單片機模塊——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)習單片機入門(mén)的時(shí)候學(xué)習的8位LED，
沒(méi)錯，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，給他不同的數值，就可以點(diǎn)亮相應的像素點(diǎn)，知道了這一點(diǎn)，就可以更進(jìn)一步的了解屏幕的結構了

如果我把被賦予不同數值的小豎棍，一條一條并列起來(lái)，就得到了一個(gè)簡(jiǎn)單的圖案，給小豎棍賦予不同的數值，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(lái)，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(lái)，就組成了一個(gè)完整的屏幕

將圖片按照一定的排列順序，轉換成數值的操作，叫做取模

將取模得到的數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(kāi)始工作了，以及需要做好那些準備，這個(gè)過(guò)程叫做屏幕的“初始化”，使用其他類(lèi)型的屏幕，也要從這個(gè)步驟開(kāi)始。
這些指令按照功能劃分大致可以分為兩大類(lèi)：
第一類(lèi)是對屏幕硬件的工作模式進(jìn)行配置

第二類(lèi)是對于屏幕顯示進(jìn)行控制的指令
比如讓圖像反色顯示

或者讓畫(huà)面在屏幕上的上下和左右鏡像反轉

以及畫(huà)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)用于圖形數據顯示的存儲區域（GDDRAM），叫做顯存

顯存的每一位數據，可以跟屏幕上的像素點(diǎn)一一對應，我們給顯存發(fā)送數值，屏幕上就會(huì )立即顯示出對應的圖像

因為顯存和屏幕的關(guān)系是實(shí)時(shí)的

也就是顯存里對應屏幕上的某個(gè)像素點(diǎn)的數值是1或0，則屏幕上對應的像素點(diǎn)就是點(diǎn)亮或熄滅的，所以我們通過(guò)使用編程語(yǔ)言的一些邏輯算法，對顯存中的數據進(jìn)行編輯，就實(shí)現了點(diǎn)亮屏幕，并且在屏幕上畫(huà)畫(huà)的目的

四、IIC協(xié)議

不同協(xié)議的屏幕，以上初始化內容可能不同，但最終都會(huì )作用在這兩個(gè)向屏幕寫(xiě)入數據或指令的函數上，這個(gè)函數十分重要，之后所有對屏幕的控制指令，以及發(fā)送的圖像數據，都離不開(kāi)這個(gè)函數

五、OLED屏幕的控制函數
如果說(shuō)以上兩個(gè)函數是讓單片機跟屏幕對話(huà)的，那么接下來(lái)的這些控制函數，就是可以讓我們通過(guò)單片機跟屏幕交流的部分

首先介紹一個(gè)重磅的函數

要了解這個(gè)函數，先要回到屏幕和顯存的結構上，前面提到過(guò)，顯存里的數據，都是跟屏幕上的像素點(diǎn)是一一對應的，即數據的排列，也是128位為一行，共8行

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

首先說(shuō)第一種模式，水平地址模式，設置指令為20、00，在這個(gè)模式下，數據是之字形排列，當數據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(lái)，當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(shuō)一下第三種，頁(yè)地址模式，設置指令為20、02，跟水平地址模式類(lèi)似，這個(gè)模式下，數據水平排列，區別在于，當數據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(lái)

最后說(shuō)第二種模式，垂直地址模式，設置指令為20、01，這種模式下的數據，是以列為單位排列的，當數據排滿(mǎn)某一行的8行之后，會(huì )右移一行，從第一行開(kāi)始
當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

因為屏幕在大多數使用中，都是橫向使用，所以在這三種模式中，水平地址模式和頁(yè)地址模式比較符合思考習慣，所以比較常用

知道了顯存的結構和地址模式，再回到定位函數

這個(gè)函數是通過(guò)這三條控制指令來(lái)實(shí)現的，第一行是用來(lái)設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(guò)指令B0到B7來(lái)表示的，這里的B0就是指向第0行，通過(guò)加上參數y的數值0到7，就實(shí)現了對某一行的指定

接下來(lái)的指令，是用來(lái)指定起始列的地址的，通過(guò)加上參數x的數值0到127，來(lái)實(shí)現對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)生錯位

說(shuō)完定位函數，接下來(lái)的這個(gè)OLED_Clear();函數也是使用頻率非常高的一條函數

六、圖案與字庫

我們可以將類(lèi)型和結構大小都相同的幾組數據，放在同一個(gè)數組里面，起名為Xin[],然后通過(guò)數據排列的規律，找到每組數據的起點(diǎn)，然后提取需要的數量的數據，這個(gè)大數組，就是我們在控制顯示屏時(shí)最常用到的，也是顯示屏的驅動(dòng)程序中非常重要的一個(gè)組成部分“字庫”，通常建立一個(gè)字庫文件來(lái)專(zhuān)門(mén)定義這些字庫數組

下面再來(lái)介紹幾個(gè)函數

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(huà)畫(huà)，其實(shí)也是對這些像素點(diǎn)的亮滅狀態(tài)進(jìn)行操作，然而依照畫(huà)畫(huà)的習慣，我們更希望通過(guò)，直接指定每個(gè)像素點(diǎn)的xy坐標，來(lái)實(shí)現圖案的繪制，而不是一次操作8個(gè)像素點(diǎn)，于是就需要使用C語(yǔ)言中運算符來(lái)幫忙實(shí)現這個(gè)愿望

1、第一個(gè)是位操作運算符里的左移運算符

前面提到過(guò)，在小豎棍上的8個(gè)像素點(diǎn)，對應了顯存中的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(guò)以為運算符可以不去記憶這些數值，只需要將第一個(gè)點(diǎn)的數值(0x01),向左移動(dòng)需要的位數，空出來(lái)的位會(huì )自動(dòng)被0補全，就可以得到需要的數值

列如指定第2位的點(diǎn)

指定第5位的點(diǎn)

示例：

2、新的問(wèn)題來(lái)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？
這就需要請另外一個(gè)運算符來(lái)幫忙了，他就是邏輯運算符的或運算

假設以點(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)行或運算，得到0001 0001，第0位和第4位同時(shí)點(diǎn)亮

示例：

3、現在我們可以自由畫(huà)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(lái)的邏輯運算符與運算就可以幫我們完成這個(gè)任務(wù)

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

將其與移位運算符配合

然后就可以將這個(gè)數值，使用到與運算中，從而實(shí)現將指定位置0的操作

示例：

八、刷新OLED屏幕上的顯存
因為顯存中的數據只能被寫(xiě)入，卻不能讀取出來(lái)進(jìn)行二次修改，所以就需要我們在單片機的內存中，創(chuàng )建一個(gè)跟顯存一樣大的數組，先對數組中的數據進(jìn)行操作，然后再將數組中編輯好的數據，一次性發(fā)送給顯存，從而實(shí)現在屏幕上畫(huà)畫(huà)

創(chuàng )建的這個(gè)數組，作用相當于我們和顯存之間的緩沖區

前者是依據顯存的結構，按照8組，每組128個(gè)數據的形式，將數據存放在一個(gè)二維數組里，后者則是將整個(gè)屏幕顯存中的1024個(gè)數據，存放進(jìn)一個(gè)一維數組里面

只要每次執行完對緩沖數組的編輯，緊跟著(zhù)執行一下刷新函數，就可以將編輯結果顯示在屏幕上了，于是有了緩沖數組GRAM還有這個(gè)屏幕刷新函數OLED_Refresh(); 就為接下來(lái)在屏幕上畫(huà)畫(huà)做好了十分重要的準備工作，因為之后介紹的所有畫(huà)畫(huà)功能，都要通過(guò)這兩個(gè)基礎功能來(lái)讓屏幕反饋給我們

（注意將圖中j的變量類(lèi)型改成unsigned int）

九、在OLED屏幕上畫(huà)點(diǎn)
OLED12864顯示屏，是由8行，每行128根小豎棍構成的，假如我們從屏幕上，單獨取出第0列的小豎棍來(lái)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)，如果將行號設成變量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，恰好都是8的n倍，定義一個(gè)變量m用來(lái)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

熄滅任意一點(diǎn)的函數

示例：