STM32F103 驱动SPI的OLED屏

STM32F103C8T6 最小系统开发板驱动SPI OLED屏

1. 硬件设计

1.1 最小系统开发板

STM32F103C8T6是一个基于ARM Cortex-M3内核的32位微控制器，适合用于各种嵌入式应用。最小系统开发板将包括STM32F103C8T6芯片、基本电源和调试接口。为了驱动SPI协议的OLED显示屏，需要连接以下引脚：

STM32F103C8T6 引脚	OLED屏引脚	描述
PA5	SCK	SPI时钟线
PA6	MISO	SPI数据输入线
PA7	MOSI	SPI数据输出线
PA4	CS	SPI片选线
GND	GND	地线
3.3V	VCC	电源线

1.2 SPI协议原理

SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通信协议，用于短距离的高速数据传输。它通过四根线进行通信：

1. SCK（Serial Clock）：时钟信号，由主设备提供。
2. MISO（Master In Slave Out）：主设备接收数据的线。
3. MOSI（Master Out Slave In）：主设备发送数据的线。
4. CS（Chip Select）：选择目标设备，通常低电平激活。

OLED屏通过SPI协议与STM32F103C8T6通信，主设备（STM32）通过这些引脚与屏幕交换数据，控制其显示内容。

2. 软件设计

2.1 开发环境

• 开发工具：STM32CubeMX、Keil uVision 5
• 下载工具：ST-Link V2（用于将程序烧录到STM32开发板）
• 固件库：STM32Cube HAL库

2.2 STM32CubeMX配置

1. 打开STM32CubeMX，选择STM32F103C8T6芯片。
2. 配置时钟、GPIO、SPI等外设：
   • 配置PA5为SPI时钟（SCK）。
   • 配置PA6为SPI数据输入（MISO）。
   • 配置PA7为SPI数据输出（MOSI）。
   • 配置PA4为SPI片选（CS）。
3. 生成代码并打开Keil uVision 5。

2.3 驱动OLED屏的步骤

2.3.1 初始化SPI

在main.c中，使用HAL库函数初始化SPI：

/* SPI初始化代码 */
SPI_HandleTypeDef hspi1;

void SPI_Init(void)
{
    hspi1.Instance = SPI1;
    hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;
    hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;
    hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;
    hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;
    hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;
    hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;
    hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_16;
    hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;
    hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;
    hspi1.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;
    hspi1.Init.CRCPolynomial = 10;
    HAL_SPI_Init(&hspi1);
}

2.3.2 OLED显示初始化

接下来，定义OLED屏幕的初始化命令并通过SPI发送。OLED通常使用128x64分辨率，初始化代码如下：

/* OLED屏初始化命令 */
void OLED_Init(void)
{
    OLED_SendCommand(0xAE);  // 关闭显示
    OLED_SendCommand(0xD5);  // 设置时钟分频
    OLED_SendCommand(0x80);  // 设置时钟分频值
    OLED_SendCommand(0xA8);  // 设置多重输出比
    OLED_SendCommand(0x3F);  // 设置输出比
    OLED_SendCommand(0xD3);  // 设置显示偏移
    OLED_SendCommand(0x00);  // 设置偏移值
    OLED_SendCommand(0x40);  // 设置显示开始行
    OLED_SendCommand(0xA1);  // 水平翻转
    OLED_SendCommand(0xC8);  // 垂直翻转
    OLED_SendCommand(0xDA);  // 设置COM引脚硬件配置
    OLED_SendCommand(0x12);  // 设置硬件配置值
    OLED_SendCommand(0x81);  // 设置对比度控制
    OLED_SendCommand(0x7F);  // 设置对比度值
    OLED_SendCommand(0xA4);  // 输出正常显示
    OLED_SendCommand(0xA6);  // 设置正常显示模式
    OLED_SendCommand(0xAF);  // 打开显示
}

2.3.3 发送命令和数据

为了通过SPI发送命令和数据，需要定义一个发送函数：

void OLED_SendCommand(uint8_t command)
{
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET);  // 选择OLED
    HAL_SPI_Transmit(&hspi1, &command, 1, HAL_MAX_DELAY);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);  // 取消选择
}

void OLED_SendData(uint8_t data)
{
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET);  // 选择OLED
    HAL_SPI_Transmit(&hspi1, &data, 1, HAL_MAX_DELAY);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);  // 取消选择
}

3. 示例代码

3.1 完整示例

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "main.h"

SPI_HandleTypeDef hspi1;

void SPI_Init(void);
void OLED_Init(void);
void OLED_SendCommand(uint8_t command);
void OLED_SendData(uint8_t data);

int main(void)
{
    HAL_Init();
    SPI_Init();
    OLED_Init();

    while (1)
    {
        OLED_SendData(0xFF);  // 发送数据以点亮OLED屏幕
        HAL_Delay(500);
        OLED_SendData(0x00);  // 发送数据以关闭OLED屏幕
        HAL_Delay(500);
    }
}

3.2 注释

1. SPI初始化：通过HAL_SPI_Init初始化SPI硬件，设置为主模式，数据传输位宽8位。
2. OLED初始化：配置OLED屏幕的各种参数，如时钟分频、显示偏移、输出比等。
3. 发送命令/数据：通过SPI总线发送命令或数据来控制OLED屏幕的显示内容。

4. 下载工具

使用ST-Link V2将程序烧录到STM32F103C8T6开发板。连接ST-Link V2与开发板的调试接口，然后通过Keil的下载功能将程序烧录到MCU。

5. 结语

本博客介绍了如何使用STM32F103C8T6最小系统开发板和HAL固件库，通过SPI协议驱动OLED显示屏。通过详细的硬件连接、SPI协议原理、软件设计和示例代码，您可以轻松实现基本的OLED显示功能。