STM32移植U8G2

STM32 移植 U8G2

u8g2 （Universal 8bit Graphics Library version2 的縮寫）是用于嵌入式設備的單色圖形庫，可以在單色屏幕中繪制 GUI。u8g2 內部附帶了例如 SSD13xx，ST7xx 等很多 OLED，LCD 驅動。內置多種不同大小和風格的字體，可以顯示中文，其次就是圖形程序實現線，框，圓等圖形繪制。

1. 建立裸機工程

在移植 u8g2 之前先創建 STM32F103 的 Keil5 工程模板（如何搭建 Keil 模板這里不多介紹），用來編譯 STM32 驅動源碼和 u8g2 源碼。這也是支持 u8g2 開發的一個單片機運行環境，并且調試好屏幕驅動，確保屏幕初始化成功。

屏幕驅動只是為了驗證屏幕可行性，移植后方便排除因屏幕不顯示的問題，u8g2 附帶屏幕驅動程序，受支持的屏幕可以使用里面的驅動程序 。整體移植操作和芯片無關，所以無論什么芯片移植方法都相同。

2. 下載源碼

在 Github 官網搜索 u8g2 進行下載，或通過 https://github.com/olikraus/u8g2 鏈接下載，u8g2 沒有發行版，所以直接下載 master 分支源碼，下載后可以得到一個 u8g2-master.zip 這樣的源碼壓縮包，如下圖。

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3. u8g2 文件概覽

u8g2 源碼主要需要使用 cppsrc/，csrc/ 這兩個文件夾。分別為 u8g2 對 C++ 兼容支持庫，u8g2 源碼文件夾。

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cppsrc 對 C++ 兼容支持，方便把 u8g2 移植到 C++ 應用。cppsrc 用 C++ 類簡單封裝了 u8g2 普通操作函數（實際還是依賴 csrc），如下所示，把 u8g2 移植到 C++ 應用才需要這部分代碼。

/*u8g2_line.c */
void U8G2::drawLine(u8g2_uint_t x1, u8g2_uint_t y1, u8g2_uint_t x2, u8g2_uint_t y2) 
{u8g2_DrawLine(&u8g2, x1, y1, x2, y2);
}

其他就是一些說明文檔，輔助工具程序，版本變更信息，LICENSE 等等，這部分保留 LICENSE（開源許可） 其余可以刪除精簡工程。

4. 移植 u8g2

在 Keil 項目管理器新建一個 u8g2 文件夾，添加 u8g2 目錄 u8g2/csrc/ 下所有的.c 文件。即使 u8g2 移植到 C++ 應用，這部分也是需要的（u8g2 C++ 部分實際還是依賴 csrc 的源碼）。

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添加 u8g2 的頭文件目錄 u8g2/csrc/，即 u8g2 源碼和頭文件在同一個目錄。

5. 驅動函數選擇

在 csrc 目錄下屏幕驅動文件以 u8x8_d_xx_yy_zz.c 格式命名，其中 xx 芯片型號，yy 屏幕分辨率，zz 識別名稱，zz 不是一定的，可以為空或 noname。

例如：SSD1312 芯片驅動，128x64 分辨率的 OLED，使用的驅動文件為 u8x8_d_ssd1312_128x64_noname.c

驅動配置函數通常和文件同名，在驅動文件中找到同名函數即可，比如這里就是：

uint8_t u8x8_d_ssd1312_128x64_noname(u8x8_t *u8x8, uint8_t msg, uint8_t arg_int, void *arg_ptr)

注意：驅動文件和驅動函數也可能不對應，例如 ssd1312 的驅動函數可能定義在 ssd1306 的驅動文件，這是 u8g2 為了把相近屏幕的驅動函數統一到一個文件。

如果要減小代碼量，其它型號屏幕驅動和分辨率對應的 .c 驅動文件可以刪除。

6. u8g2_d_setup.c

在 csrc 目錄下找到這個文件，文件包含各種屏幕的配置函數，實上選擇的屏幕驅動函數就會被這些配置函數調用。

屏幕配置函數以 u8g2_Setup_xx_yy_zz_gg_[1/2/f].c 命名，具體字段解釋如下：

xx 芯片型號，ssd1306，sh1106 等等。

yy 通信方式，識不是一定的，i2c 表示為 i2c 接口，如果沒有則表示 spi 通信。

zz 屏幕分辨率，128x64，128x80 等等。

gg 識別名稱，gg 不是一定的，可以為 noname 也可以為空。

[1/2/f] 顯存 BUF 大小，1：128字節，2：256 字節，f：1024 字節。

例如：SSD1312 芯片驅動，128x64 分辨率 SPI 通信的 OLED，希望使用 1024 字節顯存，使用的配置函數為 u8g2_Setup_ssd1312_128x64_noname_f。

/*ssd1312 f*/
void u8g2_Setup_ssd1312_128x64_noname_f(u8g2_t *u8g2, const u8g2_cb_t *rotation, u8x8_msg_cb byte_cb, u8x8_msg_cb gpio_and_delay_cb)
{uint8_t tile_buf_height;uint8_t *buf;u8g2_SetupDisplay(u8g2, u8x8_d_ssd1312_128x64_noname, u8x8_cad_001, byte_cb, gpio_and_delay_cb);buf = u8g2_m_16_8_f(&tile_buf_height);u8g2_SetupBuffer(u8g2, buf, tile_buf_height, u8g2_ll_hvline_vertical_top_lsb, rotation);
}

可以看到上方函數調用了 u8x8_d_ssd1312_128x64_noname()，如果要減小代碼量，其它的配置函數可以刪除或注釋，只留下選擇的即可。

7. u8g2_d_memory.c

在 csrc 目錄下找到 u8g2_d_memory.c，文件里面是 u8g2 對顯存的定義。在屏幕配置函數中，只調用了 u8g2_m_16_8_f()，所以如果編譯 u8g2 時如果提示內存不足，除此之外其它顯存函數可以刪除或注釋。

uint8_t *u8g2_m_16_8_f(uint8_t *page_cnt)
{#ifdef U8G2_USE_DYNAMIC_ALLOC*page_cnt = 8;return 0;#elsestatic uint8_t buf[1024];*page_cnt = 8;return buf;#endif
}

8. 對接屏幕驅動

把屏幕相關的硬件控制對接給 u8g2，需要我們實現 GPIO 控制和數據發送這 2 個統一驅動函數，函數原型如下，函數名稱可以自定義：

uint8_t (*u8x8_msg_cb)(u8x8_t *u8x8, uint8_t msg, uint8_t arg_int, void *arg_ptr);

最終通過注冊的的方式提供給 u8g2。

8.1 對接 GPIO

把屏幕的 GPIO 控制函數按照用途對接到指定位置，比如 SPI 屏幕要對接 CS，DC，RESET 對應的 GPIO。

uint8_t u8x8_stm32_gpio_and_delay(u8x8_t *u8x8, uint8_t msg, uint8_t arg_int, void *arg_ptr)
{/**STM32 supports HW SPI, Remove unused cases like U8X8_MSG_DELAY_XXX & U8X8_MSG_GPIO_XXX */switch (msg) {case U8X8_MSG_GPIO_AND_DELAY_INIT:/*Insert codes for initialization*/break;case U8X8_MSG_DELAY_MILLI:/* ms Delay */sleep_ms(arg_int);break;#ifdef _USE_SPI/*SPI Interface*/case U8X8_MSG_GPIO_CS:/*Insert codes for SS pin control */HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_15, arg_int);break;case U8X8_MSG_GPIO_DC:/*Insert codes for DC pin control */HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_2, arg_int);break;case U8X8_MSG_GPIO_RESET:/*Insert codes for RST pin control*/HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_3, arg_int);break;case U8X8_MSG_GPIO_SPI_CLOCK:/*Insert codes for CLOCK pin control */break;case U8X8_MSG_GPIO_SPI_DATA:/*Insert codes for DATA pin control */break;#endif /*_USE_SPI*/#ifdef _USE_I2Ccase U8X8_MSG_GPIO_I2C_CLOCK:/*Insert codes for CLOCK pin control */HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, arg_int);break;case U8X8_MSG_GPIO_I2C_DATA:/*Insert codes for CLOCK pin control */HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_6, arg_int);break;
#endif /*_USE_I2C*/}return 1;
}

如果使用 GPIO 模擬時序通信還要對接模擬通信 GPIO，比如軟件模擬 I2C 還要對接 SCL，SDA 對應 GPIO，同時還要對接延時函數，u8g2 才能模擬時序。

8.2 對接數據

把屏幕的數據發送函數對接到指定位置，如果屏幕使用 SPI 接口，U8X8_MSG_BYTE_SEND 對應的是 SPI 數據發送函數，可以參考如下寫法：

uint8_t u8x8_byte_stm32_hw_spi(u8x8_t *u8x8, uint8_t msg, uint8_t arg_int, void *arg_ptr)
{HAL_StatusTypeDef _res = HAL_ERROR;switch (msg) {case U8X8_MSG_BYTE_SEND:/*Insert codes to transmit data*/_res = HAL_SPI_Transmit(&hspi3, arg_ptr, arg_int, TX_TIMEOUT);if (_res != HAL_OK) return 0;break;case U8X8_MSG_BYTE_INIT:/*Insert codes to begin SPI transmission*/break;case U8X8_MSG_BYTE_SET_DC:/*Control DC pin, U8X8_MSG_GPIO_DC will be called*/u8x8_gpio_SetDC(u8x8, arg_int);break;case U8X8_MSG_BYTE_START_TRANSFER:/* Select slave, U8X8_MSG_GPIO_CS will be called */u8x8_gpio_SetCS(u8x8, u8x8->display_info->chip_enable_level);sleep_ms(2);break;case U8X8_MSG_BYTE_END_TRANSFER:sleep_ms(2);/* Insert codes to end SPI transmission */u8x8_gpio_SetCS(u8x8, u8x8->display_info->chip_disable_level);break;}return 1;
}

如果屏幕使用 I2C 接口，U8X8_MSG_BYTE_SEND 對應的是 I2C 數據發送函數，可以參考如下寫法：

uint8_t u8x8_byte_stm32_hw_i2c(u8x8_t *u8x8, uint8_t msg, uint8_t arg_int, void *arg_ptr)
{/**u8g2/u8x8 will never send more than 32 bytes between START_TRANSFER and END_TRANSFER */static uint8_t buffer[32] = {0};static uint8_t buf_idx = 0;uint8_t * data = NULL;switch (msg) {case U8X8_MSG_BYTE_SEND:data = (uint8_t *) arg_ptr;while (arg_int > 0) {buffer[buf_idx++] = *data;data++;arg_int--;}break;case U8X8_MSG_BYTE_INIT:/*add your custom code to init i2c subsystem*/break;case U8X8_MSG_BYTE_SET_DC:break;case U8X8_MSG_BYTE_START_TRANSFER:buf_idx = 0;break;case U8X8_MSG_BYTE_END_TRANSFER:HAL_I2C_Master_Transmit(_I2C_DEV, (DEV_ADDR << 1), buffer, buf_idx, TX_TIMEOUT);break;}return 1;
}

8.3 初始化外設

如果數據發送是通過單片機外設硬件實現實現的，初始化 u8g2 前先初始化外設和對應的 GPIO，例如這里初始化 SPI 接口，還有相應 GPIO。

void oled_spi3_init(void)
{/* USER CODE BEGIN SPI3_Init 0 *//* USER CODE END SPI3_Init 0 *//* USER CODE BEGIN SPI3_Init 1 *//* USER CODE END SPI3_Init 1 */hspi3.Instance = SPI3;hspi3.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;hspi3.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;hspi3.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;hspi3.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;hspi3.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;hspi3.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;hspi3.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_2;hspi3.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;hspi3.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;hspi3.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;hspi3.Init.CRCPolynomial = 10;if (HAL_SPI_Init(&hspi3) != HAL_OK){Error_Handler();}/* USER CODE BEGIN SPI3_Init 2 *//* USER CODE END SPI3_Init 2 */
}

8.4 初始化 u8g2

u8g2 沒有對象初始化函數，自定義 u8g2 對象初始化函數，函數名稱可以自定義，在初始化函數調用顯示初始化及對應的屏幕配置函數，如下。

void u8g2_init(u8g2_t *u8g2)
{u8g2_Setup_ssd1312_128x64_noname_f(u8g2, U8G2_R2, u8x8_byte_stm32_hw_spi, u8x8_stm32_gpio_and_delay);u8g2_SetPowerSave(u8g2, 1);u8g2_InitDisplay(u8g2);u8g2_ClearDisplay(u8g2);u8g2_ClearBuffer(u8g2);u8g2_SetPowerSave(u8g2, 0);
}

可以看到這個就是前面講解屏幕的配置函數，如下。

void u8g2_Setup_ssd1312_128x64_noname_f(u8g2_t *u8g2, const u8g2_cb_t *rotation, u8x8_msg_cb byte_cb, u8x8_msg_cb gpio_and_delay_cb);

該函數的 4 個參數含義：

(1) u8g2，指定待初始化的 u8g2 對象，即 u8g2 結構體。
(2) rotation，配置屏幕旋轉方向，支持 U8G2_R0，U8G2_R1，U8G2_R2，U8G2_R3 四種旋轉方向。
(3) byte_cb，注冊數據通信發送函數。
(4) gpio_and_delay_cb：注冊屏幕 GPIO 控制函數。

8.5 總結

把對接屏幕驅動用到的這些自定義函數統一編寫到一個文件中，文件可自行命名，例如命名為 u8g2_stm32.c，并添加到 u8g2 之外的用戶目錄。

9. 測試函數

移植完成后編寫應用程序測試 u8g2 是否正常，調用 u8g2 繪圖函數在顯存繪制內容，在 main 函數調用初始化 SPI 和 u8g2，注意在主循環中調用 u8g2 顯存發送函數 u8g2_SendBuffer 將顯存內容更新至屏幕，在此附上 u8g2 測試程序。

#include "u8g2.h"static u8g2_t u8g2 = {0};void draw(u8g2_t * u8g2_p)
{u8g2_SetFontMode(u8g2_p, 1);u8g2_SetFontDirection(u8g2_p, 0);u8g2_SetFont(u8g2_p, u8g2_font_inb24_mf);u8g2_DrawStr(u8g2_p, 0, 20, "U");u8g2_SetFontDirection(u8g2_p, 1);u8g2_SetFont(u8g2_p, u8g2_font_inb30_mn);u8g2_DrawStr(u8g2_p, 21, 8, "8");u8g2_SetFontDirection(u8g2_p, 0);u8g2_SetFont(u8g2_p, u8g2_font_inb24_mf);u8g2_DrawStr(u8g2_p, 51, 30, "g");u8g2_DrawStr(u8g2_p, 67, 30,"\xb2");u8g2_DrawHLine(u8g2_p, 2, 35, 47);u8g2_DrawHLine(u8g2_p, 3, 36, 47);u8g2_DrawVLine(u8g2_p, 45, 32, 12);u8g2_DrawVLine(u8g2_p, 46, 33, 12);u8g2_SetFont(u8g2_p, u8g2_font_4x6_tr);u8g2_DrawStr(u8g2_p, 1, 54, "github.com/olikraus/u8g2");
}void main()
{oled_spi_init();u8g2_init(&u8g2);for (;;) {u8g2_ClearBuffer(&u8g2);draw(&u8g2);u8g2_SendBuffer(&u8g2);}
}

10. 移植 C++ 版本

移植 C++ 版本基礎步驟和前面小節介紹的步驟相同，除此之外現在繼續在 Keil 項目管理器再新建一個 u8g2cpp 文件夾，然后添加 u8g2 目錄 u8g2/cppsrc/ 下所有的 .cpp 文件。

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10.1 u8g2 繼承類

自定義 u8g2 對象初始化類，繼承 U8G2 不是必須的。可以把類定義在 U8g2lib.h 文件中，或其他文件，類名稱可以自定義。在類的構造函數調用對應的屏幕配置函數，例如調用 ssd1312 屏幕配置。

void u8g2_Setup_ssd1312_128x64_noname_f(u8g2_t *u8g2, const u8g2_cb_t *rotation, u8x8_msg_cb byte_cb, u8x8_msg_cb gpio_and_delay_cb);

再自定義初始化函數 SSD1312::Init()，調用 u8g2 顯示初始化來初始化 u8g2。

extern "C" uint8_t u8x8_stm32_gpio_and_delay(u8x8_t *u8x8, uint8_t msg, uint8_t arg_int, void *arg_ptr);
extern "C" uint8_t u8x8_byte_stm32_hw_spi(u8x8_t *u8x8, uint8_t msg, uint8_t arg_int, void *arg_ptr);class SSD1312 : public U8G2 {
private:public: SSD1312(const u8g2_cb_t *rotation = U8G2_R2) : U8G2() {u8g2_Setup_ssd1312_128x64_noname_f(&u8g2, rotation, u8x8_byte_stm32_hw_spi, u8x8_stm32_gpio_and_delay);}bool Init() {/**note: call to u8x8_utf8_init is not required here, this is done in the setup procedures before*/setPowerSave(1); initDisplay(); clearDisplay(); clearBuffer(); setPowerSave(0);return 1;}
};

10.2 測試程序

調用 SSD1312 類對象方法，編寫應用程序測試 u8g2 是否正常，調用 u8g2 繪圖函數在顯存繪制內容，初始化 u8g2 對象，在主循環中調用 sendBuffer 將顯存內容更新至屏幕。

#include "U8g2lib.h"SSD1312 oled;void draw(SSD1312 * oled_p)
{oled_p->setFontMode(1);oled_p->setFontDirection(0);oled_p->setFont(u8g2_font_inb24_mf);oled_p->drawStr(0, 20, "U");oled_p->setFontDirection(1);oled_p->setFont(u8g2_font_inb30_mn);oled_p->drawStr(21, 8, "8");oled_p->setFontDirection(0);oled_p->setFont(u8g2_font_inb24_mf);oled_p->drawStr(51, 30, "g");oled_p->drawStr(67, 30,"\xb2");oled_p->drawHLine(2, 35, 47);oled_p->drawHLine(3, 36, 47);oled_p->drawVLine(45, 32, 12);oled_p->drawVLine(46, 33, 12);oled_p->setFont(u8g2_font_4x6_tr);oled_p->drawStr(1, 54, "github.com/olikraus/u8g2");
}void main()
{oled.Init();for (;;) {oled.clearBuffer();draw(&oled);oled.sendBuffer();}
}

詳細查看：

https://blog.csdn.net/qq_51183186/article/details/120348070

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java HashMap，高效 哈希

java HashMap，高效 哈希

java HashMap 有獨特的設計。 哈希表數組的每個位置是一個哈希桶&#xff0c;里面由鏈表或紅黑樹實現。&#xff08;> 8 或 < 6 的變化時&#xff0c;避免頻繁切換&#xff09; 容量&#xff08;capacity&#xff09;&#xff1a; 哈希表中桶&#xff08;bucket&#xf…
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【業務領域】計算機網絡基礎知識

【業務領域】計算機網絡基礎知識

《計算機網絡方面有哪些書籍值得推薦&#xff1f;》 知乎掃盲貼&#xff1a; 《網絡是怎么鏈接的》 初識RDMA技術——RDMA概念&#xff0c;特點&#xff0c;協議&#xff0c;通信流程 采樣 》 存儲 》傳輸 》處理 》反應 傳感器 存儲器 接口 算法/cpu 機器
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List--鏈表

List--鏈表

一、鏈表 1.1 什么是List&#xff1f; 在C語言中&#xff0c;我們需要使用結構體struct來進行List(鏈表&#xff09;的實現&#xff1a; struct ListNode {DataType Data;//DataType是任意類型的變量定義struct ListNode* next;//指向下一個結點的指針變量 }; 與之前的vect…
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tensor 的計算操作

tensor 的計算操作

1、創建tensor 常見創建 tensor 的方法 函數 作用 torch.Tensor(*size) 通過指定尺寸&#xff0c;生成一個 值全為 0 的 tensor torch.tensor(*list) 直接通過指定數據&#xff0c;生成tensor&#xff0c;支持 List、Numpy數組 torch.eye(row, column) 按照指定的行列數…
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