基于STM32的OLED顯示屏接口設計

劉正翔

摘 要近年來，新興的OLED技術以其優越的性能受到眾多應用廠商的青睞。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，并給出關鍵的讀寫驅動源碼，對OLED驅動的應用者具有一定的借鑒意義。

【關鍵詞】STM32 OLED 顯示屏

近年來，一種新興的有機發光二極管顯示器OLED，以其優越的性能，在眾多的顯示屏器件中脫穎而出，廣泛應用于商業領域和軍事領域中。傳統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，但需要單獨給背光才可清晰看清楚顯示屏的數據信息，且液晶屏在黑位水平、對比度、厚度、視角、顏色均勻性等方面的性能，較之OLED性能相差甚遠。

1 OLED屏硬件接口設計

為縮短研發周期，國內一些公司將OLED屏組裝成模塊并引出模塊控制引腳。客戶只要根據模塊引腳即可控制OLED模塊進行顯示。經過比較，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計。

該模塊工作溫度為-40～+70℃，內部自帶升壓電路，分辨率為128*64像素，采用SSD1306驅動芯片，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，通過背面兩個焊點可設置模塊接口方式：都為高電平時，為8位8080并口模式。模塊出廠默認該模式。

本文即是采用默認的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；RW寫入數據信號；RS讀取數據信號；D[0-7]8位雙向數據線信號；RST復位；DC數據或指令選擇信號等。為了控制OLED模塊只要先選擇輸入的是指令還是數據，然后設置片選引腳為低電平，設置寫信號使能并將數據寫到數據線上，即可進行數據的讀寫操作。

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PA端口（也可選擇其他通用端口）中的5個通用引腳作為模塊的控制信號線，再選擇另一個PB端口的低8位通用引腳作為數據線與模塊通信即可。這里選擇PA端口用做控制信號，PB端口用作數據線。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連數據線D0-D7腳。

2 OLED模塊的程序設計

2.1 初始化程序設計

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

2.2 讀寫數據/指令

進行顯示屏模塊的讀寫操作，實際上就是與模塊內的控制芯片進行通信。若進行寫數據/指令，則設置DC為低電平選擇指令線，拉低片選并設置RW上升沿，使得數據寫入到顯示模塊中。數據寫入顯示模塊即寫入到顯存與屏幕對應的位置。若進行讀數據，則設置DC為高電平選擇數據線。然后拉低片選并設置RD上升沿，使得數據鎖存到數據線上，即可在引腳上可讀取到數據。具體的時序圖讀者可參考廠家說明書。下面以向顯示模塊進行一次寫操作的函數為例說明。

Void WR_Byte（）

{

RS_Set（）； //DC=1表示寫數據

CS_Clr（）； //拉低片選

WR_Clr（）； //WR的上升沿開始寫入數據

WR_Set（）；

CS_Set（）；

RS_Set（）；

}

若要向顯示模塊寫入一個字節數據，則在寫操作函數基礎上送入數據即可。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字節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，這里就不詳細闡述。

2.3 顯存編碼思路

輸入OLED模塊的數據之所以能顯示到屏幕上，是因為內部有一個顯存，該顯存與模塊屏幕上的像素點是一一對應的關系。只要把數據送到顯存對應的地址上，就會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個字節。可以把顯存想象成一個屏幕，屏幕上的每個像素點就是顯存的一個存儲位置。現在考慮，若要畫一個圖形或漢字，是否直接寫入字節就可以實現全部的情況？由于每次寫入都是按字節寫入的。也就是說，每次都必須寫入8個像素點。若有一次寫入時，8位像素點中，低2位的像素點剛好是相鄰圖形的一個組成部分，此時再寫入完整一個字節，就會把原來的圖形覆蓋掉2個像素點。為解決該問題，最簡單的解決方法是，先將該字節的8個位讀取出來，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，消耗了時間。另一種方法，新建一個128*8字節的二維數組GRAM[i][j]，修改時，直接在數據上修改，修改完一次性寫到OLED的顯存里。此思路雖然方便STM32對該模塊的控制，但需要一定內存空間，因此對內存小的單片機可能就不太合適。

3 結論

本文闡述了OLED顯示屏模塊的結構、硬件電路設計及軟件關鍵讀寫函數編寫等。通過項目實踐，對選用的顯示模塊應用可能遇到的問題進行總結，給出顯示屏硬件接口電路，及其關鍵驅動源代碼，對顯示屏應用有一定的借鑒意義。

參考文獻

[1]翁夢婷.OLED顯示驅動控制電路的設計[D].浙江大學碩士學位論文，2016（01）.

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

[3]劉火良，楊森.STM32庫開發實戰指南[M].北京：機械工業出版社，2013（06）.

作者單位

福州職業技術學院 福建省福州市 350108