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（五）STM32F407 cubemx IIC驱动OLED（2）硬件篇

news 2025/7/9 5:00:42

这篇文章主要是个人的学习经验，想分享出来供大家提供思路，如果其中有不足之处请批评指正哈。
废话不多说直接开始主题，本人是基于STM32F407VET6芯片，但是意在你看懂这篇文章后，不管是F1,F4,H7等一系列系统硬件IIC配置都能明白如何通过参考手册、数据手册去学习配置。而不是Ctrl c，Ctrl v。这篇文章大致的简述一下OLED，对OLED有一定的认识。
本文不会概述OLED的物理工作原理，而是从技术手册的角度上简述它。首先要学习OLED就得先了解其驱动芯片，SSD1306。
在这里插入图片描述

一、概述

（1）简单概述

SSD1306是一款带控制器的单片CMOS OLED/PLED驱动器，用于有机/聚合物发光二极管点阵图形显示器。它由128个段和64个公域组成。该芯片是专为共阴极型OLED面板。

（2）引脚描述

此博客只概述了博主认为比较重要的几个引脚。
配张图 1.VDD：核心逻辑操作的电源引脚。

2.VCC：面板驱动电压电源。这也是最积极的电源电压供应引脚。

3.VSS：这是接地引脚。

4.VLSS：这是一个模拟接地引脚。它应该从外部连接到VSS。

5.VCOMH：COM信号引脚取消选择电压电平。此引脚和VSS之间应连接一个电容。

6.VBAT：预留管脚，它应该连接到VDD。

7.BGGND：预留管脚，它应该接地。

8.IREF：这是段输出电流基准引脚。一个电阻器应连接在他的引脚和VSS之间，以保持IREF电流在12.5 uA。电阻值详见后文。

9.CL：这是外部时钟输入引脚。当内部时钟使能（即CLS引脚为高电平）时，不使用此引脚，应连接到VSS。当内部时钟禁用（即CLS引脚为低电平）时，此引脚为外部时钟源输入引脚。

10.CLS：这是内部时钟使能引脚。当它是拉高（即连接到VDD），内部时钟启用。当它被拉低，在内部时钟被禁用;外部时钟源必须连接到CL引脚正常工作。

11.R/W#(WR#)：这是连接到MCU接口的读/写控制输入引脚。当与6800系列微处理器接口时，此引脚将B读/写（R/W#）选择输入。读模式将进行时，该引脚被拉高（即连接到VDD）和写模式时低。当选择8080接口模式时，此引脚将是写入（WR#）输入。数据写入操作开始时，该引脚被拉低，芯片被选中。当选择串行或I2C接口时，此引脚必须连接到VSS。

12.D[7:0]：这些是8位双向数据总线，连接到微处理器的数据总线。选择串行接口模式时，D0将为串行时钟输入：SCLK；D1将为串行数据输入：SDIN，D2应保持NC。选择I2C模式时，D2、D1应连接在一起，用作应用中的SDAout、SDAin，D0为串行时钟输入SCL。

二、 SSD1306 硬件I2C介绍

（1）I2C特性

I2C通信接口由从机地址位SA0、I2C总线数据信号SDA（输出SDAOUT/D2，输入SDAIN/D1）和I2C总线时钟信号SCL（D0）组成。数据和时钟信号都必须连接到上拉电阻（记住这句话，一般买的模块都已经给你接好了上拉电阻）。RES#用于初始化设备。

1）从机地址位（SA0）
SSD1306必须在通过I2C总线发送或接收任何信息之前识别从机地址。该器件将响应从机地址，随后是从机地址位（“SA0”位）和读/写选择位（“R/W#”位），字节格式如下：

b7	b6	b5	b4	b3	b2	b1	b0
0	1	1	1	1	0	SA0	R/W#

为从机地址提供扩展位。可以选择“0111100”或“0111101”作为SSD 1306的从机地址。D/C#引脚用作从机地址选择的SA0。“R/W#”位用于确定I2C总线接口的工作模式。R/W#=1，则处于读取模式。R/W#=0，则处于写入模式。

0111,1000=0x78 0111,1010=0x7A

小结：一般选择的模式是0x78(后续会讲解请参考)，我们是向OLED写入数据点亮屏幕。从机地址位是包括读取或者写入状态位的

2）I2C总线数据信号（SDA）
SDA充当发送器和接收器之间的通信信道。数据和确认通过SDA发送。应该注意的是，ITO走线电阻和“SDA”引脚的上拉电阻成为一个分压器。因此，确认将不可能在“SDA”中获得有效的逻辑0电平。“SDAIN”和“SDAOUT”捆绑在一起，用作SDA。必须连接“SDAIN”引脚以充当SDA。“SDAOUT”引脚可能断开。当“SDAOUT”引脚断开时，I2C总线中的确认信号将被忽略。

3）I2C总线时钟信号（SCL）
I2C总线中的信息传输遵循时钟信号SCL。数据位的每个传输发生在SCL的单个时钟周期期间。
数据格式
在这里插入图片描述 你会发现数据格式严格遵守IIC协议，起始位S、从发送地址位SA、应答位A、数据data、应答位A、停止位P
注意数据位的构成是由构成

Co	D/C	0	0	0	0	0	0
X	X	0	0	0	0	0	0

1.如果Co位设置为逻辑"0"，则以下信息的传输将仅包含数据字节。
2.D/C#位决定下一个数据字节是作为命令还是数据。如果D/C#位设置为逻辑"0"，则将以下数据字节定义为命令。如果D/C#位被设置为逻辑"1"，则其将以下数据字节定义为将被存储在GDDRAM中的数据。GDDRAM列地址指针将在每次数据写入后自动增加1。
总结：0000，0000为发送指令格式，发送命令时地址为0x00，0100，0000为发送数据格式，为0x40而且其会递增，这也是书写代码的关键部分。

（2）I2C写入模式介绍

1.通过将SDA从高电平拉到低电平，同时SCL保持高电平，建立启动条件。
2.当应用停止条件时，写入模式将结束。停止条件也在下图中定义。停止条件是通过将"SDA"从低电平拉到高电平而"SCL"保持高电平来建立的。
在这里插入图片描述 3.确认位（A）将在接收到每个控制字节或数据字节后产生。
4.接收到一个字节的数据后，将产生一个确认信号（A），包括从机地址和R/W#位。确认信号的图示请参见下图。确认位定义为SDA线在确认相关时钟脉冲的高电平期间被下拉。

5.请注意，数据位的传输有一些限制。在每个SCL脉冲期间传输的数据位必须在时钟脉冲的“高”周期内保持稳定状态。图示见下图。除了在开始或停止条件，数据线可以切换只有当SCL为低。
在这里插入图片描述暂时对IIC寄存器配置不进行讲解，在OLED处详细讲解。

三、SSD1306图形显示数据RAM（GDDRAM）介绍

首先我用一段简单的话描述一下什么是页，什么是列，首先需要知道SSD1306有8个页，128列，每一页有8个小灯它的构成也就是88=64、128=128、构成64128的点阵OLED屏。
推荐看看这位大佬的视频大佬对硬件讲解非常细致，本人是参考了许多大佬的视频的：链接: 【【STM32入门教程-2024】第14集如何在OLED屏幕上挥毫】 https://www.bilibili.com/video/BV19u4y197df/?share_source=copy_web&vd_source=b25ae79b699fbc0a2f70ccb983f6b74a

竖向寻址方式（页）
GDDRAM是一种位映射的静态RAM，保存要存储的位模式。RAM的大小为128 x 64位，RAM分为八页，从PAGE0到PAGE7，用于单色128 x 64点阵显示，如下图所示。
在这里插入图片描述小结这也就是页的构成，页有8段而每一段是有8个点位的，如下图所示。而64个点位是由8页*8点构成。
页地址对应的是(B0-B7h）

横向寻址方式（列）
For example下图通过实例展示了列和页地址指针移动的方式：列起始地址设置为2，列结束地址设置为125，页起始地址设置为1，页结束地址设置为6;水平地址递增模式通过命令20h启用。在这种情况下，图形显示数据RAM列可访问范围是从第2列到第125列和仅从第1页到第6页。另外，列地址指针被设置为2，并且页地址指针被设置为1。完成数据的一个像素的读/写后，列地址自动增加1，以访问下一个RAM位置进行下一次读/写操作。每当第n列地址指针完成访问最后第n列125时，它被复位回第n列2，页面地址自动增加1。当结束页6和结束列125 RAM位置被访问时，页地址被重置回1，列地址被重置回2。
在这里插入图片描述列地址对应的是(00-7Fh）
小结：列地址是可以通过for循环递增的，不需要重新写下一列的地址然后设置对应状态。但是重新写列地址写对应状态也可以控制OLED，但是会非常冗长。

四、OLED简介

在这里插入图片描述

（1）原理图介绍

在这里插入图片描述在这张原理图中会发现几个比较关键的部分。
1.上拉电阻硬件已经帮你接好R6、R7
2.本人手上的OLED是下拉接的R11
3.所对应的地址为0x78，但是这张电路原理图并没有对时钟的介绍，所以应该是使用的SSD1306的内部时钟。
数据手册里面发现没有啥好讲的，直接开始讲解寄存器配置

五、寄存器配置

在这里插入图片描述将这张程序流程图一点点分析。
1.配置0XAE
这些单字节命令用于打开或关闭OLED面板显示。当显示器为ON时，通过Set Master Configuration命令选择的电路将被打开。当显示器为OFF时，这些电路将被关闭，并且段和公共输出分别处于VSS状态和高阻抗状态。这些命令将显示设置为以下两种状态之一：AEh：显示关闭；AFh：显示打开

2.配置0XD5：0X80
设置显示时钟分频比/振荡器频率。（A[3：0]显示时钟分频比）（A[7：4]振荡器频率）。首先要明白是将0XD5寄存器中写入数据0x80也就是1000，0000

A7	A6	A5	A4	A3	A2	A1	A0
1	0	0	0	0	0	0	0

首先低四位显示时钟分频比（D）（A[3：0]）设置分频比以从CLK生成DCLK（显示时钟）。分频比为1至16，复位值= 1。有关DCLK和CLK的详细关系，D代表时钟分频比。它由命令D5h A[3：0]设置。分频比的范围为1至16。0000也就对应着分频为1。
其次高四位，如果CLS引脚被拉高（也就是内部时钟源使能），则对作为CLK源的振荡器频率Fosc进行编程。4位值导致16种不同的频率设置，如下所示。默认设置为1000b，这也是为什么推荐0x80。(因为它用的就是默认值)

3.配置0XA8：0X3F
设置多路复用比率，此命令将默认的63多路复用模式切换到范围从16到63的任何多路复用比率。输出焊盘COM0～COM63将切换到相应的COM信号。0X3F=63

4.配置0XD3:0X00
设置显示偏移，这是一个双字节命令。第二个命令指定显示起始行到COM 0 ~ COM 63之一的映射（假设COM 0是显示起始行，则显示起始行寄存器等于0）。0x00对应的就是没有偏移。

5.配置0X40
设置显示起始行，从第0行开始显示

6.配置0XA1
设置段重映射，此逗号将更改显示数据列地址和段驱动程序之间的映射。它允许OLED模块设计的灵活性。

7.配置0XC8
设置COM输出扫描方向，此命令设置COM输出的扫描方向，使OLED模块设计具有布局灵活性。此外，发出此命令后，显示屏将显示。例如，如果在正常显示期间发送此命令，则图形屏幕将立即垂直翻转。

8.配置0XDA：0x12
设置COM引脚硬件配置，此命令设置COM信号引脚配置以匹配OLED面板硬件布局。下表显示了不同条件下的COM引脚配置，0x12=0001，0010。A[4]=1,A[5]=0。替代COM引脚配置（DAh A[4] =1）COM输出扫描方向：从COM63到COM0（C8h）禁用COM左/右重映射（DAh A[5] =0）
在这里插入图片描述
9.配置0X81：0XCF
设置BANK0的对比度控制，此命令设置显示器的对比度设置。该芯片具有从00h到FFh的256个对比度级。段输出电流随着对比度阶跃值的增加而增加。
设置其亮度为207。

10.配置0XD9：0xF1
设置预充期间，此命令用于设置预充电周期的持续时间。间隔以DCLK的数量计数，其中DCLK等于2个DCLK。

11.配置0XDB:0x30
此命令调整VCOMH调节器输出。

12.配置0XA4
整个显示器打开，A4h命令使能根据GDDRAM内容显示输出。如果发出A5h命令，则通过使用A4h命令，显示将恢复到GDDRAM内容。换句话说，A4h命令从整个显示“ON”阶段恢复显示。A5h命令强制整个显示器为“ON”，而不管显示数据RAM的内容。

13.配置0XA6
设置正常/反转显示（A6h/A7h），此命令将显示设置为正常或反转。在正常显示中，RAM数据1表示"ON"像素，而在反向显示中，RAM数据0表示"ON"像素。

14.配置0X8D：0X14
使能电荷泵调节器8Dh、14h

15.配置0XAF
开启显示

至此寄存器配置以及所对应的含义已经大致有所了解，下一步开始编写根据寄存器步骤以及数据手册指导编写代码。