目的：
通过OLED的屏幕显示案例，熟悉树莓派的IIC接口的使用方法。
目录
1、基础知识
1.1、OLED介绍
OLED （Organic Light-Emitting Diode）即有机发光二极管，在手机OLED上属于新型产品，被称誉为“梦幻显示器”。OLED显示技术与传统的LCD显示方式不同，无需背光灯，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板(或柔性有机基板)，当有电流通过时，这些有机材料就会发光。而且OLED显示屏幕可以做得更轻更薄，可视角度更大，并且能够显著的节省耗电量。
OLED显示原理与LCD有着本质上的区别，主要是通过电场驱动，有机半导体材料和发光材料通过过载流子注入和复合后实现发光。从本质上来说，就是通过ITO玻璃透明电极作为器件阳极，金属电极作为阴极，通过电源驱动，将电子从阴极传输到电子传输层，空穴从阳极注入到空穴传输层，之后分迁移到发光层，二者相遇后产生激子，让发光分子激发，经过辐射后产生光源。简单来说，一块OLED屏幕，就是由百千万个“小灯泡”组成。
此次案例使用的是一款基于SSD1306驱动的0.96寸OLED显示屏。SSD1306是一款带控制器的用于OLED点阵图形显示系统的单片CMOS OLED/PLED驱动器。它由128个SEG（列输出）和64个COM（行输出）组成。该芯片专为共阴极OLED面板设计。
SSD1306内置对比度控制器、显示RAM（GDDRAM）和振荡器，以此减少了外部元件的数量和功耗。该芯片有256级亮度控制。数据或命令由通用微控制器通过硬件选择的6800/8000系通用并行接口、I2C接口或串行外围接口发送。该芯片适用于许多小型便携式应用，如手机副显示屏、MP3播放器和计算器等。
1.2、OLED初始化
参考OLED的数据手册，OLED初始化步骤如下所示。
- （1）Set MUX Ratio A8h, 3Fh
- （2）Set Display OffsetD3h, 00h
- （3）Set Display StartLine 40h
- （4）Set Segment re-mapA0h/A1h
- （5）Set COM Output ScanDirection C0h/C8h
- （6）Set COM Pinshardware configuration DAh,02h
- （7）Set Contrast Control 81h,7Fh
- （8）Disable EntireDisplay On A4h
- （9）Set Normal DisplayA6h
- （10）Set Osc FrequencyD5h, 80h
- （11）Enable charge pumpregulator 8Dh, 14h
- （12）Display On AFh
1.3、OLED显示
要知道知道在哪里显示，就需要先知道哪些地方可能显示。oled模块的分辨率是128×64，也就是说一共能显示128×64这么多个“点”，下面我们用一个128列，64行的表格来描述更清晰一些，如下所示：
| Col0 | Col1 | Col2 | Col3 | Col4 | ...... | Col125 | Col126 | Col127 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| PAG0 | bit0 | Row0 | 0 | ||||||||
| bit1 | Row1 | 1 | |||||||||
| bit2 | Row2 | 0 | |||||||||
| bit3 | Row3 | 0 | |||||||||
| bit4 | Row4 | 0 | |||||||||
| bit5 | Row5 | 1 | |||||||||
| bit6 | Row6 | 0 | |||||||||
| bit7 | Row7 | 1 | |||||||||
| PAG1 | bit0 | Row8 | |||||||||
| bit1 | Row9 | ||||||||||
| bit2 | Row10 | ||||||||||
| bit3 | Row11 | ||||||||||
| bit4 | Row12 | ||||||||||
| bit5 | Row13 | ||||||||||
| bit6 | Row14 | ||||||||||
| bit7 | Row15 | ||||||||||
| PAG2 | |||||||||||
| PAG3 | |||||||||||
| PAG4 | |||||||||||
| PAG5 | |||||||||||
| PAG6 | |||||||||||
| PAG7 |
显示模块上的每一个点对应着这个表格的一个空格，假设你在某一个空格中放1表示这个‘点’亮，那么放0就表示这个‘点’暗。由于我们在写入数据时通常以字节为单位，那么现在把表格中的Col0这一列对应的Row0-Row7作为一个单位，一共8个空格，刚好对应一个字节。
那么这个字节的高低位如何分配呢？最低位放到Row0-Col0对应的空格，最高位放到Row7-Col0对应的空格。这样当你写入一个字节的数据0x08时，对应的Col0-Row3这个‘点’就亮了，其他7个点为暗。那么这个数据0x08写到哪里去了？这个显示模块一定有个存储空间来存放这些写入的数据，暂且把它叫做PAGE0,PAGE1,...PAGE7. 这样每一个PAGE就对应着8行，比如PAGE0就对应着Row0-Row7。
经过以上分析，问题就变得简单了，就是如何访问PAGE0-PAGE7，然后往里面填数据就行了。这个就涉及到寻址模式了，一共三种，分别是页寻址，水平寻址和垂直寻址模式。以下三幅图描述了这三种寻址模式。
1.3.1、页寻址模式
1.3.2、水平寻址模式
1.3.3、垂直寻址模式
下面就去查看OLED模块说明书的指令表确定其中任意一种寻址模式，然后根据需要显示的内容填数据就可以了。
1.4、树莓派上IIC的接口使用方法
参考官方的链接：http://wiringpi.com/reference/i2c-library/
1.4.1、头文件
使用IIC接口的之前需要添加头文件
#include <wiringPiI2C.h>1.4.2、初始化设备ID的函数
int wiringPiI2CSetup (int devId) ;
返回设备节点1.4.3、读取设备节点值的函数
int wiringPiI2CRead (int fd) ;1.4.4、给设备节点写值的函数
int wiringPiI2CWrite (int fd, int data) ;1.4.5、给设备节点的某一个寄存器写值
写1个字节
int wiringPiI2CWriteReg8 (int fd, int reg, int data) ;
写2个字节
int wiringPiI2CWriteReg16 (int fd, int reg, int data) ;
1.4.6、读取设备节点某一个寄存器的值
读取一个字节数据
int wiringPiI2CReadReg8 (int fd, int reg) ;
读取两个字节数据
int wiringPiI2CReadReg16 (int fd, int reg) ;2、功能实现
通过对OLED屏幕的程序编写实现“hello”字符的显示
2.1、原理图
图2-1-1 OLED原理图
通过接线 OLED接在了树莓派的I2C-1端口上。
2.2、代码实现
通过IIC工具的到设备的ID地址为0x3C。
i2cdetect -y 1图2-2-1 OLED的IIc地址
和数据手册的描述地址0x78有区别，是由于在Linux系统中显示的是7位地址。
数据手册 linux系统中
01111000 ---->0111100
2.2.1、头文件实现
#include <wiringPi.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <wiringPiI2C.h>
#include "oledfont.h"2.2.2、宏定义
#define u8 unsigned char
#define u32 unsigned int
#define SlaveAddress 0x3C //OLED地址
#define OLED_CMD 0x00 //OLED写命令
#define OLED_DATA 0x40 //OLED写数据
int fd;
u8 OLED_GRAM[128][8];2.2.3、更新显存函数
//更新显存到LCD
void OLED_Refresh_Gram(void)
{
u8 i,n;
for(i=0;i<8;i++)
{
wiringPiI2CWriteReg8 (fd,OLED_CMD,0xb0+i); //设置页地址（0~7）
wiringPiI2CWriteReg8 (fd,OLED_CMD,0x00); //设置显示位置—列低地址
wiringPiI2CWriteReg8 (fd,OLED_CMD,0x10); //设置显示位置—列高地址
for(n=0;n<128;n++)wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_DATA,OLED_GRAM[n][i]);
}
}2.2.4、点亮屏幕函数
/开启OLED显示
void OLED_Display_On(void)
{
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0X8D); //SET DCDC命令
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0X14); //DCDC ON
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0XAF); //DISPLAY ON
}2.2.5、关闭屏幕函数
//关闭OLED显示
void OLED_Display_Off(void)
{
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0X8D); //SET DCDC命令
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0X10); //DCDC OFF
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0XAE); //DISPLAY OFF
}2.2.6、OLED清屏函数
//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++)for(n=0;n<128;n++) OLED_GRAM[n][i]=0X00;
OLED_Refresh_Gram();//更新显示
}2.2.7、OLED画点函数
//画点
//x:0~127
//y:0~63
//t:1 填充 0,清空
void OLED_DrawPoint(u8 x,u8 y,u8 t)
{
u8 pos,bx,temp=0;
if(x>127||y>63)return;//超出范围了.
pos=7-y/8;
bx=y%8;
temp=1<<(7-bx);
if(t)OLED_GRAM[x][pos]|= temp;
else OLED_GRAM[x][pos]&=~temp;
}2.2.8、OLED屏幕填充函数
//x1,y1,x2,y2 填充区域的对角坐标
//确保x1<=x2;y1<=y2 0<=x1<=127 0<=y1<=63
//dot:0,清空;1,填充
void OLED_Fill(u8 x1,u8 y1,u8 x2,u8 y2,u8 dot)
{
u8 x,y;
for(x=x1;x<=x2;x++)
{
for(y=y1;y<=y2;y++)OLED_DrawPoint(x,y,dot);
}
OLED_Refresh_Gram();//更新显示
}2.2.9、OLED屏幕初始化函数
//屏幕初始化函数
int oled_init(void)
{
wiringPiSetup();
fd = wiringPiI2CSetup (SlaveAddress);
if(fd < 0)
{
printf("IIC初始化失败\r\n");
return fd;
}
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0xAE); //关闭显示
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0xD5); //设置时钟分频因子,震荡频率
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0x50); //[3:0],分频因子;[7:4],震荡频率
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0xA8); //设置驱动路数
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0x3F); //默认0X3F(1/64)
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0x00); //默认为0
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0x40); //设置显示开始行 [5:0],行数.
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0x8D); //电荷泵设置
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0x14); //bit2，开启/关闭
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0x20); //设置内存地址模式
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0x02); //[1:0],00，列地址模式;01，行地址模式;10,页地址模式;默认10;
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0xA1); //段重定义设置,bit0:0,0->0;1,0->127;
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0xC0); //设置COM扫描方向;bit3:0,普通模式;1,重定义模式 COM[N-1]->COM0;N:驱动路数
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0xDA); //设置COM硬件引脚配置
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0x12); //[5:4]配置
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0x81); //对比度设置
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0xEF); //1~255;默认0X7F (亮度设置,越大越亮)
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0xD9); //设置预充电周期
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0xF1); //[3:0],PHASE 1;[7:4],PHASE 2;
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0xDB); //设置VCOMH 电压倍率
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0x30); //[6:4] 000,0.65*vcc;001,0.77*vcc;011,0.83*vcc;
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0xA4); //全局显示开启;bit0:1,开启;0,关闭;(白屏/黑屏)
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0xA6); //设置显示方式;bit0:1,反相显示;0,正常显示
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0xAF); //开启显示
OLED_Clear();
return 0;
}2.2.10、OLED设置光标点函数
//设置光标
void OLED_SetPos(u8 x, u8 y)
{
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,0xB0+y);
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,((x&0xf0)>>4)|0x10);
wiringPiI2CWriteReg8(fd,OLED_CMD,(x&0x0f)|0x01);
}2.2.11、OLED显示字符函数
//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,u8 size,u8 mode)
{
u8 temp,t,t1;
u8 y0=y;
u8 csize=(size/8+((size%8)?1:0))*(size/2); //得到字体一个字符对应点阵集所占的字节数
chr=chr-' ';//得到偏移后的值
for(t=0;t<csize;t++)
{
if(size==12)temp=asc2_1206[chr][t]; //调用1206字体
else if(size==16)temp=asc2_1608[chr][t]; //调用1608字体
else if(size==24)temp=asc2_2412[chr][t]; //调用2412字体
else return; //没有的字库
for(t1=0;t1<8;t1++)
{
if(temp&0x80)OLED_DrawPoint(x,y,mode);
else OLED_DrawPoint(x,y,!mode);
temp<<=1;
y++;
if((y-y0)==size)
{
y=y0;
x++;
break;
}
}
}
}
//m^n函数
u32 mypow(u8 m,u8 n)
{
u32 result=1;
while(n--)result*=m;
return result;
}
2.2.12、OLED显示数字函数
//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/mypow(10,len-t-1))%10;
if(enshow==0&&t<(len-1))
{
if(temp==0)
{
OLED_ShowChar(x+(size/2)*t,y,' ',size,1);
continue;
}else enshow=1;
}
OLED_ShowChar(x+(size/2)*t,y,temp+'0',size,1);
}
}
2.2.13、OLED显示字符串函数
//显示字符串
//x,y:起点坐标
//size:字体大小
//*p:字符串起始地址
void OLED_ShowString(u8 x,u8 y,const u8 *p,u8 size)
{
while((*p<='~')&&(*p>=' '))//判断是不是非法字符!
{
if(x>(128-(size/2))){x=0;y+=size;}
if(y>(64-size)){y=x=0;OLED_Clear();}
OLED_ShowChar(x,y,*p,size,1);
x+=size/2;
p++;
}
}2.2.14、主函数
int main(void)
{
int ret;
ret = oled_init();
if(ret != 0)
{
printf("OLED init error \r\n");
return -1;
}
OLED_ShowString(0,0,(const u8 *)("hello"),24);
OLED_Refresh_Gram();//更新显示
return 0;
}2.3、生成执行程序
编译的时候需要添加wiringPi库，编译步骤如下所示：
gcc -Wall -o oled oled.c -lwiringPi
2.4、功能实现
执行程序
./oled
OLED屏幕上显示出hello字样。
图2-4-1 显示结果