S3c2440裸机-spi编程-3.gpio模拟spi驱动OLED

操作OLED，通过三条线(SCK、DO、CS)与OLED相连，这里没有DI是因为2440只会向OLED传数据而不用接收数据。

gpio_spi.c来实现gpio模拟spi，负责spi通讯。对于OLED，有专门的指令和数据格式，要传输的数据内容，在oled.c这一层来实现，负责组织数据。

因此，我们需要实现以上两个文件。

 

1.SPI初始化

新建一个gpio_spi.c文件，实现SPI初始化SPIInt()

 

1.1 GPIO init（pinmux管脚等配置）

上图J3为板子pin2pin到OLED的底座。

GPF1作为OLED片选引脚，设置为输出；
GPG4作为OLED的数据(Data)/命令(Command)选择引脚，设置为输出；
GPG5作为SPI的MISO，设置为输入（实际用不到）；
GPG6作为SPI的MOSI，设置为输出；
GPG7作为SPI的时钟CLK，设置为输出；

 

 

 根据gpio相关寄存器进行配置如下：用gpio配置成spi使用的各个引脚。

void SPIInit(void){
    /* 初始化引脚 */
    SPI_GPIO_Init();
}
static void SPI_GPIO_Init(void){
    /* GPF1 as OLED_CSn output */
    GPFCON &= ~(3<<(1*2));
    GPFCON |= (1<<(1*2));
    GPFDAT |= (1<<1);//取消OLED_CSn片选，pull up
   /* GPG2 FLASH_CSn output
    * GPG4 OLED_DC   output
    * GPG5 SPIMISO   input
    * GPG6 SPIMOSI   output
    * GPG7 SPICLK    output
    */
    GPGCON &= ~((3<<(2*2)) | (3<<(4*2)) | (3<<(5*2)) | (3<<(6*2)) | (3<<(7*2)));
    GPGCON |= ((1<<(2*2)) | (1<<(4*2)) | (1<<(6*2)) | (1<<(7*2)));
    GPGDAT |= (1<<2);//取消FLASH_CSn 片选，pull up
}

2.OLED初始化 

再新建一个oled.c文件，以实现初始化OLEDInit(),这里就对应power up sequence。

void OLEDInit(void){
    /* 向OLED发命令以初始化 */
    OLEDWriteCmd(0xAE); /*display off*/
    OLEDWriteCmd(0x00); /*set lower column address*/
    OLEDWriteCmd(0x10); /*set higher column address*/
    OLEDWriteCmd(0x40); /*set display start line*/
    OLEDWriteCmd(0xB0); /*set page address*/
    OLEDWriteCmd(0x81); /*contract control*/
    OLEDWriteCmd(0x66); /*128*/
    OLEDWriteCmd(0xA1); /*set segment remap*/
    OLEDWriteCmd(0xA6); /*normal / reverse*/
    OLEDWriteCmd(0xA8); /*multiplex ratio*/
    OLEDWriteCmd(0x3F); /*duty = 1/64*/
    OLEDWriteCmd(0xC8); /*Com scan direction*/
    OLEDWriteCmd(0xD3); /*set display offset*/
    OLEDWriteCmd(0x00);
    OLEDWriteCmd(0xD5); /*set osc division*/
    OLEDWriteCmd(0x80);
    OLEDWriteCmd(0xD9); /*set pre-charge period*/
    OLEDWriteCmd(0x1f);
    OLEDWriteCmd(0xDA); /*set COM pins*/
    OLEDWriteCmd(0x12);
    OLEDWriteCmd(0xdb); /*set vcomh*/
    OLEDWriteCmd(0x30);
    OLEDWriteCmd(0x8d); /*set charge pump enable*/
    OLEDWriteCmd(0x14);
}

D/C即数据(Data)/命令(Command)选择引脚，它为高电平时，OLED即认为收到的是数据；它为低电平时，OLED即认为收到的是命令。先设置为命令模式，再片选OLED，再传输命令，再恢复成原来的模式和取消片选。

2.1 实现OLED写功能

写命令和写数据：

static void OLEDWriteCmd(unsigned char cmd){
    OLED_Set_DC(0); /* command */
    OLED_Set_CS(0); /* select OLED */
    SPISendByte(cmd);
    OLED_Set_CS(1); /* de-select OLED */
    OLED_Set_DC(1); /*  gpio output default is pull up*/
}
static void OLEDWriteDat(unsigned char data){
    OLED_Set_DC(1); /* data*/
    OLED_Set_CS(0); /* select OLED */
SPISendByte(data);
OLED_Set_CS(1); /* de-select OLED */
}

命令模式和片选就是单纯的gpio操作，非常简单如下：

static void OLED_Set_DC(char val){
    if (val)
        GPGDAT |= (1<<4);
    else
        GPGDAT &= ~(1<<4);
}
static void OLED_Set_CS(char val){
    if (val)
        GPFDAT |= (1<<1);
    else
        GPFDAT &= ~(1<<1);
}

2.2 SPISendByte()

还剩下SPISendByte()函数，它属于SPI协议，放在gpio_spi.c里面：

void SPISendByte(unsigned char val){
    int i;
    for (i = 0; i < 8; i++){
        SPI_Set_CLK(0);
        SPI_Set_DO(val & 0x80);//MSB
        SPI_Set_CLK(1);
        val <<= 1;
    }
}
static void SPI_Set_CLK(char val){
    if (val)
        GPGDAT |= (1<<7);
    else
        GPGDAT &= ~(1<<7);
}
static void SPI_Set_DO(char val){
    if (val)
        GPGDAT |= (1<<6);
    else
        GPGDAT &= ~(1<<6);
}

发送数据要满足SPI的时序要求，参考前面的介绍：

 

SPISendByte是把一个byte数据从高位往低位依次发送到DO。spi配置模式0， 主控先设置CLK为低，由于是MSB, 先传送高位，然后CLK为高，在CLK这个上升沿,DO的数据被锁存，OLED就读取了一位数据。接着左移一位，传输下一位。通过SPI_Set_CLK()和SPI_Set_DO()配置SCK和DO的时序，用gpio模拟出了spi。至此，SPI初始化和OLED初始化就基本完成了，接下来就是OLED显示部分。

这里gpio模拟spi传送时主控没有加延时控制SCK的频率，那是由于jz2440本身cpu运行就很慢，这里不延时也是能满足该款外设的spi传输时序，如果cpu很快，那么需要控制spi时序。

3.驱动显示OLED

如何在OLED上显示一个字符？根据前面一节OLED面板的显示原理。代码实现如下：

static void OLEDSetPos(int page, int col){
    OLEDWriteCmd(0xB0 + page); /* page address */
    OLEDWriteCmd(col & 0xf);   /* Lower Column Start Address */
    OLEDWriteCmd(0x10 + (col >> 4));   /* Lower Higher Start Address */
}
/* page: 0-7
 * col : 0-127
 * 字符: 8x16象素
 */
void OLEDPutChar(int page, int col, char c){
    int i = 0;
    /* 得到字模 */
    const unsigned char *dots = oled_asc2_8x16[c - ' '];
    /* 发给OLED */
    OLEDSetPos(page, col);
    /* 发出8字节数据 */
    for (i = 0; i < 8; i++)
        OLEDWriteDat(dots[i]);
    OLEDSetPos(page+1, col);
    /* 发出8字节数据 */
    for (i = 0; i < 8; i++)
        OLEDWriteDat(dots[i+8]);
}
/* page: 0-7
 * col : 0-127
 * 字符: 8x16象素
 */
void OLEDPrint(int page, int col, char *str){
    int i = 0;
    while (str[i]){
        OLEDPutChar(page, col, str[i]);
        col += 8;
        if (col > 127) {
            col = 0;
            page += 2;
        }
        i++;
    }
}
static void OLEDSetPos(int page, int col){
    OLEDWriteCmd(0xB0 + page); /* page address */
    OLEDWriteCmd(col & 0xf);   /* Lower Column Start Address */
    OLEDWriteCmd(0x10 + (col >> 4));   /* Lower Higher Start Address */
}
static void OLEDClear(void){
    int page, i;
    for (page = 0; page < 8; page ++){
        OLEDSetPos(page, 0);
        for (i = 0; i < 128; i++)
            OLEDWriteDat(0);
    }
}

 完整代码如下：

/************************** gpio_spi.c ****************/
#include "s3c24xx.h"
/* 用GPIO模拟SPI */
static void SPI_GPIO_Init(void)
{
    /* GPF1 OLED_CSn output */
    GPFCON &= ~(3<<(1*2));
    GPFCON |= (1<<(1*2));
    GPFDAT |= (1<<1);

    /* GPG2 FLASH_CSn output
    * GPG4 OLED_DC   output
    * GPG5 SPIMISO   input
    * GPG6 SPIMOSI   output
    * GPG7 SPICLK    output
    */
    GPGCON &= ~((3<<(2*2)) | (3<<(4*2)) | (3<<(5*2)) | (3<<(6*2)) | (3<<(7*2)));
    GPGCON |= ((1<<(2*2)) | (1<<(4*2)) | (1<<(6*2)) | (1<<(7*2)));
    GPGDAT |= (1<<2);
}

static void SPI_Set_CLK(char val)
{
    if (val)
        GPGDAT |= (1<<7);
    else
        GPGDAT &= ~(1<<7);
}

static void SPI_Set_DO(char val)
{
    if (val)
        GPGDAT |= (1<<6);
    else
        GPGDAT &= ~(1<<6);
}

void SPISendByte(unsigned char val)
{
    int i;
    for (i = 0; i < 8; i++)
    {
        SPI_Set_CLK(0);
        SPI_Set_DO(val & 0x80);
        SPI_Set_CLK(1);
        val <<= 1;
    }
    
}

void SPIInit(void)
{
    /* 初始化引脚 */
    SPI_GPIO_Init();
}

/******************* oled.c****************/
#include "oledfont.h"
#include "gpio_spi.h"
#include "s3c24xx.h"
static void OLED_Set_DC(char val)
{
    if (val)
        GPGDAT |= (1<<4);
    else
        GPGDAT &= ~(1<<4);
}
static void OLED_Set_CS(char val)
{
    if (val)
        GPFDAT |= (1<<1);
    else
        GPFDAT &= ~(1<<1);
}
static void OLEDWriteCmd(unsigned char cmd)
{
    OLED_Set_DC(0); /* command */
    OLED_Set_CS(0); /* select OLED */

    SPISendByte(cmd);

    OLED_Set_CS(1); /* de-select OLED */
    OLED_Set_DC(1); /*  */
}
static void OLEDWriteDat(unsigned char dat)
{
    OLED_Set_DC(1); /* data */
    OLED_Set_CS(0); /* select OLED */

    SPISendByte(dat);

    OLED_Set_CS(1); /* de-select OLED */
    OLED_Set_DC(1); /*  */
}
static void OLEDSetPageAddrMode(void)
{
    OLEDWriteCmd(0x20);
    OLEDWriteCmd(0x02);
}
static void OLEDSetPos(int page, int col)
{
    OLEDWriteCmd(0xB0 + page); /* page address */

    OLEDWriteCmd(col & 0xf);   /* Lower Column Start Address */
    OLEDWriteCmd(0x10 + (col >> 4));   /* Lower Higher Start Address */
}
static void OLEDClear(void)
{
    int page, i;
    for (page = 0; page < 8; page ++)
    {
        OLEDSetPos(page, 0);
        for (i = 0; i < 128; i++)
            OLEDWriteDat(0);
    }
}
void OLEDInit(void)
{
    /* 向OLED发命令以初始化 */
    OLEDWriteCmd(0xAE); /*display off*/ 
    OLEDWriteCmd(0x00); /*set lower column address*/ 
    OLEDWriteCmd(0x10); /*set higher column address*/ 
    OLEDWriteCmd(0x40); /*set display start line*/ 
    OLEDWriteCmd(0xB0); /*set page address*/ 
    OLEDWriteCmd(0x81); /*contract control*/ 
    OLEDWriteCmd(0x66); /*128*/ 
    OLEDWriteCmd(0xA1); /*set segment remap*/ 
    OLEDWriteCmd(0xA6); /*normal / reverse*/ 
    OLEDWriteCmd(0xA8); /*multiplex ratio*/ 
    OLEDWriteCmd(0x3F); /*duty = 1/64*/ 
    OLEDWriteCmd(0xC8); /*Com scan direction*/ 
    OLEDWriteCmd(0xD3); /*set display offset*/ 
    OLEDWriteCmd(0x00); 
    OLEDWriteCmd(0xD5); /*set osc division*/ 
    OLEDWriteCmd(0x80); 
    OLEDWriteCmd(0xD9); /*set pre-charge period*/ 
    OLEDWriteCmd(0x1f); 
    OLEDWriteCmd(0xDA); /*set COM pins*/ 
    OLEDWriteCmd(0x12); 
    OLEDWriteCmd(0xdb); /*set vcomh*/ 
    OLEDWriteCmd(0x30); 
    OLEDWriteCmd(0x8d); /*set charge pump enable*/ 
    OLEDWriteCmd(0x14); 

    OLEDSetPageAddrMode();

    OLEDClear();
    
    OLEDWriteCmd(0xAF); /*display ON*/    
}

/* page: 0-7
 * col : 0-127
 * 字符: 8x16象素
 */
void OLEDPutChar(int page, int col, char c)
{
    int i = 0;
    /* 得到字模 */
    const unsigned char *dots = oled_asc2_8x16[c - ' '];

    /* 发给OLED */
    OLEDSetPos(page, col);
    /* 发出8字节数据 */
    for (i = 0; i < 8; i++)
        OLEDWriteDat(dots[i]);

    OLEDSetPos(page+1, col);
    /* 发出8字节数据 */
    for (i = 0; i < 8; i++)
        OLEDWriteDat(dots[i+8]);

}

/* page: 0-7
 * col : 0-127
 * 字符: 8x16象素
 */
void OLEDPrint(int page, int col, char *str)
{
    int i = 0;
    while (str[i])
    {
        OLEDPutChar(page, col, str[i]);
        col += 8;
        if (col > 127)
        {
            col = 0;
            page += 2;
        }
        i++;
    }
}