劉正翔

摘 要近年來，新興的OLED技術(shù)以其優(yōu)越的性能受到眾多應(yīng)用廠商的青睞。本文以STM32控制OLED顯示屏為例，通過介紹模塊硬件特性，闡述如何用STM32控制顯示屏，并給出關(guān)鍵的讀寫驅(qū)動(dòng)源碼，對(duì)OLED驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用者具有一定的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】STM32 OLED 顯示屏

近年來，一種新興的有機(jī)發(fā)光二極管顯示器OLED，以其優(yōu)越的性能，在眾多的顯示屏器件中脫穎而出，廣泛應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域和軍事領(lǐng)域中。傳統(tǒng)的小尺寸顯示屏大多采用LCD液晶顯示，雖然有較好的亮度和較低的功耗，但需要單獨(dú)給背光才可清晰看清楚顯示屏的數(shù)據(jù)信息，且液晶屏在黑位水平、對(duì)比度、厚度、視角、顏色均勻性等方面的性能，較之OLED性能相差甚遠(yuǎn)。

1 OLED屏硬件接口設(shè)計(jì)

為縮短研發(fā)周期，國內(nèi)一些公司將OLED屏組裝成模塊并引出模塊控制引腳。客戶只要根據(jù)模塊引腳即可控制OLED模塊進(jìn)行顯示。經(jīng)過比較，這里以廣州星翼電子科技有限公司推出的ATK-0.96 OLED模塊為例，介紹該顯示模塊屏與主控芯片的硬件接口電路設(shè)計(jì)。

該模塊工作溫度為-40～+70℃，內(nèi)部自帶升壓電路，分辨率為128*64像素，采用SSD1306驅(qū)動(dòng)芯片，僅需3.3V供電即可。該模塊支持8位6800并口、8位8080并口、I2C總線、4線SPI總線等四種通信接口方式，通過背面兩個(gè)焊點(diǎn)可設(shè)置模塊接口方式：都為高電平時(shí)，為8位8080并口模式。模塊出廠默認(rèn)該模式。

本文即是采用默認(rèn)的8080并口模式，通過排針與外部的STM32通信，使用到的引腳與LCD液晶模塊大同小異：除了電源與接地引腳外，主要的引腳為CS片選信號(hào)；RW寫入數(shù)據(jù)信號(hào)；RS讀取數(shù)據(jù)信號(hào)；D[0-7]8位雙向數(shù)據(jù)線信號(hào)；RST復(fù)位；DC數(shù)據(jù)或指令選擇信號(hào)等。為了控制OLED模塊只要先選擇輸入的是指令還是數(shù)據(jù)，然后設(shè)置片選引腳為低電平，設(shè)置寫信號(hào)使能并將數(shù)據(jù)寫到數(shù)據(jù)線上，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫操作。

由于STM32的GPIO端口都是16位的，為了與模塊連接，只要選擇STM32其中一個(gè)PA端口（也可選擇其他通用端口）中的5個(gè)通用引腳作為模塊的控制信號(hào)線，再選擇另一個(gè)PB端口的低8位通用引腳作為數(shù)據(jù)線與模塊通信即可。這里選擇PA端口用做控制信號(hào)，PB端口用作數(shù)據(jù)線。由于引腳連接較為簡單，不再圖示。具體是：PA0連DC腳，PA1連片選CS，PA2連RD腳，PA3連RW腳，PA4連RST腳。PB0-PB7連數(shù)據(jù)線D0-D7腳。

2 OLED模塊的程序設(shè)計(jì)

2.1 初始化程序設(shè)計(jì)

OLED屏與液晶屏類似，在應(yīng)用前都需要進(jìn)行初始化。整個(gè)初始化工作為一系列顯示控制芯片的設(shè)置工作，主要包括關(guān)閉顯示、設(shè)置時(shí)鐘分頻因子、設(shè)置顯示偏移、設(shè)置內(nèi)存地址、行列起始地址等。每個(gè)顯示模塊廠商均提供該初始化源碼，由于每個(gè)廠家提供的初始化源碼不同，這里就不再詳細(xì)闡述，讀者可查看廠家說明書，直接參考源碼即可。

2.2 讀寫數(shù)據(jù)/指令

進(jìn)行顯示屏模塊的讀寫操作，實(shí)際上就是與模塊內(nèi)的控制芯片進(jìn)行通信。若進(jìn)行寫數(shù)據(jù)/指令，則設(shè)置DC為低電平選擇指令線，拉低片選并設(shè)置RW上升沿，使得數(shù)據(jù)寫入到顯示模塊中。數(shù)據(jù)寫入顯示模塊即寫入到顯存與屏幕對(duì)應(yīng)的位置。若進(jìn)行讀數(shù)據(jù)，則設(shè)置DC為高電平選擇數(shù)據(jù)線。然后拉低片選并設(shè)置RD上升沿，使得數(shù)據(jù)鎖存到數(shù)據(jù)線上，即可在引腳上可讀取到數(shù)據(jù)。具體的時(shí)序圖讀者可參考廠家說明書。下面以向顯示模塊進(jìn)行一次寫操作的函數(shù)為例說明。

Void WR_Byte（）

{

RS_Set（）； //DC=1表示寫數(shù)據(jù)

CS_Clr（）； //拉低片選

WR_Clr（）； //WR的上升沿開始寫入數(shù)據(jù)

WR_Set（）；

CS_Set（）；

RS_Set（）；

}

若要向顯示模塊寫入一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，則在寫操作函數(shù)基礎(chǔ)上送入數(shù)據(jù)即可。由于主控芯片的IO端口是16位的，因此需要屏蔽高8位，只送入低8位，以避免不必要的影響。因此向顯示模塊寫入一個(gè)字節(jié)的源碼只要添加下面這行代碼即可：

GPIOB->ODR=（GPIOB->ODR&0xff00）|（x&0x00FF）；

讀操作與寫操作類似，這里就不詳細(xì)闡述。

2.3 顯存編碼思路

輸入OLED模塊的數(shù)據(jù)之所以能顯示到屏幕上，是因?yàn)閮?nèi)部有一個(gè)顯存，該顯存與模塊屏幕上的像素點(diǎn)是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。只要把數(shù)據(jù)送到顯存對(duì)應(yīng)的地址上，就會(huì)按顯存的地址顯示到屏幕上。SSD1306的顯存為128*64bit，分為8頁，每頁128個(gè)字節(jié)?？梢园扬@存想象成一個(gè)屏幕，屏幕上的每個(gè)像素點(diǎn)就是顯存的一個(gè)存儲(chǔ)位置?，F(xiàn)在考慮，若要畫一個(gè)圖形或漢字，是否直接寫入字節(jié)就可以實(shí)現(xiàn)全部的情況？由于每次寫入都是按字節(jié)寫入的。也就是說，每次都必須寫入8個(gè)像素點(diǎn)。若有一次寫入時(shí)，8位像素點(diǎn)中，低2位的像素點(diǎn)剛好是相鄰圖形的一個(gè)組成部分，此時(shí)再寫入完整一個(gè)字節(jié)，就會(huì)把原來的圖形覆蓋掉2個(gè)像素點(diǎn)。為解決該問題，最簡單的解決方法是，先將該字節(jié)的8個(gè)位讀取出來，按要求修改完寫入的位，然后重新寫入。該方法缺陷是，每次都要先讀取，再寫入，消耗了時(shí)間。另一種方法，新建一個(gè)128*8字節(jié)的二維數(shù)組GRAM[i][j]，修改時(shí)，直接在數(shù)據(jù)上修改，修改完一次性寫到OLED的顯存里。此思路雖然方便STM32對(duì)該模塊的控制，但需要一定內(nèi)存空間，因此對(duì)內(nèi)存小的單片機(jī)可能就不太合適。

3 結(jié)論

本文闡述了OLED顯示屏模塊的結(jié)構(gòu)、硬件電路設(shè)計(jì)及軟件關(guān)鍵讀寫函數(shù)編寫等。通過項(xiàng)目實(shí)踐，對(duì)選用的顯示模塊應(yīng)用可能遇到的問題進(jìn)行總結(jié)，給出顯示屏硬件接口電路，及其關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)源代碼，對(duì)顯示屏應(yīng)用有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1]翁夢(mèng)婷.OLED顯示驅(qū)動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)[D].浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文，2016（01）.

[2]張洋，劉軍.原子教你玩STM32（庫函數(shù)版）第2版[M].北京：航空航天大學(xué)出版社，2015（11）.

[3]劉火良，楊森.STM32庫開發(fā)實(shí)戰(zhàn)指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013（06）.

作者單位

福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 福建省福州市 350108