單片機(jī)模塊——OLED模塊

在這里插入代碼片

一、OLED顯示原理
了解OLED屏幕，首先要了解屏幕可以控制的最小單元，他是一個(gè)有8個(gè)像素點(diǎn)組成的小豎棍，像素點(diǎn)的順序從上向下依次是第0位到第7位，是不是很像學(xué)習(xí)單片機(jī)入門的時(shí)候?qū)W習(xí)的8位LED，
沒錯(cuò)，小豎棍上的8個(gè)像素點(diǎn)，同樣也是位0時(shí)熄滅，為1時(shí)點(diǎn)亮，給他不同的數(shù)值，就可以點(diǎn)亮相應(yīng)的像素點(diǎn)，知道了這一點(diǎn)，就可以更進(jìn)一步的了解屏幕的結(jié)構(gòu)了

如果我把被賦予不同數(shù)值的小豎棍，一條一條并列起來，就得到了一個(gè)簡(jiǎn)單的圖案，給小豎棍賦予不同的數(shù)值，就會(huì)排列出截然不同的圖案

再回到12964屏幕，由128條小豎棍橫向并排起來，就組成了屏幕的一行

然后，又由8行同樣的小豎棍豎向排列起來，就組成了一個(gè)完整的屏幕

將圖片按照一定的排列順序，轉(zhuǎn)換成數(shù)值的操作，叫做取模

將取模得到的數(shù)值賦給每一條小豎棍，就又得到了一幅完整的圖片

這就是OLED屏幕顯示圖像的原理

二、OLED屏幕的指令
要點(diǎn)亮OLED屏幕，首先要做的是告訴屏幕，要開始工作了，以及需要做好那些準(zhǔn)備，這個(gè)過程叫做屏幕的“初始化”，使用其他類型的屏幕，也要從這個(gè)步驟開始。
這些指令按照功能劃分大致可以分為兩大類：
第一類是對(duì)屏幕硬件的工作模式進(jìn)行配置

第二類是對(duì)于屏幕顯示進(jìn)行控制的指令
比如讓圖像反色顯示

或者讓畫面在屏幕上的上下和左右鏡像反轉(zhuǎn)

以及畫面在水平方向和垂直方向的滾動(dòng)、還有淡出、閃爍效果等等

三、顯存與屏幕
前面提到，OLED12864顯示屏是由8行、每行128根小豎棍組成
在OLED屏幕的控制芯片里，有一個(gè)用于圖形數(shù)據(jù)顯示的存儲(chǔ)區(qū)域（GDDRAM），叫做顯存

顯存的每一位數(shù)據(jù)，可以跟屏幕上的像素點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，我們給顯存發(fā)送數(shù)值，屏幕上就會(huì)立即顯示出對(duì)應(yīng)的圖像

因?yàn)轱@存和屏幕的關(guān)系是實(shí)時(shí)的

也就是顯存里對(duì)應(yīng)屏幕上的某個(gè)像素點(diǎn)的數(shù)值是1或0，則屏幕上對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)就是點(diǎn)亮或熄滅的，所以我們通過使用編程語言的一些邏輯算法，對(duì)顯存中的數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，就實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)亮屏幕，并且在屏幕上畫畫的目的

四、IIC協(xié)議

不同協(xié)議的屏幕，以上初始化內(nèi)容可能不同，但最終都會(huì)作用在這兩個(gè)向屏幕寫入數(shù)據(jù)或指令的函數(shù)上，這個(gè)函數(shù)十分重要，之后所有對(duì)屏幕的控制指令，以及發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)，都離不開這個(gè)函數(shù)

五、OLED屏幕的控制函數(shù)
如果說以上兩個(gè)函數(shù)是讓單片機(jī)跟屏幕對(duì)話的，那么接下來的這些控制函數(shù)，就是可以讓我們通過單片機(jī)跟屏幕交流的部分

首先介紹一個(gè)重磅的函數(shù)

要了解這個(gè)函數(shù)，先要回到屏幕和顯存的結(jié)構(gòu)上，前面提到過，顯存里的數(shù)據(jù)，都是跟屏幕上的像素點(diǎn)是一一對(duì)應(yīng)的，即數(shù)據(jù)的排列，也是128位為一行，共8行

為了便于查找定位顯存里的數(shù)據(jù)，控制芯片里為這一千多個(gè)數(shù)據(jù)的地址，制定了幾種排列規(guī)則，即幾種地址排列的模式

首先說第一種模式，水平地址模式，設(shè)置指令為20、00，在這個(gè)模式下，數(shù)據(jù)是之字形排列，當(dāng)數(shù)據(jù)地址超出屏幕有邊界的時(shí)候，會(huì)自動(dòng)下移一行，并在最左邊顯示出來，當(dāng)排到最后一行的最后一列之后，會(huì)重新回到第一行的第一列

然后說一下第三種，頁地址模式，設(shè)置指令為20、02，跟水平地址模式類似，這個(gè)模式下，數(shù)據(jù)水平排列，區(qū)別在于，當(dāng)數(shù)據(jù)地址超出屏幕右邊界的時(shí)候，會(huì)在同一行的最左邊顯示出來

最后說第二種模式，垂直地址模式，設(shè)置指令為20、01，這種模式下的數(shù)據(jù)，是以列為單位排列的，當(dāng)數(shù)據(jù)排滿某一行的8行之后，會(huì)右移一行，從第一行開始
當(dāng)排到最后一列的最后一行之后，會(huì)重新回到第一列的第一行

因?yàn)槠聊辉诖蠖鄶?shù)使用中，都是橫向使用，所以在這三種模式中，水平地址模式和頁地址模式比較符合思考習(xí)慣，所以比較常用

知道了顯存的結(jié)構(gòu)和地址模式，再回到定位函數(shù)

這個(gè)函數(shù)是通過這三條控制指令來實(shí)現(xiàn)的，第一行是用來設(shè)置顯示行的啟始位置的，在顯存地址中，第0行到第7行，是通過指令B0到B7來表示的，這里的B0就是指向第0行，通過加上參數(shù)y的數(shù)值0到7，就實(shí)現(xiàn)了對(duì)某一行的指定

接下來的指令，是用來指定起始列的地址的，通過加上參數(shù)x的數(shù)值0到127，來實(shí)現(xiàn)對(duì)0到127列的指定

指定高位的指令必須要有，否則就會(huì)在顯示時(shí)依次發(fā)生錯(cuò)位

說完定位函數(shù)，接下來的這個(gè)OLED_Clear();函數(shù)也是使用頻率非常高的一條函數(shù)

六、圖案與字庫(kù)

我們可以將類型和結(jié)構(gòu)大小都相同的幾組數(shù)據(jù)，放在同一個(gè)數(shù)組里面，起名為Xin[],然后通過數(shù)據(jù)排列的規(guī)律，找到每組數(shù)據(jù)的起點(diǎn)，然后提取需要的數(shù)量的數(shù)據(jù)，這個(gè)大數(shù)組，就是我們?cè)诳刂骑@示屏?xí)r最常用到的，也是顯示屏的驅(qū)動(dòng)程序中非常重要的一個(gè)組成部分“字庫(kù)”，通常建立一個(gè)字庫(kù)文件來專門定義這些字庫(kù)數(shù)組

下面再來介紹幾個(gè)函數(shù)

七、點(diǎn)亮OLED屏幕的像素點(diǎn)
OLED12864顯示屏是由8行每行128根小豎棍組成，之前嘗試用直接賦值的方式，點(diǎn)亮一根小豎棍上的一個(gè)或幾個(gè)像素點(diǎn)，這些像素點(diǎn)的亮滅，就組成了我們看到的文字和圖片，我們要在屏幕上畫畫，其實(shí)也是對(duì)這些像素點(diǎn)的亮滅狀態(tài)進(jìn)行操作，然而依照畫畫的習(xí)慣，我們更希望通過，直接指定每個(gè)像素點(diǎn)的xy坐標(biāo)，來實(shí)現(xiàn)圖案的繪制，而不是一次操作8個(gè)像素點(diǎn)，于是就需要使用C語言中運(yùn)算符來幫忙實(shí)現(xiàn)這個(gè)愿望

1、第一個(gè)是位操作運(yùn)算符里的左移運(yùn)算符

前面提到過，在小豎棍上的8個(gè)像素點(diǎn)，對(duì)應(yīng)了顯存中的8個(gè)位
點(diǎn)亮8個(gè)點(diǎn)從上至下依次是0x01、0x02、0x04、0x08、0x10、0x20、0x40、0x80

通過以為運(yùn)算符可以不去記憶這些數(shù)值，只需要將第一個(gè)點(diǎn)的數(shù)值(0x01),向左移動(dòng)需要的位數(shù)，空出來的位會(huì)自動(dòng)被0補(bǔ)全，就可以得到需要的數(shù)值

列如指定第2位的點(diǎn)

指定第5位的點(diǎn)

示例：

2、新的問題來了，如果小豎棍上已經(jīng)有被點(diǎn)亮的像素點(diǎn)，卻需要再點(diǎn)亮另外一個(gè)，并且不會(huì)影響到已經(jīng)點(diǎn)亮的像素點(diǎn)，要怎么辦呢？
這就需要請(qǐng)另外一個(gè)運(yùn)算符來幫忙了，他就是邏輯運(yùn)算符的或運(yùn)算

假設(shè)以點(diǎn)亮的點(diǎn)A為0000 0001（第0位），新點(diǎn)亮的點(diǎn)為0001 0000（第4位），那么將A和B進(jìn)行或運(yùn)算，得到0001 0001，第0位和第4位同時(shí)點(diǎn)亮

示例：

3、現(xiàn)在我們可以自由畫一個(gè)點(diǎn)了，但是想要熄滅一個(gè)點(diǎn)，又該怎么辦呢，接下來的邏輯運(yùn)算符與運(yùn)算就可以幫我們完成這個(gè)任務(wù)

4、不過新的疑問又出現(xiàn)了，移位運(yùn)算智能做到對(duì)1進(jìn)行移位，假如使用移位的方式來熄滅某一位上的點(diǎn)，就需要指定位為0，其余為為1的數(shù)值，于是最后一個(gè)幫手就有用武之地了
，他就是位運(yùn)算符之一的按位取反運(yùn)算符

將其與移位運(yùn)算符配合

然后就可以將這個(gè)數(shù)值，使用到與運(yùn)算中，從而實(shí)現(xiàn)將指定位置0的操作

示例：

八、刷新OLED屏幕上的顯存
因?yàn)轱@存中的數(shù)據(jù)只能被寫入，卻不能讀取出來進(jìn)行二次修改，所以就需要我們?cè)趩纹瑱C(jī)的內(nèi)存中，創(chuàng)建一個(gè)跟顯存一樣大的數(shù)組，先對(duì)數(shù)組中的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，然后再將數(shù)組中編輯好的數(shù)據(jù)，一次性發(fā)送給顯存，從而實(shí)現(xiàn)在屏幕上畫畫

創(chuàng)建的這個(gè)數(shù)組，作用相當(dāng)于我們和顯存之間的緩沖區(qū)

前者是依據(jù)顯存的結(jié)構(gòu)，按照8組，每組128個(gè)數(shù)據(jù)的形式，將數(shù)據(jù)存放在一個(gè)二維數(shù)組里，后者則是將整個(gè)屏幕顯存中的1024個(gè)數(shù)據(jù)，存放進(jìn)一個(gè)一維數(shù)組里面

只要每次執(zhí)行完對(duì)緩沖數(shù)組的編輯，緊跟著執(zhí)行一下刷新函數(shù)，就可以將編輯結(jié)果顯示在屏幕上了，于是有了緩沖數(shù)組GRAM還有這個(gè)屏幕刷新函數(shù)OLED_Refresh(); 就為接下來在屏幕上畫畫做好了十分重要的準(zhǔn)備工作，因?yàn)橹蠼榻B的所有畫畫功能，都要通過這兩個(gè)基礎(chǔ)功能來讓屏幕反饋給我們

（注意將圖中j的變量類型改成unsigned int）

九、在OLED屏幕上畫點(diǎn)
OLED12864顯示屏，是由8行，每行128根小豎棍構(gòu)成的，假如我們從屏幕上，單獨(dú)取出第0列的小豎棍來看，每一根小豎棍都可以拆成第0位到第7位這八個(gè)點(diǎn)，如果將行號(hào)設(shè)成變量n，那么n的范圍是0到7，于是每一行小豎棍的第0列上，第0位的點(diǎn)的序號(hào)，恰好都是8的n倍，定義一個(gè)變量m用來表示每根小豎棍上的八個(gè)點(diǎn)的位置。
可以看出像素點(diǎn)的y坐標(biāo)0到63都可以表示成8*n+(0x01<<m)

得到在屏幕任意位置點(diǎn)亮一個(gè)像素點(diǎn)的函數(shù)

熄滅任意一點(diǎn)的函數(shù)

示例：