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八、IIC通信和操作四角OLED显示屏

一、IIC协议介绍

　　（1）协议介绍

　　IIC（又称I2C，Inter-Integrated Circuit），即集成电路总线，是一种两线式串行总线，由PHILIPS公司开发，用于连接微控制器及其外围设备。多用于主机和从机在数据量不大且传输距离短的场合下的主从通信。I2C总线由数据线SDA和时钟线SCL构成通信线路，既可用于发送数据，也可接收数据，是一种半双工通信协议。总线上的主设备与从设备之间以字节(8位)为单位进行双向的数据传输。

　　（2）传输模式

标准模式：100K bit/s
快速模式：400K bit/s
高速模式：3.4M bit/s

　　（3）连接线路

　　（4）时序分析

空闲状态：IIC总线的SDA和SCL线同时处于高电平时。
起始信号S：SCL和SDA都处于高电平状态，此时SDA线从高电平跃变到低电平产生起始信号。

终止信号P：当SCL处于高电平，SDA处于低电平，SDA线从低电平跃变到高电平，产生终止信号。

应答信号：8位一字节数据传送完毕后，第九位为应答信号，0表示接收到应答，1表示无应答。

　　（5）代码编写模拟IIC，使用位带和SysTick滴答定时器延时函数

　　1.起始信号

 1 void IIC_Start(void)
 2 {
 3     sda_out();
 4     SCL=1;
 5     SDA=1;
 6     IIC_Delay_Us();//拉高SCL和SDA，维持5us
 7     SDA=0;
 8     IIC_Delay_Us();//拉低SDA，维持5us
 9     SCL=0;
10     IIC_Delay_Us();//拉低SCL，维持5us，等待数据发送或接收
11 }

　　2.终止信号

1 void IIC_Stop(void)
2 {
3     sda_out();
4     SCL=1;
5     SDA=0;
6     IIC_Delay_Us();//SCL高电平，SDA低电平,维持5us
7     SDA=1;
8     IIC_Delay_Us();//SDA电平拉高，维持5us
9 }

　　3.主机接收标志位

 1 u8 IIC_Check_ACK(void)
 2 {
 3     u8 ack;
 4     sda_in();
 5     SCL=0;
 6     IIC_Delay_Us();
 7     SCL=1;
 8     Delay_Us(2);//拉高后延时2us等待信号稳定
 9     if(SDA_STATE){//无应答
10         ack=NACK;
11     }else{//有应答
12         ack=ACK;
13     }
14     Delay_Us(2);
15     SCL=0;
16     return ack;
17 }

　　4.主机发送标志位

 1 void IIC_ACK(u8 ack)
 2 {
 3     sda_out();
 4     SCL=0;
 5     IIC_Delay_Us();//发送数据，SCL拉低，SDA信号变换
 6     if(ack==ACK){
 7         SDA=0;//变换SDA电平
 8         IIC_Delay_Us();
 9     }else{
10         SDA=1;//变换SDA电平
11         IIC_Delay_Us();
12     }
13     SCL=1;
14     IIC_Delay_Us();//拉高SCL将SDA数据发送出去
15     SCL=0;
16 }

　　5.主机发送一字节数据给从机

 1 void IIC_Send_Byte(u8 byte_data)
 2 {
 3     u8 i;
 4     sda_out();
 5     for(i=0;i<8;i++){
 6         SCL=0;
 7         IIC_Delay_Us();//拉低SCL等待SDA发送一位数据
 8         if(byte_data&0x80)//最高位为1
 9             SDA=1;
10         else
11             SDA=0;
12         IIC_Delay_Us();
13         
14         SCL=1;
15         IIC_Delay_Us();//拉高SCL将SDA的一位数据发送出去
16         
17         byte_data<<=1;  
18     }
19     SCL=0;
20     IIC_Delay_Us();//拉低SCL等待SDA发送一位数据
21 }

　　6.主机接收从机发送过来的一字节数据

 1 u8 IIC_Read_Byte(void)
 2 {
 3     sda_in();
 4     u8 temp,i;
 5     for(i=0;i<8;i++){
 6         SCL=0;
 7         IIC_Delay_Us();//拉低SCL等待接收数据
 8         SCL=1;
 9         Delay_Us(2);
10         temp<<=1;
11         if(SDA_STATE)
12             temp|=0x01;
13         Delay_Us(2);
14     }
15     SCL=0;
16     IIC_Delay_Us();//拉低SCL
17     return temp;
18 }

　　7.其他函数以及头文件

 1 void IIC_Init(void)
 2 {
 3     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
 4     
 5     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
 6     GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15;
 7     GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;//开漏输出
 8     GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
 9     GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
10     
11     Delay_Init();
12 }
13 
14 void IIC_Delay_Us(void)
15 {
16     Delay_Us(5);
17 }
18 
19 static void sda_out(void)
20 {
21     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
22     GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15;
23     GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;//开漏输出
24     GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
25     GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
26 }
27 
28 static void sda_in(void)
29 {
30     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
31     GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15;
32     GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//上拉输入
33     GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
34     GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
35 }
36 
37 //头文件
38 #ifndef __MY_IIC_H__
39 #define __MY_IIC_H__
40 #include "stm32f10x.h"
41 #include "delay.h"
42 #include "sys.h"
43 
44 #define SCL PBout(14)
45 #define SDA PBout(15)
46 
47 #define SDA_STATE PBin(15)
48 
49 #define ACK 0   //应答信号
50 #define NACK 1  //不应答信号
51 
52 //IIC初始化端口
53 void IIC_Init(void);
54 //IIC延时5us
55 void IIC_Delay_Us(void);
56 
57 static void sda_out(void);
58 static void sda_in(void);
59 
60 //IIC开始信号
61 void IIC_Start(void);
62 //结束信号
63 void IIC_Stop(void);
64 //主机应答从机
65 void IIC_ACK(u8 ack);
66 //从机应答主机
67 u8 IIC_Check_ACK(void);
68 //发送一个字节数据
69 void IIC_Send_Byte(u8 byte_data);
70 //接收一字节数据
71 u8 IIC_Read_Byte(void);
72 
73 #endif

二、OLED相关信息

显示分辨率128*64 点阵
IIC从地址0x78

　　发送完从机地址后发送一字节的控制字节，告诉IIC设备接下来是指令字节还是数据字节。Co=0，接下来的只包含数据字节。D/C=0，接下来写入的是命令字节。D/C=1，接下来写入的是数据字节。

　　写命令和写数据的程序如下：

　　1.写命令

 1 static void Write_Cmd(u8 cmd)
 2 {
 3     IIC_Start();
 4     IIC_Send_Byte(0x78);
 5     IIC_Check_ACK();//可能有误
 6     IIC_Send_Byte(0x00);
 7     IIC_Check_ACK();
 8     IIC_Send_Byte(cmd);
 9     IIC_Check_ACK();
10     IIC_Stop();
11 }

　　2.写数据

 1 static void Write_Data(u8 data)
 2 {
 3     IIC_Start();
 4     IIC_Send_Byte(0x78);
 5     IIC_Check_ACK();
 6     IIC_Send_Byte(0x40);
 7     IIC_Check_ACK();
 8     IIC_Send_Byte(data);
 9     IIC_Check_ACK();
10     IIC_Stop();
11 }

显存GDDRAM大小为128*64
每8COM组成一个Page，共有8Page，即64行
每一个COM中有128个Segment，即128列
通过设置COM与Page的映射关系，可以改变OLED的行刷新方向
通过设置SEG与Column的映射关系，可以改变OLED的列刷新方向
在一个Page中，数据刷新总是从低SEG刷新到高SEG，在一个SEG中，数据的低位在上，高位在下，即在一个SEG中数据总是从低COM刷新到高COM

　　3.命令解释Command

　　3.1 设置对比度

命令

数据

0x81

对比度(0~255) 0x00~0xFF

默认值为0x7F(127)

　　先发送命令字节0x81，然后设置对比度数据，实际是设置OLED的驱动电流，对比度设置越大，驱动电流越大，显示亮度就越高。

　　3.2 OLED显示跟随GDDRAM

命令

数据

0xA4：OLED显示跟随GDDRAM

0xA5：OLED显示固定，不跟随GDDRAM

默认值为0xA4

无

　　3.3 设置反色

命令

数据

0xA6：正常显示，即GDDRAM中1表示显示，0表示不显示

0xA7：反转显示，即GDDRAM中0表示显示，1表示不显示

默认值0xA6

无

　　3.4 开启/关闭显示

命令

数据

0xAE：关闭显示，进入睡眠模式

0xAF：开启显示

默认值0xAE

无

　　3.5 设置显示列地址

命令

数据

说明

0x00~0x0F：设置列地址的低四位，默认0x00

0x10~0x1F：设置列地址的高四位，默认0x10

无

此设置仅在页寻址模式下有效

两个设置共同决定显示列的起始地址

　　3.6 设置寻址模式

命令

数据

说明

0x20

0x00：行寻址模式

0x01：列寻址模式

0x02：页寻址模式

默认0x02

先发送0x20，然后发送寻址模式选择字节

页寻址模式

水平/行寻址模式

垂直/列寻址模式

　　3.7 设置列地址

命令

数据

说明

0x21

0~127，默认为0

0~127，默认为127

先发送0x21，然后发送两字节的数据用于设置列的起始地址和结束地址

仅在行/列寻址模式下有效

　　3.8 设置页地址

命令

数据

说明

0x22

0~7：默认0

0~7：默认7

先发送0x22，然后发送两字节的数据用于设置页的起始地址和结束地址

仅在行/列寻址模式下有效

　　3.9 设置页的起始地址

命令

说明

0xB0~00xB7

默认0xB0

用于设置页寻址模式下的页起始地址

　　3.10 设置显示开始行

命令

数据

0x40~0x7F对应0-63行

默认0x40

无

　　3.11 设置列对于Segment的映射

命令

说明

0xA0：Column0映射到Seg0

0xA1：Column127映射到Seg0

默认为0xA0

从左刷新数据还是从右刷新数据

　　3.12 设置通道数

命令

数据

0xA8

0x10~0x3F 对应15+1~63+1

默认为63

　　3.13 设置COM Driver的扫描方向

命令

说明

0xC0：从COM0扫描到COMN

0xC8：从COMN扫描到COM0

默认值0xC0

也就是从上往下扫描还是从下往上扫描

　　3.14 设置COM的偏移值，一般设置为0，保证屏幕的完整显示

命令

数据

0xD3

0~63

默认0

　　3.15 设置时钟分频比和时钟频率

命令

数据

0xDA

[3:0]：设置时钟分频比

[7:4]：设置时钟频率

0x12：128*64OLED

0x02：128*32OLED

　　3.16 预充电时间，保持0x22默认值即可

　　4.代码设置OLED初始化

 1 void Oled_Init(void)
 2 {
 3     IIC_Init();
 4     Delay_Ms(200);
 5     
 6     Write_Cmd(0xA8);//设置分辨率
 7     Write_Cmd(0x3F);//0x3f : 128*64  0x1f  128*32
 8     
 9     Write_Cmd(0xDA);//设置COM硬件引脚配置，适应分辨率
10     Write_Cmd(0x12);//0x12 : 0.96->128*64  0x02 : 0.91->128*32
11     
12     Write_Cmd(0xD3);//设置显示偏移
13     Write_Cmd(0x00);//默认无偏移
14     Write_Cmd(0x40);//设置显示开始0-63
15     Write_Cmd(0xA0);//段SEGMENT重映射对于IIC四角OLED要设置为0xA1
16     Write_Cmd(0x81);//对比度设置
17     Write_Cmd(0x7F);//亮度设置0x00-0xFF,数值越大亮度越大
18     Write_Cmd(0xA4);//输出遵循RAM内容，0x05输出忽略RAM内容
19     Write_Cmd(0xA6);//显示方式正常显示，0xA7反向显示,逆码，0点亮还是1点亮
20     Write_Cmd(0xD5);//设置显示时钟分频/振荡器频率
21     Write_Cmd(0xF0);//设置分辨率值
22     Write_Cmd(0x8D);//充电泵设置
23     Write_Cmd(0x14);//允许在显示开启的时候使用，0x10:不允许在开启前使用
24     Write_Cmd(0xAE);//显示关闭，0xAF显示开启
25     Write_Cmd(0x20);//设置内存地址模式 水平/垂直/页寻址(默认)
26     Write_Cmd(0x02);//水平0x00   垂直0x01    页寻址0x02
27     Write_Cmd(0xC0);//设置COM扫描方式0xC0上下反置左到右  0xC8正常右到左
28     Write_Cmd(0xB0);//为页寻址模式设置开启地址0-7
29     Write_Cmd(0x00);//设置低列地址
30     Write_Cmd(0x10);//设置高列地址
31     Write_Cmd(0x40);//设置显示开始行 0-63
32     Write_Cmd(0xD9);//设置预充电时期
33     Write_Cmd(0x22);//充电时间
34     Write_Cmd(0xDB);//设置取消选择级别
35     Write_Cmd(0x20);//默认0x20 0.77xvcc
36     Write_Cmd(0xAF);//显示开启
37     
38     Oled_Off();
39     Oled_Clear();
40     Oled_On();
41 }

　　5.开关显示屏代码

 1 void Oled_On(void)
 2 {
 3     Write_Cmd(0x8D);//操作充电泵
 4     Write_Cmd(0x14);//打开
 5     Write_Cmd(0xAF);
 6 }
 7 
 8 void Oled_Off(void)
 9 {
10     Write_Cmd(0x8D);
11     Write_Cmd(0x10);//关闭
12     Write_Cmd(0xAE);
13 }