【硬件IIC】stm32单片机利用硬件IIC驱动OLED屏幕

之前操作OLED屏幕都是用GPIO模拟IIC去驱动，最近打算用硬件IIC去驱动，于是写下这个demo,在这个过程中遇到一点小坑，记录一下，本文章非小白教程，所以只突出踩到的坑点，文章中涉及到的OLED也是网上资料写烂的，所以不懂的同学可以万能的百度。话不多说开始。

目标

使用硬件IIC驱动OLED屏，显示英文字符串“I am Rio”
在这里插入图片描述

完整项目工程链接： stm32F103C8T6驱动OLED屏显示字符

同时附上一篇网上找的介绍这个OLED屏的文章
0.96寸OLED（SSD1306）屏幕显示（一）——基础功能介绍

硬件

MCU: stm32f103c8t6

屏幕: 0.96寸OLED（SSD1306）

本次使用的是 gpio 的PB6，PB7脚，这两个脚位可以复用硬件I2C1。

驱动程序

代码中已加入详细注释，放心食用

GPIO和IIC初始化配置

这里遇到第一个坑，就是在配置IO的模式时，一开始设置成推挽输出GPIO_MODE_OUTPUT_PP，因为想着就接一个IIC设备，推挽输出或者开漏输出，都影响不大，结果还说遇到坑了，配置成推挽输出之后，程序会出现卡死现象，debug之后发现程序卡死在函数HAL_I2C_Init(&hi2c1)里; 然后进入到错误HardFault_Handler()中，怀疑是HAL_I2C_Init中的某些设置与设置成推挽输出GPIO_MODE_OUTPUT_PP出现冲突导致硬件错误，具体还未深入研究，欢迎大佬补充。

将GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_OD;后不再出现卡死现象。

I2C_HandleTypeDef hi2c1;
uint16_t slaveAddr = 0x78;	//OLED显示屏的IIC设备地址，改地址为写地址
void oled_gpio_init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();	//使能GPIOB口时钟/**I2C1 GPIO ConfigurationPB6     ------> I2C1_SCLPB7     ------> I2C1_SDA*/GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7;//当时就是这句导致程序卡死，用HAL库实现硬件IIC时还是乖乖用开漏模式好
//    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_OD;		//配置为开漏模式GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);/* I2C1 clock enable */__HAL_RCC_I2C1_CLK_ENABLE();hi2c1.Instance = I2C1;hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000; // 设置I2C时钟速度为100kHz（可以根据需要调整）hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2; // 占空比（通常不需要修改）hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0; // 主设备通常不需要设置自己的地址hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT; // 7位地址模式hi2c1.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE; // 双地址模式禁用hi2c1.Init.OwnAddress2 = 0; // 不使用第二个地址hi2c1.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE; // 通用调用模式禁用hi2c1.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE; // 时钟延伸模式禁用HAL_I2C_Init(&hi2c1);}
IIC的读和写

这里由于没有理解透HAL库的函数踩到第二个坑，用的这一款OLED在写入命令或者数据时，时序是与从机建立IIC通讯开始信号后，就连续写入control byte + data byte; 比如写数据为 0x40 + data; 写命令是0x00 + cmd;

而HAL库提供的IIC读写函数有好几种，如：

HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, DevAddress, pData, Size, Timeout);
HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, DevAddress, pData, Size, Timeout);

这一组是用来作为主机时，对从机进行读写操作，而我一开始在往从机写数据的时候，使用的就是HAL_I2C_Master_Transmit函数，将control byte + data byte;分开两次来发送，结果就写失败了。原因是分开两次写的话，HAL_I2C_Master_Transmit每次写完一个byte数据之后，就结束该次通讯，这就相当于没有发送完整的control byte + data byte时序；而是

第一次发送control byte结束；第二次发送data byte结束；所以两次没有一次是完整的组合时序。正确的是应该在一次通讯中发送两个byte数据才行；

所以我将要发送的时序进行组合，然后一次发送两个数据即可

uint8_t dataArr[2] = {0x40, data};
I2C_SendData(slaveAddr, dataArr, 2, 1000);

//对HAL_I2C_Master_Transmit函数进行封装
HAL_StatusTypeDef I2C_SendData(uint16_t DevAddress, uint8_t* pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)
{return HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, DevAddress, pData, Size, Timeout);
}//对HAL_I2C_Master_Receive函数进行封装
HAL_StatusTypeDef I2C_ReceiveData(uint16_t DevAddress, uint8_t* pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)
{return HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, DevAddress, pData, Size, Timeout);
}//封装函数，实现对往OLED中写入一个字节数据
void oled_write_data(uint8_t data)
{    /*错误的一次只写一个数据，时序不完整*/
//    uint8_t dataOptionByte = 0x00;   
//    I2C_SendData(slaveAddr, &dataOptionByte, 1, 1000);
//    I2C_SendData(slaveAddr, &dataData, 1, 1000);/*一次只写入完整的时序即可*/uint8_t dataArr[2] = {0x40, data};I2C_SendData(slaveAddr, dataArr, 2, 1000);/*使用HAL_I2C_Mem_Write函数，也可实现相同效果*/
//    uint8_t tmpData = data;
//    HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, 0x78, 0x40, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,
//										&tmpData, 1, 0xff);
}//封装函数，实现对往OLED中写入一个字节命令
void oled_write_cmd(uint8_t cmd)
{/*错误的一次只写一个数据，时序不完整*/
//    uint8_t cmdOptionByte = 0x00;
//    I2C_SendData(slaveAddr, &cmdOptionByte, 1, 1000);
//    I2C_SendData(slaveAddr, &dataCmd, 1, 1000);/*一次只写入完整的时序即可*/uint8_t cmdArr[2] = {0x00, cmd};I2C_SendData(slaveAddr, cmdArr, 2, 1000);/*使用HAL_I2C_Mem_Write函数，也可实现相同效果*/
//    uint8_t tmpCmd = cmd;
//    HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, 0x78, 0x00, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,
//										&tmpCmd, 1, 0xff);}

完整代码

oled.c

#include "oled.h"
#include "delay.h"
#include "font.h"I2C_HandleTypeDef hi2c1;
uint16_t slaveAddr = 0x78;
void oled_gpio_init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();/**I2C1 GPIO ConfigurationPB6     ------> I2C1_SCLPB7     ------> I2C1_SDA*/GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7;//    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;  //GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_OD;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);/* I2C1 clock enable */__HAL_RCC_I2C1_CLK_ENABLE();hi2c1.Instance = I2C1;hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000; // 设置I2C时钟速度为100kHz（可以根据需要调整）hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2; // 占空比（通常不需要修改）hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0; // 主设备通常不需要设置自己的地址hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT; // 7位地址模式hi2c1.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE; // 双地址模式禁用hi2c1.Init.OwnAddress2 = 0; // 不使用第二个地址hi2c1.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE; // 通用调用模式禁用hi2c1.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE; // 时钟延伸模式禁用HAL_I2C_Init(&hi2c1);}
/*oled_gpio_init()函数中不配置GPIO口和使能时钟，在MSP函数中配置也可以，因为
执行HAL_I2C_Init(&hi2c1);时，会执行HAL_I2C_MspInit函数
*/
//void HAL_I2C_MspInit(I2C_HandleTypeDef* i2cHandle)
//{//  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
//  if(i2cHandle->Instance==I2C1)
//  {
//  /* USER CODE BEGIN I2C1_MspInit 0 *///  /* USER CODE END I2C1_MspInit 0 *///    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
//    /**I2C1 GPIO Configuration
//    PB6     ------> I2C1_SCL
//    PB7     ------> I2C1_SDA
//    */
//    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7;
//    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_OD;
//    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
//    HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);//    /* I2C1 clock enable */
//    __HAL_RCC_I2C1_CLK_ENABLE();
//  /* USER CODE BEGIN I2C1_MspInit 1 *///  /* USER CODE END I2C1_MspInit 1 */
//  }
//}HAL_StatusTypeDef I2C_SendData(uint16_t DevAddress, uint8_t* pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)
{return HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, DevAddress, pData, Size, Timeout);
}HAL_StatusTypeDef I2C_ReceiveData(uint16_t DevAddress, uint8_t* pData, uint16_t Size, uint32_t Timeout)
{return HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, DevAddress, pData, Size, Timeout);
}void oled_write_data(uint8_t data)
{    
//    uint8_t dataOptionByte = 0x00;   
//    I2C_SendData(slaveAddr, &dataOptionByte, 1, 1000);
//    I2C_SendData(slaveAddr, &dataData, 1, 1000);uint8_t dataArr[2] = {0x40, data};I2C_SendData(slaveAddr, dataArr, 2, 1000);
//    uint8_t tmpData = data;
//    HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, 0x78, 0x40, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,
//										&tmpData, 1, 0xff);
}void oled_write_cmd(uint8_t cmd)
{
//    uint8_t cmdOptionByte = 0x00;
//    I2C_SendData(slaveAddr, &cmdOptionByte, 1, 1000);
//    I2C_SendData(slaveAddr, &dataCmd, 1, 1000);uint8_t cmdArr[2] = {0x00, cmd};I2C_SendData(slaveAddr, cmdArr, 2, 1000);//    uint8_t tmpCmd = cmd;
//    HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, 0x78, 0x00, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,
//										&tmpCmd, 1, 0xff);}void oled_init(void)
{oled_gpio_init();delay_ms(100);oled_write_cmd(0xAE);    //设置显示开启/关闭，0xAE关闭，0xAF开启oled_write_cmd(0xD5);    //设置显示时钟分频比/振荡器频率oled_write_cmd(0x80);    //0x00~0xFFoled_write_cmd(0xA8);    //设置多路复用率oled_write_cmd(0x3F);    //0x0E~0x3Foled_write_cmd(0xD3);    //设置显示偏移oled_write_cmd(0x00);    //0x00~0x7Foled_write_cmd(0x40);    //设置显示开始行，0x40~0x7Foled_write_cmd(0xA1);    //设置左右方向，0xA1正常，0xA0左右反置oled_write_cmd(0xC8);    //设置上下方向，0xC8正常，0xC0上下反置oled_write_cmd(0xDA);    //设置COM引脚硬件配置oled_write_cmd(0x12);oled_write_cmd(0x81);    //设置对比度oled_write_cmd(0xCF);    //0x00~0xFFoled_write_cmd(0xD9);    //设置预充电周期oled_write_cmd(0xF1);oled_write_cmd(0xDB);    //设置VCOMH取消选择级别oled_write_cmd(0x30);oled_write_cmd(0xA4);    //设置整个显示打开/关闭oled_write_cmd(0xA6);    //设置正常/反色显示，0xA6正常，0xA7反色oled_write_cmd(0x8D);    //设置充电泵oled_write_cmd(0x14);oled_write_cmd(0xAF);    //开启显示}
// y的值为page,屏幕总共有8个page
void oled_set_cursor(uint8_t x, uint8_t y)
{oled_write_cmd(0xB0 + y);   //确定在哪一个page, 第一个page地址是B0oled_write_cmd((x & 0x0F) | 0x00);  //取字节的低位oled_write_cmd(((x & 0xF0) >> 4) | 0x10);   //取字节的高位，|0x10是因为oled芯片的要求}//清屏函数，每次刷新画面时，需要清屏，防止上一帧数据残留
void oled_fill(uint8_t data)
{uint8_t i, j;for( i = 0; i <8 ; i++){oled_set_cursor(0, i);for(j = 0; j < 128; j++){   //page模式，地址每次都自动偏移oled_write_data(data);}}}//输入字符的坐标、ASCII码、大小; size一般是宽为高的1/2；
void oled_show_char(uint8_t x, uint8_t y, uint8_t num, uint8_t size)
{uint8_t i, j, page;num = num - ' ';page = size/8;if (size % 8)page++;for(j = 0; j < page; j++ ){oled_set_cursor(x, y + j);for(i = size/2 * j; i < size/2 *(j + 1); i++)   //即每一个page写size/2宽的数据，{if (size == 12)oled_write_data(ascii_6X12[num][i]);else if (size == 16)oled_write_data(ascii_8X16[num][i]);else if (size == 24)oled_write_data(ascii_12X24[num][i]);}}
}//输入字符的坐标、字符指针、大小; size一般是宽为高的1/2；
void oled_show_string(uint8_t x, uint8_t y, char *p, uint8_t size)
{while( *p !='\0'){oled_show_char(x, y, *p, size);x += size/2;p++;}
}

oled.h

#ifndef __OLED_H__
#define __OLED_H__#include "sys.h"void oled_gpio_init(void);
void oled_init(void);
void oled_write_cmd(uint8_t cmd);
void oled_write_data(uint8_t data);void oled_set_cursor(uint8_t x, uint8_t y);
void oled_fill(uint8_t data);
void oled_show_char(uint8_t x, uint8_t y, uint8_t num, uint8_t size);
void oled_show_string(uint8_t x, uint8_t y, char *p, uint8_t size);
#endif

main.c

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "uart1.h"
#include "oled.h"int main(void)
{HAL_Init();                         /* 初始化HAL库 */stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9);     /* 设置时钟, 72Mhz */led_init();                         /* 初始化LED灯 */uart1_init(115200);printf("hello world!\r\n");oled_init();oled_fill(0x00);oled_set_cursor(0, 0);//划线
//    oled_write_data(0x80);
//    oled_write_data(0x80);
//    oled_write_data(0x80);
//    oled_write_data(0x80);
//    oled_write_data(0x80);
//    oled_write_data(0x80);//    oled_show_char(0, 0, 'x', 24);oled_show_string(0, 2, "I am Rio", 24);while(1){ led1_on();led2_off();delay_ms(500);led1_off();led2_on();delay_ms(500);}
}

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