){}
}

显示效果：

STM32-OLED调试工具

Keil调试模式演示

接下来演示一下keil的调试模式。

这里用我之前介绍的第一个LED闪烁的工程作为例子。

然后工程选项debug这里可以对调试选项进行配置。

这里默认是选择右边的这一项，这个是在硬件上在线仿真需要我们把stlink或者DAP和STM32都连接好。

如果你不想连接硬件，也可以选择左边的使用仿真器这个选项，这样就是电脑模拟STM32的运行了。

我们就使用硬件的在线仿真。

首先，在进入调试模式之前，需要先连接好STM32之后编译一下，确保工程没有问题。

然后点击这里的放大镜里面带一个d的图标进入调试模式。

在这个界面里，主窗口就是我们的C语言程序。

而上面这个窗口就是C语言翻译成的汇编程序。

感兴趣的话可以对照这里看一下每句c语言实际上都执行了哪些操作。

然后左边的这个窗口是寄存器组和状态标志位等信息。

这个是单片机硬件底层很重要的东西，如果你用汇编编程的话，这些东西都是必须要非常清楚的。但如果你用的是C语言，这些东西就不用管的。

之后上面这一部分是程序运行控制的，

第一个是复位，第二个是全速运行，第三个是停止全速运行。

紧接着后面四个分别是单步运行、跳过当前行单步运行，跳出当前函数单步运行、跳到光标指定行单步运行。

我们可以试一下：

这个黄色箭头指示的就是下一句将要执行的代码。

我们当前的程序就是从main函数开始的，我们可以点一下单步运行，它就执行到了下一行，

然后再单步，它就进到了RCC这个函数里面来了，

点击这个跳出函数，它就可以跳到函数外面来了，

指定这一行，

然后点击运行到光标指定行，程序就运行到这个位置了。

我们可以点击程序，左边这里深灰色的区域设置断点。

然后点击全速运行，程序就会一直运行，直到断点停下。如果没有断点的话，再全速运行程序就不会自动停下来了。我们就需要点击这里的停止按钮，这样程序就会停下来了。

然后我们点击RST复位，程序就会回到最开始的地方，

这里我们可以看到现在程序是在启动文件的复位中断函数里，

说明复位后程序是从这里开始执行的，我们点击单步运行后，可以看到程序会跳到SystemInit函数里。

这里继续单步运行，然后跳出函数继续运行，应该就会执行main函数，不过它突然停不下来了，没关系，我们点击停止一下，然后点击复位，然后指定到main函数，点击直接运行到当前行，现在可以看到程序就执行到了这一行然后停下来了

这就是调试模式下控制程序运行的方法，这个方法可以精确追踪我们的程序是如何运行的。

如果你不清楚程序是如何一步步运行的在这个调试模式里，单步运行探索一下。

接着我们来看一下上面的这一堆功能。

第一个是命令窗口，我们点击它可以打开和关闭命令窗口。

第二个是反汇编窗口，可以打开和关闭上面的汇编窗口。

第三个是符号窗口。

点击后右边会出现如图所示窗口，在这里我们可以实时查看程序中所有变量的值，

比如想看一下这个GPIO_InitStructure结构体的值

就可以在这个窗口里找一下，main.c里面，然后main函数这里就可以看到这个变量了。

里面可以看到结构体的三个成员。

如果想看一下结构体值的变化，可以在这里右键。添加到watch1窗口。

在这里就能看到结构体的值了。

比如我们在这里单步运行GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0这一句后，这里就能看到这个变量值的变化了。

然后剩下的这里还有串口显示、逻辑分析仪等等。

这些工具的功能也都是非常强大的，大家可以自行了解一下。

另外我们还可以点击这个外设菜单栏，系统资源，查看这里就可以看到所有的外设寄存器。

比如我们选择GPIOA

右边的这里就会显示GPIOA外设的所有寄存器。

我们这个程序是翻转PA0端口，我们就可以看一下ODR寄存器，这个就是PA0的输出数据寄存器，

接下来我们运行，可以看到这个ODR0是实时显示输出寄存器的变化的。

我们再在面包板上的PA0插上一个LED。可以看到，STM32也是在实施执行程序的。

虽然说这个实时变化会有一些延迟，但不得不说这个在线调试的功能还是非常强大的。

STM32实时执行程序，Keil软件实时显示外设寄存器状态，还能随时控制程序的开始、停止、单步运行。

所以当你以后遇到一个比较难调的程序，比如不清楚程序是如何执行的，或者想要看一大堆变量，却不方便显示的，或者想看一下寄存器是不是配置正确了。都可以考虑一下使用这个keil自带的调试模式。

最后再说明一下，如果你想修改程序的话，是不能直接在这个调试模式下修改的，修改程序得先退出调试模式

点击原来这里可以退出调试模式

重新编译后，再进入调试模式。

我们也可以点这里的帮助，第一项这里可以打开keil软件的官方帮助文档，

这个帮助文档里有对这整个软件最权威最细致的介绍。

如果你对某个功能不熟悉的话，可以在这里找一找。

以上就是本节的全部内容，我们下篇继续。

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