單片機模塊——OLED模塊

在這里插入代碼片

一、OLED顯示原理
了解OLED屏幕，首先要了解屏幕可以控制的最小單元，他是一個有8個像素點組成的小豎棍，像素點的順序從上向下依次是第0位到第7位，是不是很像學習單片機入門的時候學習的8位LED，
沒錯，小豎棍上的8個像素點，同樣也是位0時熄滅，為1時點亮，給他不同的數值，就可以點亮相應的像素點，知道了這一點，就可以更進一步的了解屏幕的結構了

如果我把被賦予不同數值的小豎棍，一條一條并列起來，就得到了一個簡單的圖案，給小豎棍賦予不同的數值，就會排列出截然不同的圖案

再回到12964屏幕，由128條小豎棍橫向并排起來，就組成了屏幕的一行

然后，又由8行同樣的小豎棍豎向排列起來，就組成了一個完整的屏幕

將圖片按照一定的排列順序，轉換成數值的操作，叫做取模

將取模得到的數值賦給每一條小豎棍，就又得到了一幅完整的圖片

這就是OLED屏幕顯示圖像的原理

二、OLED屏幕的指令
要點亮OLED屏幕，首先要做的是告訴屏幕，要開始工作了，以及需要做好那些準備，這個過程叫做屏幕的“初始化”，使用其他類型的屏幕，也要從這個步驟開始。
這些指令按照功能劃分大致可以分為兩大類：
第一類是對屏幕硬件的工作模式進行配置

第二類是對于屏幕顯示進行控制的指令
比如讓圖像反色顯示

或者讓畫面在屏幕上的上下和左右鏡像反轉

以及畫面在水平方向和垂直方向的滾動、還有淡出、閃爍效果等等

三、顯存與屏幕
前面提到，OLED12864顯示屏是由8行、每行128根小豎棍組成
在OLED屏幕的控制芯片里，有一個用于圖形數據顯示的存儲區域（GDDRAM），叫做顯存

顯存的每一位數據，可以跟屏幕上的像素點一一對應，我們給顯存發送數值，屏幕上就會立即顯示出對應的圖像

因為顯存和屏幕的關系是實時的

也就是顯存里對應屏幕上的某個像素點的數值是1或0，則屏幕上對應的像素點就是點亮或熄滅的，所以我們通過使用編程語言的一些邏輯算法，對顯存中的數據進行編輯，就實現了點亮屏幕，并且在屏幕上畫畫的目的

四、IIC協議

不同協議的屏幕，以上初始化內容可能不同，但最終都會作用在這兩個向屏幕寫入數據或指令的函數上，這個函數十分重要，之后所有對屏幕的控制指令，以及發送的圖像數據，都離不開這個函數

五、OLED屏幕的控制函數
如果說以上兩個函數是讓單片機跟屏幕對話的，那么接下來的這些控制函數，就是可以讓我們通過單片機跟屏幕交流的部分

首先介紹一個重磅的函數

要了解這個函數，先要回到屏幕和顯存的結構上，前面提到過，顯存里的數據，都是跟屏幕上的像素點是一一對應的，即數據的排列，也是128位為一行，共8行

為了便于查找定位顯存里的數據，控制芯片里為這一千多個數據的地址，制定了幾種排列規則，即幾種地址排列的模式

首先說第一種模式，水平地址模式，設置指令為20、00，在這個模式下，數據是之字形排列，當數據地址超出屏幕有邊界的時候，會自動下移一行，并在最左邊顯示出來，當排到最后一行的最后一列之后，會重新回到第一行的第一列

然后說一下第三種，頁地址模式，設置指令為20、02，跟水平地址模式類似，這個模式下，數據水平排列，區別在于，當數據地址超出屏幕右邊界的時候，會在同一行的最左邊顯示出來

最后說第二種模式，垂直地址模式，設置指令為20、01，這種模式下的數據，是以列為單位排列的，當數據排滿某一行的8行之后，會右移一行，從第一行開始
當排到最后一列的最后一行之后，會重新回到第一列的第一行

因為屏幕在大多數使用中，都是橫向使用，所以在這三種模式中，水平地址模式和頁地址模式比較符合思考習慣，所以比較常用

知道了顯存的結構和地址模式，再回到定位函數

這個函數是通過這三條控制指令來實現的，第一行是用來設置顯示行的啟始位置的，在顯存地址中，第0行到第7行，是通過指令B0到B7來表示的，這里的B0就是指向第0行，通過加上參數y的數值0到7，就實現了對某一行的指定

接下來的指令，是用來指定起始列的地址的，通過加上參數x的數值0到127，來實現對0到127列的指定

指定高位的指令必須要有，否則就會在顯示時依次發生錯位

說完定位函數，接下來的這個OLED_Clear();函數也是使用頻率非常高的一條函數

六、圖案與字庫

我們可以將類型和結構大小都相同的幾組數據，放在同一個數組里面，起名為Xin[],然后通過數據排列的規律，找到每組數據的起點，然后提取需要的數量的數據，這個大數組，就是我們在控制顯示屏時最常用到的，也是顯示屏的驅動程序中非常重要的一個組成部分“字庫”，通常建立一個字庫文件來專門定義這些字庫數組

下面再來介紹幾個函數

七、點亮OLED屏幕的像素點
OLED12864顯示屏是由8行每行128根小豎棍組成，之前嘗試用直接賦值的方式，點亮一根小豎棍上的一個或幾個像素點，這些像素點的亮滅，就組成了我們看到的文字和圖片，我們要在屏幕上畫畫，其實也是對這些像素點的亮滅狀態進行操作，然而依照畫畫的習慣，我們更希望通過，直接指定每個像素點的xy坐標，來實現圖案的繪制，而不是一次操作8個像素點，于是就需要使用C語言中運算符來幫忙實現這個愿望

1、第一個是位操作運算符里的左移運算符

前面提到過，在小豎棍上的8個像素點，對應了顯存中的8個位
點亮8個點從上至下依次是0x01、0x02、0x04、0x08、0x10、0x20、0x40、0x80

通過以為運算符可以不去記憶這些數值，只需要將第一個點的數值(0x01),向左移動需要的位數，空出來的位會自動被0補全，就可以得到需要的數值

列如指定第2位的點

指定第5位的點

示例：

2、新的問題來了，如果小豎棍上已經有被點亮的像素點，卻需要再點亮另外一個，并且不會影響到已經點亮的像素點，要怎么辦呢？
這就需要請另外一個運算符來幫忙了，他就是邏輯運算符的或運算

假設以點亮的點A為0000 0001（第0位），新點亮的點為0001 0000（第4位），那么將A和B進行或運算，得到0001 0001，第0位和第4位同時點亮

示例：

3、現在我們可以自由畫一個點了，但是想要熄滅一個點，又該怎么辦呢，接下來的邏輯運算符與運算就可以幫我們完成這個任務

4、不過新的疑問又出現了，移位運算智能做到對1進行移位，假如使用移位的方式來熄滅某一位上的點，就需要指定位為0，其余為為1的數值，于是最后一個幫手就有用武之地了
，他就是位運算符之一的按位取反運算符

將其與移位運算符配合

然后就可以將這個數值，使用到與運算中，從而實現將指定位置0的操作

示例：

八、刷新OLED屏幕上的顯存
因為顯存中的數據只能被寫入，卻不能讀取出來進行二次修改，所以就需要我們在單片機的內存中，創建一個跟顯存一樣大的數組，先對數組中的數據進行操作，然后再將數組中編輯好的數據，一次性發送給顯存，從而實現在屏幕上畫畫

創建的這個數組，作用相當于我們和顯存之間的緩沖區

前者是依據顯存的結構，按照8組，每組128個數據的形式，將數據存放在一個二維數組里，后者則是將整個屏幕顯存中的1024個數據，存放進一個一維數組里面

只要每次執行完對緩沖數組的編輯，緊跟著執行一下刷新函數，就可以將編輯結果顯示在屏幕上了，于是有了緩沖數組GRAM還有這個屏幕刷新函數OLED_Refresh(); 就為接下來在屏幕上畫畫做好了十分重要的準備工作，因為之后介紹的所有畫畫功能，都要通過這兩個基礎功能來讓屏幕反饋給我們

（注意將圖中j的變量類型改成unsigned int）

九、在OLED屏幕上畫點
OLED12864顯示屏，是由8行，每行128根小豎棍構成的，假如我們從屏幕上，單獨取出第0列的小豎棍來看，每一根小豎棍都可以拆成第0位到第7位這八個點，如果將行號設成變量n，那么n的范圍是0到7，于是每一行小豎棍的第0列上，第0位的點的序號，恰好都是8的n倍，定義一個變量m用來表示每根小豎棍上的八個點的位置。
可以看出像素點的y坐標0到63都可以表示成8*n+(0x01<<m)

得到在屏幕任意位置點亮一個像素點的函數

熄滅任意一點的函數

示例：