基于I2C协议的OLED显示(利用U82G库)
基于I2C协议的OLED显示(利用U82G库)
一、实验目的
1、了解I2C协议的基本原理和时序协议；
2、掌握0.96寸OLED屏的工作原理，汉字点阵显示原理；
3、掌握开源GUI库U82G在stm32上的移植编译方法，以及图形界面可视化技术。
二、具体过程
1、利用stm32f103的GPIO管脚、VCC和GND连接 OLED屏的I2C接口，采用cubemx设计一个HAL库程序框架，然后下载U82G源码，针对stm32f103和 0.96寸的I2C接口OLED屏，进行代码裁剪，然后移植到HAL程序程序中，完成OLED的各种显示。
2、如果使用Keil的虚拟逻辑分析仪去采集 I2C 引脚SDA的波形，是什么样子的？ 如果无法采集到真实的I2C协议，你觉得可改用什么方法？
三、任务实现
1、了解I2C协议的基本原理和时序协议
I2C (Inter-Integrated Circuit) 是一种用于设备间短距离通信的串行通信协议。它通常用于微控制器与各种外围设备（如传感器、显示屏、存储器等）之间的通信。
基本原理
- I2C 是一种多主从协议，支持多个主设备和多个从设备。
- 通信使用两根线：SDA（数据线）和 SCL（时钟线）。
- 每个连接到总线的设备都有唯一的地址。
- 主设备控制通信的起始和停止，发送时钟信号，并可以读取或写入数据。
时序协议
- 起始和停止条件：起始条件是 SDA 线在 SCL 高电平时从高到低跳变，停止条件是 SDA 线在 SCL 高电平时从低到高跳变。
- 数据传输：数据在线上的传输在 SCL 高电平期间 SDA 线的电平状态表示一个数据位。每传输一个字节后，接收方必须发送一个确认位（ACK）。
- 寻址：主设备发送一个字节的从设备地址，后跟一个读/写位，从设备在收到地址后响应一个 ACK。
- 读/写操作：在寻址后，主设备可以写数据到从设备或从从设备读数据。
2、掌握0.96寸OLED屏的工作原理，汉字点阵显示原理
OLED 工作原理
- OLED（Organic Light-Emitting Diode）是一种自发光显示技术，每个像素由有机材料制成，可以自己发光。
- 0.96 寸 OLED 屏通常分辨率为 128x64 像素，采用 I2C 或 SPI 接口与微控制器通信。
- OLED 屏的显示控制通过内置的驱动芯片（如 SSD1306）进行。
汉字点阵显示原理
- 汉字显示通常使用点阵图形，每个汉字对应一个特定的点阵矩阵（如 16x16 或 24x24）。
- 点阵图形保存在字符生成器 ROM 或外部存储器中。
- 显示汉字时，从存储器中读取点阵数据并将其发送到显示屏逐点点亮。
3、掌握开源GUI库U82G在stm32上的移植编译方法，以及图形界面可视化技术。
1、下载 U8g2 库：从 GitHub 或其他资源下载 U8g2 库。
2、集成到 STM32 工程：
- 将 U8g2 库文件添加到 STM32 工程中。
- 确保包含正确的头文件和库路径。
3、配置 I2C 或 SPI 接口：根据 OLED 屏的接口类型，配置 STM32 的 I2C 或 SPI 外设。
- 配置 I2C 外设时，设置 SDA 和 SCL 引脚，以及 I2C 时钟速率。
- 配置 SPI 外设时，设置 MOSI、MISO、SCK 和 CS 引脚。
4、编写初始化代码：
- 调用 U8g2 库的初始化函数，传递 OLED 屏的接口配置参数。
- 例如，使用 I2C 初始化：u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_f(…)
5、编写显示代码：使用 U8g2 的绘图函数绘制图形或显示文本。
- 设置字体：u8g2_SetFont(u8g2, u8g2_font_ncenB08_tf);
- 绘制字符串：u8g2_DrawStr(u8g2, x, y, “Hello World!”);
- 刷新显示：u8g2_SendBuffer(u8g2);
图形界面可视化技术：
- 基本绘图：使用 U8g2 库绘制基本图形（如点、线、矩形、圆形）和文本。
- 界面布局：根据应用需求设计界面布局，合理安排各元素的位置。
- 事件处理：在需要时，处理按键输入或触摸屏事件，实现交互功能。
- 优化性能：优化绘图代码，提高显示刷新率，确保界面流畅
4、完成U82G的demo例程
#include "test.h"
//---------------U8g2测试函数
#define SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(u8g2, ms)\
do {
\
u8g2_SendBuffer(u8g2); \
HAL_Delay(ms);\
}while(0);
//进度条显示
void testDrawProcess(u8g2_t *u8g2)
{
for(int i=10;i<=80;i=i+2)
{
u8g2_ClearBuffer(u8g2);
char buff[20];
sprintf(buff,"%d%%",(int)(i/80.0*100));
u8g2_SetFont(u8g2,u8g2_font_ncenB12_tf);
u8g2_DrawStr(u8g2,16,32,"STM32 U8g2");//字符显示
u8g2_SetFont(u8g2,u8g2_font_ncenB08_tf);
u8g2_DrawStr(u8g2,100,49,buff);//当前进度显示
u8g2_DrawRBox(u8g2,16,40,i,10,4);//圆角填充框矩形框
u8g2_DrawRFrame(u8g2,16,40,80,10,4);//圆角矩形
u8g2_SendBuffer(u8g2);
}
HAL_Delay(500);
}
//字体测试 数字英文可选用 u8g2_font_ncenB..(粗) 系列字体
//u8g2_font_unifont_t_symbols/u8g2_font_unifont_h_symbols(细 圆润)
void testShowFont(u8g2_t *u8g2)
{
int t = 1000;
char testStr[14] = "STM32F103C8T6";
u8g2_ClearBuffer(u8g2);
u8g2_SetFont(u8g2,u8g2_font_u8glib_4_tf);
u8g2_DrawStr(u8g2,0,5,testStr);
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(u8g2,t);
u8g2_SetFont(u8g2,u8g2_font_ncenB08_tf);
u8g2_DrawStr(u8g2,0,30,testStr);
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(u8g2,t);
u8g2_SetFont(u8g2,u8g2_font_ncenB10_tr);
u8g2_DrawStr(u8g2,0,60,testStr);
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(u8g2,t);
}
//画空心矩形
void testDrawFrame(u8g2_t *u8g2)
{
int t = 1000;
int x = 16;
int y = 32;
int w = 50;
int h = 20;
u8g2_ClearBuffer(u8g2);
u8g2_DrawStr(u8g2,0, 15, "DrawFrame");
u8g2_DrawFrame(u8g2, x, y, w, h);
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(u8g2,t);
u8g2_DrawFrame(u8g2, x+w+5, y-10, w-20, h+20);
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(u8g2,t);
}
//画实心圆角矩形
void testDrawRBox(u8g2_t *u8g2)
{
int t = 1000;
int x = 16;
int y = 32;
int w = 50;
int h = 20;
int r = 3;
u8g2_ClearBuffer(u8g2);
u8g2_DrawStr(u8g2,0, 15, "DrawRBox");
u8g2_DrawRBox(u8g2, x, y, w, h, r);
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(u8g2,t);
u8g2_DrawRBox(u8g2, x+w+5, y-10, w-20, h+20, r);
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(u8g2,t);
}
//画空心圆
void testDrawCircle(u8g2_t *u8g2)
{
int t = 600;
int stx = 0; //画图起始x
int sty = 16; //画图起始y
int with = 16;//一个图块的间隔
int r = 15; //圆的半径
u8g2_ClearBuffer(u8g2);
u8g2_DrawStr(u8g2, 0, 15, "DrawCircle");
u8g2_DrawCircle(u8g2, stx, sty - 1 + with, r, U8G2_DRAW_UPPER_RIGHT); //右上
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(u8g2,t);
u8g2_DrawCircle(u8g2, stx + with, sty, r, U8G2_DRAW_LOWER_RIGHT); //右下
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(u8g2,t);
u8g2_DrawCircle(u8g2, stx - 1 + with * 3, sty - 1 + with, r, U8G2_DRAW_UPPER_LEFT); //左上
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(u8g2,t);
u8g2_DrawCircle(u8g2, stx - 1 + with * 4, sty, r, U8G2_DRAW_LOWER_LEFT); //左下
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(u8g2,t);
u8g2_DrawCircle(u8g2, stx - 1 + with * 2, sty - 1 + with * 2, r, U8G2_DRAW_ALL);//整个圆
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(u8g2,t);
u8g2_DrawCircle(u8g2, 32*3, 32, 31, U8G2_DRAW_ALL);//右侧整个圆
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(u8g2,t);
}
//画实心椭圆
void testDrawFilledEllipse(u8g2_t *u8g2)
{
int t = 800;
int with = 16;//一个图块的间隔
int rx = 27; //椭圆x方向的半径
int ry = 22; //椭圆y方向的半径
u8g2_ClearBuffer(u8g2);
u8g2_DrawStr(u8g2,0, 14, "DrawFilledEllipse");
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(u8g2,t);
u8g2_DrawFilledEllipse(u8g2, 0, with, rx, ry, U8G2_DRAW_LOWER_RIGHT);//右下
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(u8g2,t);
u8g2_DrawFilledEllipse(u8g2, with * 4 - 1, with, rx, ry, U8G2_DRAW_LOWER_LEFT); //左下
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(u8g2,t);
u8g2_DrawFilledEllipse(u8g2, 0, with * 4 - 1, rx, ry, U8G2_DRAW_UPPER_RIGHT); //右上
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(u8g2,t);
u8g2_DrawFilledEllipse(u8g2, with * 4 - 1, with * 4 - 1, rx, ry, U8G2_DRAW_UPPER_LEFT); //左上
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(u8g2,t);
u8g2_DrawFilledEllipse(u8g2, with * 6, with * 2.5, rx, ry, U8G2_DRAW_ALL);//整个椭圆
SEND_BUFFER_DISPLAY_MS(u8g2,t);
}
//环形测试
void testDrawMulti(u8g2_t *u8g2)
{
u8g2_ClearBuffer(u8g2);
for (int j = 0; j < 64; j+=16)
{
for (int i = 0; i < 128; i+=16)
{
u8g2_DrawPixel(u8g2, i, j);
u8g2_SendBuffer(u8g2);
}
}
//实心矩形逐渐变大
u8g2_ClearBuffer(u8g2);
for(int i=30; i>0; i-=2)
{
u8g2_DrawBox(u8g2,i*2,i,128-i*4,64-2*i);
u8g2_SendBuffer(u8g2);
}
//空心矩形逐渐变小
u8g2_ClearBuffer(u8g2);
for(int i=0; i<32; i+=2)
{
u8g2_DrawFrame(u8g2,i*2,i,128-i*4,64-2*i);
u8g2_SendBuffer(u8g2);
}
//实心圆角矩形逐渐变大
u8g2_ClearBuffer(u8g2);
for(int i=30; i>0; i-=2)
{
u8g2_DrawRBox(u8g2,i*2,i,128-i*4,64-2*i,10-i/3);
u8g2_SendBuffer(u8g2);
}
//空心圆角矩形逐渐变小
u8g2_ClearBuffer(u8g2);
for(int i=0; i<32; i+=2)
{
u8g2_DrawRFrame(u8g2,i*2,i,128-i*4,64-2*i,10-i/3);