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编程问答

STM32 HAL 硬件IIC+DMA+简单图形库控制OLED

發布時間：2023/12/9 编程问答 59 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 STM32 HAL 硬件IIC+DMA+简单图形库控制OLED 小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

前言

本文將介紹在STM32 HAL庫下實現硬件IIC+DMA控制0.96寸 OLED屏，以及OLED圖形庫的移植。

一、建立工程

平臺：野火指南者STM32F103VET6 + STM32Cube MX + Keil MDK 5

(示例)
1.選擇所用MCU。

2.選擇啟用晶振
3.選擇Debug方式
4.設置時鐘樹

5.選擇合適的引腳開啟I2C
6.加入I2Cx_TX的DMA
7.開啟12Cx_event_interrupt
8.配置完后建立工程

二、編寫和移植

本節主要介紹移植標準庫編寫的oledlib圖形庫過程。
oledlib庫原作者:MjGame
原作例程開源地址:MjGame 的例程
本文使用的oledlib庫修訂者：一只程序緣
本文所要移植庫的開源地址:一只程序緣的例程

git clone https://gitee.com/jiezhuonew/oledlib.git （示例）：

前期準備

1.先導入所需的文件
所用Delay文件參考《無需另配定時器在STM32 HAL下實現微秒級延時(兼容FreeRTOS)》

2.將delay.h改為我們所用的Delay.h文件

修改u16為unsigned short或uint16_t

驅動部分修改

在oled_config.h中添加#include “main.h”，并修改TRANSFER_METHOD

在oled_driver.h和oled_driver.c中注釋掉標準庫相關的東西：

此時編譯不再彈出錯誤。

在oled_driver.c修改I2C_WriteByte函數

/**@brief I2C_WriteByte，向OLED寄存器地址寫一個byte的數據@param addr：寄存器地址data：要寫入的數據@retval 無*/void I2C_WriteByte(uint8_t addr, uint8_t data){ // while (I2C_GetFlagStatus(I2CX, I2C_FLAG_BUSY));// I2C_GenerateSTART(I2CX, ENABLE);//開啟I2C1 // while (!I2C_CheckEvent(I2CX, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT)); /*EV5,主模式*/// I2C_Send7bitAddress(I2CX, OLED_ADDRESS, I2C_Direction_Transmitter);//器件地址 -- 默認0x78 // while (!I2C_CheckEvent(I2CX, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED));// I2C_SendData(I2CX, addr);//寄存器地址 // while (!I2C_CheckEvent(I2CX, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));// I2C_SendData(I2CX, data);//發送數據 // while (!I2C_CheckEvent(I2CX, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED));// I2C_GenerateSTOP(I2CX, ENABLE);//關閉I2C1總線extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;HAL_I2C_Mem_Write(&hi2c1, OLED_ADDRESS, addr, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, &data, 1, 10);}

在oled_driver.c修改OLED_CLS函數

void OLED_CLS(void)//清屏 { // unsigned char m, n; // for (m = 0; m < 8; m++) // { // WriteCmd(0xb0 + m); //page0-page1 // WriteCmd(0x00); //low column start address // WriteCmd(0x10); //high column start address // for (n = 0; n < 128; n++) // { // WriteDat(0x00); // } // }extern unsigned char ScreenBuffer[SCREEN_PAGE_NUM][SCREEN_COLUMN];uint16_t i;for (i = 0; i < SCREEN_PAGE_NUM * SCREEN_COLUMN; ++i){ScreenBuffer[0][i] = 0;}OLED_FILL(ScreenBuffer[0]); }

在oled_driver.c修改OLED_FILL函數

void OLED_FILL(unsigned char BMP[]) { // uint8_t i, j;unsigned char *p;p = BMP;// for (i = 0; i < 8; i++) // { // WriteCmd(0xb0 + i); //page0-page1 // WriteCmd(0x00); //low column start address // WriteCmd(0x10);// for (j = 0; j < 128; j++) // { // WriteDat(*p++); // } // }extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;while(hi2c1.State != HAL_I2C_STATE_READY);HAL_I2C_Mem_Write_DMA(&hi2c1, OLED_ADDRESS, 0x40, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, p, SCREEN_PAGE_NUM * SCREEN_PAGEDATA_NUM); }

注意到

//請將此函數放入1ms中斷里，為圖形提供時基 //系統時間基準主要用于FrameRateUpdateScreen()中固定幀率刷新屏幕 void OledTimeMsFunc(void) {if(OledTimeMs != 0x00){ OledTimeMs--;} }

故到stm32f1xx_it.c中聲明并添加此函數
若未使用FreeRTOS則在滴答定時器中斷中添加，反之在對應定時器中斷中添加:

/*** @brief This function handles System tick timer.*/ void SysTick_Handler(void) {/* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 0 *//* USER CODE END SysTick_IRQn 0 */HAL_IncTick();/* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 1 */OledTimeMsFunc();/* USER CODE END SysTick_IRQn 1 */ }

修改OLED_Init函數

void OLED_Init(void) {WriteCmd(0xAE); //display offWriteCmd(0x20); //Set Memory Addressing Mode // WriteCmd(0x10); //00,Horizontal Addressing Mode;01,Vertical Addressing Mode;10,Page Addressing Mode (RESET);11,InvalidWriteCmd(0x00); //00,Horizontal Addressing Mode;01,Vertical Addressing Mode;10,Page Addressing Mode (RESET);11,InvalidWriteCmd(0xb0); //Set Page Start Address for Page Addressing Mode,0-7WriteCmd(0xc8); //Set COM Output Scan DirectionWriteCmd(0x00); //---set low column addressWriteCmd(0x10); //---set high column addressWriteCmd(0x40); //--set start line addressWriteCmd(0x81); //--set contrast control registerWriteCmd(0xff); //亮度調節 0x00~0xffWriteCmd(0xa1); //--set segment re-map 0 to 127WriteCmd(0xa6); //--set normal displayWriteCmd(0xa8); //--set multiplex ratio(1 to 64)WriteCmd(0x3F); //WriteCmd(0xa4); //0xa4,Output follows RAM content;0xa5,Output ignores RAM contentWriteCmd(0xd3); //-set display offsetWriteCmd(0x00); //-not offsetWriteCmd(0xd5); //--set display clock divide ratio/oscillator frequencyWriteCmd(0xf0); //--set divide ratioWriteCmd(0xd9); //--set pre-charge periodWriteCmd(0x22); //WriteCmd(0xda); //--set com pins hardware configurationWriteCmd(0x12);WriteCmd(0xdb); //--set vcomhWriteCmd(0x20); //0x20,0.77xVccWriteCmd(0x8d); //--set DC-DC enableWriteCmd(0x14); //WriteCmd(0xaf); //--turn on oled panelOLED_CLS(); }

其中 WriteCmd(0x20); WriteCmd(0x00); 兩句函數將SSD1306的尋址方式修改為了水平尋址，能夠一次性對OLED內部Graphic Display Data RAM (GDDRAM)整體更新。
見firestaradmin大佬的
《STM32 DMA-IIC刷新OLED屏(理論可達42+幀率)》
和Coder_BCM大佬的
《基于STM32F407的中景園0.96寸OLED（IIC）的程序升級（DMA+IIC + 顯存Buffer）》)
若發現行錯位，則修改

WriteCmd(0xd3); //-set display offsetWriteCmd(0x00 加或減 8的倍數);

三、使用和驗證

添加test.c，該文件源自原例程，有修改。
需要注意的是調用OLED_ShowCHinese函數的文件和oled_font.c文件的編碼格式需一致：GBK。當一個為UTF-8，一個為GBK時會顯示不出漢字。

/*Copyright (c) [2019] [一只程序緣 jiezhuo][https://gitee.com/jiezhuonew/oledlib] is licensed under the Mulan PSL v1.You can use this software according to the terms and conditions of the Mulan PSL v1.You may obtain a copy of Mulan PSL v1 at:http://license.coscl.org.cn/MulanPSLTHIS SOFTWARE IS PROVIDED ON AN "AS IS" BASIS, WITHOUT WARRANTIES OF ANY KIND, EITHER EXPRESS ORIMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO NON-INFRINGEMENT, MERCHANTABILITY OR FIT FOR A PARTICULARPURPOSE.See the Mulan PSL v1 for more details.==========此函數是oledlib圖形庫的綜合測試函數基本上使用到了里面的所有內容==================目前接線說明:僅僅使用到0.96寸7引腳oled 使用SPI通信方式(具體見oled_drive.c)D0 = SCK -> PA4 (屏幕批次不同絲印可能不同)D1 = SDA -> PA5RES = RES -> PA6DC = DC -> PA7CS = SCS -> PA8軟件模塊:oled spi驅動beep 蜂鳴器提示或作為led表示運行狀態timer3 中斷1ms 可為圖形庫提供時間基準uart 可作為串口連接電腦打印調試xinxidelay 系統自帶的時間設置與提供延時函數視頻演示信息:單片機 --- STM32F103oled --- 采用4線SPI的7引腳0.96寸黑白雙色oled圖形庫功能:在oledlib文件夾下作出多個c文件的分類每個c文件的開頭都有對該文件的簡要說明包括打點畫線矩形三角形圓橢圓圓角矩形的邊緣與填充還包括字符顯示漢字顯示位圖顯示最后還有 oled模擬串口printf的debug字符顯示:針對于字符有4種大小0-1-2-3 具體參見SetFontSize()基于大家的使用習慣0是一般大家習慣用的此時y只能為0-7對應顯示的7大行注意:此時x為地基大行 y為第幾列2 3都是基于1的等比例放大此時y能為0-6x對應顯示的每一小行此時為正常坐標系 x為第幾小行 y為第幾列中文漢字顯示:中文漢字的大小為16x16 此時y也只能為0-7對應顯示的7大行注意:此時x為地基大行 y為第幾列取模說明:取模軟件采用PCtoLCD2002字符漢字和位圖的取模方式和設置都在font.c和bmp.c中有注釋用戶調用函數:在draw_api.h中提供了所有函數的接口可在其中查看所有函數的簡要功能移植說明:1.移植圖形庫僅需要準備好底層驅動在oled_driver.c中作出修改即可在該c文件開頭有說明2.若需要對test.c中的動畫效果進行測試還需要為函數OledTimeMsFunc()提供時間基準3.庫函數使用的延時函數是DelayMs() 移植后由單片機型號補充調整DelayMs()圖形庫本質:該圖形庫本質為對一數組進行操作然后刷新整個數組到屏幕中實現效果因此相似點陣屏(oled/TFT/大小尺寸/點陣/液晶)也可以使用根據像素可參見oled_config.h詳細的注釋:如果是使用為用途了解test.c和draw_api.c即可做出花里胡哨的UI界面在本人閱讀代碼和注釋的過程中發現很多結構和函數都值得學習仔細理解理解GUI和本圖形庫的關系:gui是一個以圖形界面來進行人機交互的系統 gui是擁有窗口、菜單、控件、對話框等交互的圖形接口這個只是一個圖形庫類似于c++上的easyx圖形庫是沒有圖形接口的只提供繪圖和顯示的功能圖形庫可以算是gui的一部分，也可以自己以圖形庫繼續封裝為gui庫代碼容量:除去位圖 Code=26254 RO-data=3754 RW-data=100 ZI-data=4108原作的話:為了做這個繪制圖形庫，我參考了很多其他的算法,花了大量時間去做移植優化，其中參考最多的是github中的arduboy游戲機，大部分圖形是移植它的，現在是最初的初稿版本,還有很多地方需要優化改進。我想要將這個圖形庫做大，后續會加入更多有趣的東西，和模塊，代碼都是用最簡單的方式編寫的，都是開源的。后續也會加上注釋說明，讓更多人以單片機和oled屏來入門硬件編程，如果你使用了該庫，請標明出處。b站關注oximeterg，可獲取該庫的最新版本和消息。注意：繪制填充或實心的圖形，影響刷新效率（待優化中） */// #include "test.h" #include "draw_api.h" #include "../Delay/Delay.h" #include "stdlib.h" #include "stdio.h" #include "math.h"void ShowStars(void); void ShowWatch(void); void ShowPolygon(void); void ShowSnow(void);void demo(void) {int i,j;//demo演示ClearScreen();DrawBitmap(0,0,Panda,128,64);UpdateScreen();DelayMs(1000);//字符ClearScreen();SetFontSize(1);DrawString(0,0,"test");UpdateScreen();DelayMs(1000);SetFontSize(2);DrawString(0,8,"test");UpdateScreen();DelayMs(1000);SetFontSize(3);DrawString(0,24,"test");UpdateScreen();DelayMs(1000);//漢字測試ClearScreen();OLED_ShowCHinese(0,0,"一只程序緣");UpdateScreen();DelayMs(1000);OLED_ShowCHinese(2,0,"一只程序緣一只程序緣一只程序緣一只程序緣");UpdateScreen();DelayMs(1000);//數字測試ClearScreen();for(i=0; i<300; i++){SetFontSize(0);DrawNum(0,96,i,4);SetFontSize(1);DrawNum(0,16,i,4);SetFontSize(2);DrawNum(0,24,i,4);SetFontSize(3);DrawNum(0,40,i,4);UpdateScreen();}//串口debugDelayMs(100);ClearScreen();for(i=0; i<256; i++){OledPrintf("num:%d cha:%c hex:%x\r\n",i,i,i);}DelayMs(100);//劃線ClearScreen();for(i=0; i<20; i++){DrawLine(0,0,i*10,63);UpdateScreen();}for(i=0; i<20; i++){DrawLine(128,0,128-i*10,63);UpdateScreen();}DelayMs(100);//矩形for(j=0; j<2; j++){if(j==0)ClearScreen();for(i=0; i<31; i+=2){DrawRect2(i*2,i,128-i*4,64-2*i);//畫矩形外框UpdateScreen();}if(j==0)ClearScreen();DelayMs(100);for(i=31; i>0; i-=2){DrawFillRect2(i*2,i,128-i*4,64-2*i);//畫實心矩形UpdateScreen();}SetDrawColor(pix_black);//劃線顏色SetFillcolor(pix_black);//填充顏色}SetDrawColor(pix_white);SetFillcolor(pix_white);//圓角矩形for(j=0; j<2; j++){if(j==0)ClearScreen();for(i=0; i<25; i+=2){DrawRoundRect(i*2,i,128-i*4,64-2*i,8);UpdateScreen();}if(j==0)ClearScreen();DelayMs(100);for(i=25; i>2; i-=2){DrawfillRoundRect(i*2,i,128-i*4,64-2*i,8);UpdateScreen();}SetDrawColor(pix_black);SetFillcolor(pix_black);}SetDrawColor(pix_white);SetFillcolor(pix_white);DelayMs(100);//橢圓ClearScreen();DrawEllipse(63,31,63,31);UpdateScreen();DelayMs(500);ClearScreen();DrawEllipse(63,31,16,31);UpdateScreen();DelayMs(500);ClearScreen();DrawFillEllipse(63,31,63,31);UpdateScreen();DelayMs(500);ClearScreen();DrawFillEllipse(63,31,16,31);UpdateScreen();DelayMs(500);//圓ClearScreen();DrawCircle(63,31,30);UpdateScreen();DelayMs(500);ClearScreen();DrawFillCircle(63,31,30);UpdateScreen();DelayMs(500);//三角形ClearScreen();DrawTriangle(5,10,100,30,60,50);UpdateScreen();DelayMs(500);ClearScreen();DrawFillTriangle(5,10,100,30,60,50);UpdateScreen();DelayMs(500);//繪制圖形圖片位圖ClearScreen();DrawBitmap(0,0,BmpTest1,16,16);UpdateScreen();DelayMs(500);DrawBitmap(16,0,BmpTest2,32,32);UpdateScreen();DelayMs(500);DrawBitmap(48,0,BmpTest3,64,64);UpdateScreen();DelayMs(500);//圓弧ClearScreen();for(i=0; i<360; i++){DrawArc(63,31,30,0,i); //畫圓弧UpdateScreen();DelayMs(25);ClearScreen();}DrawCircle(63,31,30); //畫圓UpdateScreen();DelayMs(100);for(i=0; i<10; i++){DrawFillCircle(63,31,i); //在中心填充圓DrawCircle(63,31,30);UpdateScreen();DelayMs(25);ClearScreen();}//繞點for(i=0; i<720; i++) //轉720度2圈{TypeXY temp;SetAngle(i); //設置角度SetRotateCenter(63,31); //設置圓心temp=GetRotateXY(63,31+30); //講已知坐標旋轉角度DrawFillCircle(temp.x,temp.y,5);//畫出算出的位置DrawCircle(63,31,30); //畫出軌跡DrawFillCircle(63,31,10); //填充中心UpdateScreen(); //更新屏幕ClearScreen();}//向右邊平移for(i=0; i<95; i++){TypeXY temp; //其實就是上面繼續旋轉SetAngle(720+i); //畫圖的時候x+偏移量SetRotateCenter(63+i,31);temp=GetRotateXY(63+i,31+30);DrawFillCircle(temp.x,temp.y,5);DrawCircle(63+i,31,30);DrawFillCircle(63+i,31,10);UpdateScreen();ClearScreen();}//動畫ShowStars(); //星空動畫ShowWatch(); //時鐘動畫ShowPolygon(); //多邊形動畫 // ShowSnow(); //下雪動畫DelayMs(100);//結束ClearScreen();SetFontSize(2);DrawString(8,16," Show End "); //顯示字符串UpdateScreen();DelayMs(1000);ClearScreen();DrawBitmap(0,10,Like,128,40); //三連圖片UpdateScreen();DelayMs(1000); }/ //星空動畫 void ShowStars(void) {int i;int count=0;int fps=60;typedef struct START{short x;short y;short speed;unsigned char speedcount;unsigned char isexist;} Star;Star star[128]= {0};srand(2);for(i=0; i<128; i++){if(star[i].isexist==0){//設置128個()星星的初始信息star[i].x=rand()%127; //隨機生成初始x坐標star[i].y=rand()%64; //隨機生成y的坐標star[i].speedcount=0;star[i].speed=rand()%8+1; //1-8的數star[i].isexist=1;}}while(1){if(FrameRateUpdateScreen(fps)==1) //在此函數中定時刷新屏{count++;if(count>=fps*10) //10秒鐘時間到達之后跳出循環結束動畫return;}//此段函數一直在運行//依次畫出128個星星for(i=0; i<128; i++){//如果這一個星星已經移動到退出屏幕界面//則在最左側重新生成一顆新星星if(star[i].isexist==0){star[i].x=0;star[i].y=rand()%64;star[i].speed=rand()%6+1;star[i].speedcount=0;star[i].isexist=1;}else{star[i].speedcount++;if(star[i].x>=124) //標記已經退出屏幕star[i].isexist=0;//清除上一個時刻畫的星星(的尾巴) 不管有沒有操作都進行清除操作SetDrawColor(pix_black);DrawLine(star[i].x,star[i].y,star[i].x,star[i].y);SetDrawColor(pix_white);if(star[i].speedcount==star[i].speed) //運行時間到了一定的長度{star[i].speedcount=0; //復位運行時間并向右移一格star[i].x+=1; //總之星星的結束需要在這經歷124次} //只不過有的更快就能移動更快//從頭到尾畫出整條星星不管星星是否已經變化DrawLine(star[i].x, star[i].y, star[i].x+(6/star[i].speed)-1, star[i].y);}}} } //時鐘動畫 //鐘小時分鐘秒， void RoundClock(int hours,int minute,int sec) {unsigned char i=0;TypeXY hourspoint,minutepoint,secpoint,tmp1,tmp2;//時針SetRotateValue(63,31,hours*30+(minute*30)/60,1);hourspoint=GetRotateXY(63-14,31);DrawLine(63,31,hourspoint.x,hourspoint.y);//分針SetRotateValue(63,31,minute*6+(sec*6)/60,1);minutepoint=GetRotateXY(63-21,31);DrawLine(63,31,minutepoint.x,minutepoint.y);//秒針SetRotateValue(63,31,sec*6,1);secpoint=GetRotateXY(63-28,31);DrawLine(63,31,secpoint.x,secpoint.y);//表盤for(i=0; i<12; i++){SetRotateValue(63,31,i*30,1);tmp1=GetRotateXY(63-29,31);tmp2=GetRotateXY(63-24,31);DrawLine(tmp1.x,tmp1.y,tmp2.x,tmp2.y);}DrawFillCircle(63,31,2);DrawCircle(63,31,30);UpdateScreen();DelayMs(25);ClearScreen(); }void ShowWatch(void) {int i,j,z;int count=0;for(i=0; i<12; i++)for(j=0; j<60; j++)for(z=0; z<60; z++){RoundClock(i,j,z);count++;if(count>=800)return;} }/ //多邊形動畫 void ShowPolygon(void) {int x0=63,y0=31; //正多邊形的外接圓的圓心unsigned char i =0,j;int n=1,r=31; //畫正n邊形大小半徑31int v=1,count=0; //每個相鄰的多邊形隔1 畫count次后退出int x[30],y[30];while(1){ClearScreen();for(i=0; i<n; i++){x[i]=r*cos(2*3.1415926*i/n)+x0;y[i]=r*sin(2*3.1415926*i/n)+y0;}for(i=0; i<=n-2; i++){for(j=i+1; j<=n-1; j++)DrawLine(x[i],y[i],x[j],y[j]);}n+=v;if(n==20||n==0)v=-v;UpdateScreen();DelayMs(25); //延時停頓100msif(++count==90){count=0;return ;}} }//下雪的函數和星空類似 void ShowSnow(void) {int a[66],i,num=0;int count=0;int fps=60;struct Snow{short x;short y;short speed;} snow[100];srand(1);for(i=0; i<66; i++)a[i]=(i-2)*10;ClearScreen();while(1){if(FrameRateUpdateScreen(fps)==1) //在此函數中定時刷新屏{count++;if(count>=fps*10) //10秒鐘時間到達之后跳出循環結束動畫return;}if(num!=100){snow[num].speed=1+rand()%4;i=rand()%66;snow[num].x=a[i];snow[num].y=0;num++;}for(i=0; i<num; i++){snow[i].y+=snow[i].speed;DrawPixel(snow[i].x,snow[i].y+1);DrawPixel(snow[i].x+1,snow[i].y);DrawPixel(snow[i].x,snow[i].y);DrawPixel(snow[i].x-1,snow[i].y);DrawPixel(snow[i].x,snow[i].y-1);if(snow[i].y>63){snow[i].y=0;}}UpdateScreen();DelayMs(25);ClearScreen();} }

在main.c文件中包含必要的頭文件

//... #include "main.h"/* Private includes ----------------------------------------------------------*/ /* USER CODE BEGIN Includes */ #include "../Delay/Delay.h" #include "../oledlib/draw_api.h" /* USER CODE END Includes */ //...

添加初始化函數并測試demo

//.../* USER CODE BEGIN 2 */delay_init();InitGraph();/* USER CODE END 2 *//* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */while (1){/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */void demo(void);demo();}/* USER CODE END 3 */ //...

效果如下

結論

相比于普通的硬件IIC控制屏幕，改用DMA驅動后，刷新率得到了很大提升。其速度提升的原理為《STM32 DMA-IIC刷新OLED屏(理論可達42+幀率)》

總結

以上是生活随笔為你收集整理的STM32 HAL 硬件IIC+DMA+简单图形库控制OLED的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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