STM32 HAL庫 OLED驅動實現

一、概述

1.1 OLED 顯示屏簡介

OLED（Organic Light - Emitting Diode）即有機發光二極管，與傳統的 LCD 顯示屏相比，OLED 具有自發光、視角廣、響應速度快、對比度高、功耗低等優點。在嵌入式系統中，OLED 顯示屏常被用于顯示系統狀態信息、圖形界面等。

1.2 STM32F407 與 HAL 庫

STM32F407 是意法半導體（ST）推出的一款高性能 32 位微控制器，基于 ARM Cortex - M4 內核，具有豐富的外設資源和強大的處理能力。HAL（Hardware Abstraction Layer）庫是 ST 為 STM32 系列微控制器提供的硬件抽象層，它簡化了開發流程，提高了代碼的可移植性。

1.3 通信接口

OLED 顯示屏通常支持多種通信接口，本文主要介紹 8080 并行接口和 IIC（Inter - Integrated Circuit）串行接口的驅動實現。8080 接口通信速度快，適合顯示大數據量的圖像；IIC 接口則具有引腳少、布線簡單的優點，適用于對引腳資源要求較高的場景。

二、硬件連接

2.1 8080 接口連接

當使用 8080 接口連接 OLED 顯示屏和 STM32F407 時，一般需要以下引腳：

引腳功能	STM32F407 引腳
數據總線（D0 - D7）	任意 8 個 GPIO 引腳
命令 / 數據選擇（DC）	一個 GPIO 引腳
寫信號（WR）	一個 GPIO 引腳
片選信號（CS）	一個 GPIO 引腳
復位信號（RST）	一個 GPIO 引腳

2.2 IIC 接口連接

使用 IIC 接口連接時，需要連接兩根線：

引腳功能	STM32F407 引腳
SDA（數據線）	I2C 的 SDA 引腳
SCL（時鐘線）	I2C 的 SCL 引腳

同時，還需要一個復位引腳（RST）用于復位 OLED 顯示屏。

三、HAL 庫配置

3.1 開發環境搭建

使用 STM32CubeMX 進行硬件配置和代碼生成，然后在 Keil MDK 或者 STM32CubeIDE 中進行代碼開發和調試。

3.2 8080 接口配置

在 STM32CubeMX 中，將用于連接 OLED 的 GPIO 引腳配置為輸出模式。對于數據總線引腳，設置為推挽輸出；對于控制信號引腳（DC、WR、CS、RST），同樣設置為推挽輸出。

3.3 IIC 接口配置

在 STM32CubeMX 中，選擇相應的 I2C 外設（如 I2C1），配置為標準模式，時鐘頻率設置為合適的值（如 100kHz）。同時，將連接 SDA 和 SCL 的 GPIO 引腳配置為 I2C 功能。

四、8080 接口驅動實現（可參考光子物聯的OLED驅動）

零基礎國產GD32單片機編程入門(五)OLED顯示及實戰含源碼_gd32 oled-CSDN博客

4.1 初始化函數

//初始化SSD1306					    
void OLED_Init(void)
{ 	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8;//配置管腳為輸出GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9;//配置管腳為輸出GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_10|GPIO_PIN_14;//配置管腳為輸出GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStruct);HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_SET);HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_10|GPIO_PIN_14, GPIO_PIN_SET);HAL_Delay(100);OLED_WR_Byte(0xAE,OLED_CMD);//--turn off oled panelOLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);//---set low column addressOLED_WR_Byte(0x10,OLED_CMD);//---set high column addressOLED_WR_Byte(0x40,OLED_CMD);//--set start line address  Set Mapping RAM Display Start Line (0x00~0x3F)OLED_WR_Byte(0x81,OLED_CMD);//--set contrast control registerOLED_WR_Byte(0xCF,OLED_CMD); // Set SEG Output Current BrightnessOLED_WR_Byte(0xA1,OLED_CMD);//--Set SEG/Column Mapping     0xa0左右反置 0xa1正常OLED_WR_Byte(0xC8,OLED_CMD);//Set COM/Row Scan Direction   0xc0上下反置 0xc8正常OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD);//--set normal displayOLED_WR_Byte(0xA8,OLED_CMD);//--set multiplex ratio(1 to 64)OLED_WR_Byte(0x3f,OLED_CMD);//--1/64 dutyOLED_WR_Byte(0xD3,OLED_CMD);//-set display offset	Shift Mapping RAM Counter (0x00~0x3F)OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);//-not offsetOLED_WR_Byte(0xd5,OLED_CMD);//--set display clock divide ratio/oscillator frequencyOLED_WR_Byte(0xF0,OLED_CMD);//--set divide ratio, Set Clock as 100 Frames/SecOLED_WR_Byte(0xD9,OLED_CMD);//--set pre-charge periodOLED_WR_Byte(0xF1,OLED_CMD);//Set Pre-Charge as 15 Clocks & Discharge as 1 ClockOLED_WR_Byte(0xDA,OLED_CMD);//--set com pins hardware configurationOLED_WR_Byte(0x12,OLED_CMD);OLED_WR_Byte(0xDB,OLED_CMD);//--set vcomhOLED_WR_Byte(0x40,OLED_CMD);//Set VCOM Deselect LevelOLED_WR_Byte(0x20,OLED_CMD);//-Set Page Addressing Mode (0x00/0x01/0x02)OLED_WR_Byte(0x02,OLED_CMD);//OLED_WR_Byte(0x8D,OLED_CMD);//--set Charge Pump enable/disableOLED_WR_Byte(0x14,OLED_CMD);//--set(0x10) disableOLED_WR_Byte(0xA4,OLED_CMD);// Disable Entire Display On (0xa4/0xa5)OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD);// Disable Inverse Display On (0xa6/a7) OLED_WR_Byte(0xAF,OLED_CMD);//--turn on oled panelOLED_WR_Byte(0xAF,OLED_CMD); /*display ON*/ OLED_Clear();OLED_Set_Pos(0,0); 	
}

4.2 寫命令和寫數據函數

//向SSD1106寫入一個字節。
//dat:要寫入的數據/命令
//cmd:數據/命令標志 0,表示命令;1,表示數據;
void OLED_WR_Byte(u8 dat,u8 cmd)
{	u8 i;			  if(cmd)OLED_DC_Set();else OLED_DC_Clr();		  OLED_CS_Clr();for(i=0;i<8;i++){			  OLED_SCLK_Clr();if(dat&0x80)OLED_SDIN_Set();else OLED_SDIN_Clr();OLED_SCLK_Set();dat<<=1;   }				 		  OLED_CS_Set();OLED_DC_Set();   	  
}

4.3 各種顯示驅動函數?

//在指定位置顯示一個字符,包括部分字符
//x:0~127
//y:0~63
//mode:0,反白顯示;1,正常顯示				 
//size:選擇字體 16/12 
void OLED_ShowChar(u8 x,u8 y,u8 chr)
{      	unsigned char c=0,i=0;	c=chr-' ';//得到偏移后的值			if(x>Max_Column-1){x=0;y=y+2;}if(SIZE ==16){OLED_Set_Pos(x,y);	for(i=0;i<8;i++)OLED_WR_Byte(F8X16[c*16+i],OLED_DATA);OLED_Set_Pos(x,y+1);for(i=0;i<8;i++)OLED_WR_Byte(F8X16[c*16+i+8],OLED_DATA);}else {	OLED_Set_Pos(x,y+1);for(i=0;i<6;i++)OLED_WR_Byte(F6x8[c][i],OLED_DATA);}
}
//m^n函數
u32 oled_pow(u8 m,u8 n)
{u32 result=1;	 while(n--)result*=m;    return result;
}				  
//顯示2個數字
//x,y :起點坐標	 
//len :數字的位數
//size:字體大小
//mode:模式	0,填充模式;1,疊加模式
//num:數值(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/oled_pow(10,len-t-1))%10;if(enshow==0&&t<(len-1)){if(temp==0){OLED_ShowChar(x+(size/2)*t,y,' ');continue;}else enshow=1; }OLED_ShowChar(x+(size/2)*t,y,temp+'0'); }
} 
//顯示一個字符號串
void OLED_ShowString(u8 x,u8 y,u8 *chr)
{unsigned char j=0;while (chr[j]!='\0'){		OLED_ShowChar(x,y,chr[j]);x+=8;if(x>120){x=0;y+=2;}j++;}
}
//顯示漢字
void OLED_ShowCHinese(u8 x,u8 y,u8 no)
{      			    u8 t,adder=0;OLED_Set_Pos(x,y);	for(t=0;t<16;t++){OLED_WR_Byte(Hzk[2*no][t],OLED_DATA);adder+=1;}	OLED_Set_Pos(x,y+1);	for(t=0;t<16;t++){	OLED_WR_Byte(Hzk[2*no+1][t],OLED_DATA);adder+=1;}					
}

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五、IIC 接口驅動實現

5.1 IIC 通信基礎

IIC 是一種串行通信協議，使用兩根線（SDA 和 SCL）進行數據傳輸。在 STM32F407 中，可以使用 HAL 庫提供的 I2C 函數進行通信。

5.2 初始化函數

#include "stm32f4xx_hal.h"// 定義I2C句柄
extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;// OLED I2C地址
#define OLED_I2C_ADDR 0x78// 初始化OLED
void OLED_Init_I2C(void)
{// 復位OLEDHAL_GPIO_WritePin(OLED_RST_PORT, OLED_RST_PIN, GPIO_PIN_RESET);HAL_Delay(100);HAL_GPIO_WritePin(OLED_RST_PORT, OLED_RST_PIN, GPIO_PIN_SET);HAL_Delay(100);// 發送初始化命令OLED_WriteCmd_I2C(0xAE); // 關閉顯示OLED_WriteCmd_I2C(0xD5); // 設置時鐘分頻因子OLED_WriteCmd_I2C(0x80);// 其他初始化命令...OLED_WriteCmd_I2C(0xAF); // 開啟顯示
}

5.3 寫命令和寫數據函數

// 寫命令（I2C）
void OLED_WriteCmd_I2C(uint8_t cmd)
{uint8_t data[2] = {0x00, cmd}; // 0x00表示寫命令HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, OLED_I2C_ADDR, data, 2, 100);
}// 寫數據（I2C）
void OLED_WriteData_I2C(uint8_t data)
{uint8_t data_to_send[2] = {0x40, data}; // 0x40表示寫數據HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, OLED_I2C_ADDR, data_to_send, 2, 100);
}