一切都要从我捡到一个51单片机说起

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一切都要从我捡到一个51单片机说起

深度再学习驱动OLED

最近捡到一个十几年前学单片机时候的入门单片机：AT89S52。

我觉得我应该做点什么，于是便去翻腾垃圾，又捡到一片DS1302；再从一个玩具上拆下一个32.768KHZ晶振，找到一片0.91寸I2C接口的OLED，还有一个ADC，TLC2543，DS12887……然后就去嘉立创“薅羊毛”打了一个板子开始玩起来

3D效果图：

实物图：

以前做什么都是本着能用就好的拿来主义，很少去深度思考人家是怎么写的。比如这个OLED模块，大部分都是用厂家提供的那一套，没有思考是怎么写的，底层是怎么实现的，也就是不重复造轮子。
然而我今天闲了，想要看看轮子怎么造的，最后也要仿造人家的轮子做个零件出来

1、I2C的基础操作函数

首先，看了一下厂家提供的示例，比如51单片机用IO模拟I2C的基础函数有：起始信号、结束信号、等待信号响应。

//起始信号

void I2C_Start(void)

{

OLED_SDA_Set();

OLED_SCL_Set();

IIC_delay();

OLED_SDA_Clr();

IIC_delay();

OLED_SCL_Clr();

}

//结束信号

void I2C_Stop(void)

{

OLED_SDA_Clr();

OLED_SCL_Set();

IIC_delay();

OLED_SDA_Set();

}

//等待信号响应

void I2C_WaitAck(void) //测数据信号的电平

{

OLED_SDA_Set();

IIC_delay();

OLED_SCL_Set();

IIC_delay();

OLED_SCL_Clr();

IIC_delay();

}

2、I2C的字节写入函数：写入一个字节

//写入一个字节

void Send_Byte(u8 dat)

{

u8 i;

for(i=0;i<8;i++)

{

OLED_SCL_Clr();//将时钟信号设置为低电平

if(dat&0x80)//将dat的8位从最高位依次写入

{

OLED_SDA_Set();

}

else

{

OLED_SDA_Clr();

}

IIC_delay();

OLED_SCL_Set();

IIC_delay();

OLED_SCL_Clr();

dat<<=1;

}

}

3、给OLED写入指令或数据

接下来，在以上的基础函数前提下可以操作OLED了，通过以上的组合可以实现给OLED写入指令或数据。

//发送一个字节

//向SSD1306写入一个字节。

//mode:数据/命令标志 0,表示命令;1,表示数据;

void OLED_WR_Byte(u8 dat,u8 mode)

{

I2C_Start();

Send_Byte(0x78);

I2C_WaitAck();

if(mode){Send_Byte(0x40);}

else{Send_Byte(0x00);}

I2C_WaitAck();

Send_Byte(dat);

I2C_WaitAck();

I2C_Stop();

}

4、利用基础的写入操作可以实现上层次的传送各种指令和数据给OLED的控制器SSD1306了

/*

坐标设置，对于128*32分辨率的OLED：x从127；y从0到3

*/

void OLED_Set_Pos(u8 x, u8 y)

{

OLED_WR_Byte(0xb0+y,OLED_CMD);

OLED_WR_Byte(((x&0xf0)>>4)|0x10,OLED_CMD);

OLED_WR_Byte((x&0x0f),OLED_CMD);

}

//开启OLED显示

void OLED_Display_On(void)

{

OLED_WR_Byte(0X8D,OLED_CMD); //SET DCDC命令

OLED_WR_Byte(0X14,OLED_CMD); //DCDC ON

OLED_WR_Byte(0XAF,OLED_CMD); //DISPLAY ON

}

//关闭OLED显示

void OLED_Display_Off(void)

{

OLED_WR_Byte(0X8D,OLED_CMD); //SET DCDC命令

OLED_WR_Byte(0X10,OLED_CMD); //DCDC OFF

OLED_WR_Byte(0XAE,OLED_CMD); //DISPLAY OFF

}

//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<4;i++)

{

OLED_WR_Byte (0xb0+i,OLED_CMD); //设置页地址（0~7）

OLED_WR_Byte (0x00,OLED_CMD); //设置显示位置—列低地址

OLED_WR_Byte (0x10,OLED_CMD); //设置显示位置—列高地址

for(n=0;n<128;n++)OLED_WR_Byte(0,OLED_DATA);

} //更新显示

}

//初始化

void OLED_Init(void)

{

OLED_WR_Byte(0xAE,OLED_CMD); /*display off*/

OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD); /*set lower column address*/

OLED_WR_Byte(0x10,OLED_CMD); /*set higher column address*/

OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD); /*set display start line*/

OLED_WR_Byte(0xB0,OLED_CMD); /*set page address*/

OLED_WR_Byte(0x81,OLED_CMD); /*contract control*/

OLED_WR_Byte(0xff,OLED_CMD); /*128*/

OLED_WR_Byte(0xA1,OLED_CMD); /*set segment remap*/

OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD); /*normal / reverse*/

OLED_WR_Byte(0xA8,OLED_CMD); /*multiplex ratio*/

OLED_WR_Byte(0x1F,OLED_CMD); /*duty = 1/32*/

OLED_WR_Byte(0xC8,OLED_CMD); /*Com scan direction*/

OLED_WR_Byte(0xD3,OLED_CMD); /*set display offset*/

OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);

OLED_WR_Byte(0xD5,OLED_CMD); /*set osc division*/

OLED_WR_Byte(0x80,OLED_CMD);

OLED_WR_Byte(0xD9,OLED_CMD); /*set pre-charge period*/

OLED_WR_Byte(0x1f,OLED_CMD);

OLED_WR_Byte(0xDA,OLED_CMD); /*set COM pins*/

OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);

OLED_WR_Byte(0xdb,OLED_CMD); /*set vcomh*/

OLED_WR_Byte(0x40,OLED_CMD);

OLED_WR_Byte(0x8d,OLED_CMD); /*set charge pump enable*/

OLED_WR_Byte(0x14,OLED_CMD);

OLED_Clear();

OLED_WR_Byte(0xAF,OLED_CMD); /*display ON*/

}

5、研究一下传送进去的数据是怎么对应的显示在128*32的点阵上的

如果上图看不懂，就看下面的文字部分。
这个芯片最大支持128*64，我手里用的0.91寸的只有128*32，也就是只使用PAGE0~PAGE3。
屏幕的点阵横向看作x，即x列，总数是128列，x∈[0,127]；
屏幕的点阵竖向看作y，即y行，总数是032行，y∈[0,031]；
而芯片写入是按照页写入的，即y属于PAGE0~PAGE3。
所以，这一点很重要。注意，下面这个厂家提供的操作函数种的y是对应的页的编号。

/*

坐标设置，对于128*32分辨率的OLED：x从127；y从0到3

*/

void OLED_Set_Pos(u8 x, u8 y) ；

于是乎显示一个1，我们要把1图像的每一列的8BIT装进一个页的数据里。如下图所示：

这是6*8大小的点阵字符，如果从第一行写，那么就是写入第0页，然后将对应列的几个字节按顺序写入即可。

例如我写入左下角，那么对应的就是PAGE3，然后x坐标对应0,1,2,3,4,5。

OLED_Set_Pos(0,3);

OLED_WR_Byte(0x00,OLED_DATA);

OLED_Set_Pos(1,3);

OLED_WR_Byte(0x00,OLED_DATA);

OLED_Set_Pos(2,3);

OLED_WR_Byte(0x42,OLED_DATA);

OLED_Set_Pos(3,3);

OLED_WR_Byte(0x7F,OLED_DATA);

OLED_Set_Pos(4,3);

OLED_WR_Byte(0x40,OLED_DATA);

OLED_Set_Pos(5,3);

OLED_WR_Byte(0x00,OLED_DATA);

显示效果：

所以，明白了这一点就可以实现各种自定义的图像了。另外，也可以使用相关的生成工具生成相关的图像编码。
比如我们绘制一个电池的图标：

将11个字节数据放到一个数组，这样我们可以用循环调用。

unsigned char temp[11]={0x42,0xFF,0x81,0xBD,0xBD,0xBD,0xBD,0xBD,0x81,0xFF,0x18};

考虑到刚才显示1的那个位置有鼓包，我们将其向右偏移20个像素点放置，同样放在第三页显示。

for(i=0;i<11;i++)

{

OLED_Set_Pos(i+20,3);

OLED_WR_Byte(temp,OLED_DATA);

}

delay_ms(2000);

显示效果如下图所示，怎么样，是不是很赞？现在你是不是学会显示任何图案了？

接下来，我们造一个函数实现一个点的显示，参数为p(x,y)的绝对坐标。

/*

x:0~127;y:0~31

*/

void setPixel(int x, int y)

{

unsigned char page;

unsigned char bits;

page = y / 8;

bits = y % 8;

OLED_Set_Pos(x,page);

OLED_WR_Byte(1<<bits,OLED_DATA);

}

利用这个函数，我们可以绘制正弦曲线了。

接下来，测试51使用math.h库函数计算正弦波图像，用于显示正弦波。先直接输出一个，然后翻转一个显示。

//正弦波

for(i=0;i<128;i++)

{

y=16.0+sin(i*3.1415926/32.0)*16.0;

j=(unsigned int)(y);

setPixel(i,j);

}

OLED_Clear();

//正弦波

for(i=0;i<128;i++)

{

y=16.0-sin(i*3.1415926/32.0)*16.0;

j=(unsigned int)(y);

setPixel(i,j);

}

OLED_Clear();

请注意上面的函数，因为计算过程，正弦函数出来的都是0到1之间的小数，所以要用浮点型，即y为浮点型变量。参与计算的常数也要写作浮点型，免得给优化掉，这样就只能出来一条线了。

同样，如果更改周期参数，即可实现不同周期的正弦波显示。

   for(k=8;k<=64;k=k*2)

{

for(i=0;i<128;i++)

{

y=16.0-sin(i*3.1415926/(float)k)*16.0;

j=(unsigned int)(y);

setPixel(i,j);

}

OLED_Clear();

}