一个简单的HAL库STM32使用DMA+硬件IIC驱动0.96寸OLED的方法_dma方式使用oled

前言

自己在刚入坑嵌入式的时候，加入学校科协的一道免试题是开发一个简易的示波器，当时萌新不会做，中间又在准备比赛没时间，最近帮女朋友做课设需要做一个简易的交流电压表，而且终于有空做一下自己感兴趣的项目了，就想到了之前想做有没得做的一个简易示波器。

然后在开发示波器的时候自己写了一个画点的函数，后来发现画了的点只使用一小块屏幕，不刷新整屏，就会导致不同位置的点共同出现在屏幕上，后来我想到了整屏刷新的方式，后来又自己写了一个不使用DMA的方式驱动，发现帧率实在太低，没法用，就想到了用DMA的方式来刷屏。

在学习使用DMA的方式驱动OLED的时候上网查了查前人做过的教学发现不尽人意，中间也踩了很多坑，就想在这做一个简单易懂的教学，手把手教怎么从简单的CPU刷新部分屏幕转DMA推流刷整屏。

实践部分

说在前头，本篇文章仅限一些已经学会基础的使用CPU驱动OLED的同志们，接下来写的将以这为基础进行升级。
如果不会怎么驱动OLED的同志们可以去其他地方稍微搜一下怎么驱动0.96寸OLED，教学很多，写的也很好，我的代码在这篇文章的基础上加以改进的，本篇文章也将基于这个库来写

4针0.96寸OLED的HAL库代码（硬件I2C/全代码/stm32f1/CubeMX配置/包含有正负浮点数/100%一次点亮）

cubeMX配置

首先最简单的，按照一般的配置驱动OLED的屏幕

然后添加发送DMA请求

这里需要注意的是，如果只到上一步，生成的代码使用HAL_I2C_Mem_Write_DMA函数的时候会产生HAL_BUSY，然后只能刷一次屏，解决方法可以在代码中改状态，也可以像这样打开I2C event interrupt，这样在生成的代码中，HAL会自动产生I2C中断然后进入HAL的中断服务函数清除响应的一些标志，否则由于DMA是异步的，关闭I2C的常规中断导致发送完成后没有对发送结束进行处理，导致状态没有清空。

接下来就可以生成代码了

代码编写

第一步： 在OLED.h中定义屏幕的长和宽

#define OLED_WIDE    	8
#define	OLED_LENGTH 	128
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第二步： 在OLED.c中开辟一块显存，这里的显存是一个8位的8*128的二维数组，8位竖着放，与8行共同组成64个像素的宽，即y，128列代表着横着的128个像素，即x

uint8_t show_mem[OLED_WIDE][OLED_LENGTH];
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第三步： 重写OLED.c中的OLED_ShowChar函数
这里图片太大了就不放了，直接贴代码

void OLED_ShowChar(uint8_t x,uint8_t y,uint8_t chr,uint8_t Char_Size,uint8_t Color_Turn)
{
//	unsigned char c=0,i=0;
//		c=chr-' ';//得到偏移后的值
//		if(x>128-1){x=0;y=y+2;}
//		if(Char_Size ==16)
//		{
//			OLED_Set_Pos(x,y);
//			for(i=0;i<8;i++)
//				{
//				  if(Color_Turn)
//					  OLED_WR_DATA(~F8X16[c*16+i]);
//				  else
//					  OLED_WR_DATA(F8X16[c*16+i]);
//				}
//			OLED_Set_Pos(x,y+1);
//			for(i=0;i<8;i++)
//			    {
//				  if(Color_Turn)
//					  OLED_WR_DATA(~F8X16[c*16+i+8]);
//				  else
//					  OLED_WR_DATA(F8X16[c*16+i+8]);
//			    }

//			}
//	     else
//	     {
//				OLED_Set_Pos(x,y);
//				for(i=0;i<6;i++)
//			    {
//				  if(Color_Turn)
//					  OLED_WR_DATA(~F6x8[c][i]);
//				  else
//					  OLED_WR_DATA(F6x8[c][i]);
//			    }
//		  }
	unsigned char c=0,i=0;
	c = chr - ' ';//得到偏移后的值
	if(x>128-1)
	{
		x=0;
		y = y + 2;
	}
	if(Char_Size == 16)
	{
		for(i=0;i<8;i++)
		{
			if(Color_Turn)
				show_mem[y][x+i] = ~F8X16[c*16+i];
			else
				show_mem[y][x+i] = F8X16[c*16+i];
		}
		for(i=0;i<8;i++)
		{
			if(Color_Turn)
				show_mem[y+1][x+i] = ~F8X16[c*16+i+8];
			else
				show_mem[y+1][x+i] = F8X16[c*16+i+8];
		}
	}
	else
	{
		for(i=0;i<6;i++)
		{
			if(Color_Turn)
				show_mem[y][x+i] = ~F6x8[c][i];
			else
				show_mem[y][x+i] = F6x8[c][i];
		}
	}
}
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其中的注释部分是原来的显示代码，我重写的部分只是将原先发出去的数据存到显存的相应位置，暂时不发出去。并且删掉函数中设置光标的函数OLED_Set_Pos(x,y);
即：将 OLED_WR_DATA(F6x8[c][i]);改成show_mem[y][x+i] = F6x8[c][i];

而且我的OLED_ShowNum之类的函数均是基于该函数写的，因此这里只需修改OLED_ShowChar即可，若你的代码不是这样的，那么就需要按照类似的方法重写函数

第四步： 修改初始化数据，在屏幕初始化之后加上两个写向控制寄存器的数据0x20，0x00，可以将原来的页寻址模式修改成水平寻址模式（详情可见ssd1306数据手册）

uint8_t CMD_Data[]={
0xAE, 0x00, 0x10, 0x40, 0xB0, 0x81, 0xFF, 0xA1,0xA6, 0xA8, 0x3F,

0xC8, 0xD3, 0x00, 0xD5, 0x80, 0xD8, 0x05, 0xD9, 0xF1,0xDA, 0x12,
	
0xDB,0x30,0x8D,0x14, 0xAF,0x20,0x00};
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这里是oled初始化的指令数据数组，可以看见在倒数第三个0xAF（打开显示）的后面增加了两个数据0x20, 0x00。（需要注意的是，我这里修改了我使用的库的初始化数组，使其新增了几个初始化数据，根据测试，直接在原先的库后面加上0x20，0x00也可以达到同样的效果）

相应的OLED初始化函数也需要修改：

void OLED_Init(void)
{
	HAL_Delay(200);
	uint8_t i = 0;
	for(i=0; i<29; i++)
	{
		OLED_WR_CMD(CMD_Data[i]);
	}
}
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这次需要发送29个数据

第五步： 写刷新函数

void OLED_Refresh(void)
{
	refresh_flag = 1;
	HAL_I2C_Mem_Write_DMA(&hi2c1,0x78,0x40,I2C_MEMADD_SIZE_8BIT,(uint8_t *)show_mem,128*8);
}
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这里直接将1024个字节的数据全部推到屏幕上，需要注意的是DMA是异步的，在推数据的过程中CPU也可以执行其他的代码，这里的refresh_flag作用就是提供一个正在刷新的标志，而且这个标志不能在HAL_I2C_Mem_Write_DMA函数之后直接清除，否则CPU在清除该标志的时候DMA仍在发数据。有可能会导致接下来的显存刷新错误，导致显示错误

第六步 在main.c中添加刷新结束中断回调函数

void HAL_I2C_MemTxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c)
{
	uint8_t i,j;
	for(i = 0; i < OLED_WIDE; i++)
	{
		for(j = 0; j < OLED_LENGTH; j++)
		{
			show_mem[i][j] = 0;
		}
	}
	refresh_flag = 0;
}
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我这里添加在了USER CODE BEGIN 4的后面，理论上添加在哪个地方都可以。我这里的回调函数用于清空显存等待下一次刷新，并置发送结束的标志位

HAL的中断回调函数格式可以去这个文件夹下的.c文件中爬 （本来这里不想讲了，发现之前我写的文章居然没提，那我还是讲一下吧qwq）

接下来的部分不影响最终的结果，只是突然想到了讲一下0w0

比如这里我想看I2C的发送完成中断回调的函数格式就去stm32f4xx_hal_i2c.c文件中找，下滑找到类似这样的注释

例如我们这里需要写一个整块内存发送完成中断，那么就可以定义一个名为HAL_I2C_MemTxCpltCallback的函数。在HAL库刚生成的时候这个函数是弱定义，现在由用户定义了HAL库会自动调用这个函数，然后在这个文件中 ctrl+f 查找这个函数，找到该函数的弱定义

发现这个函数的入口参数应该是I2C_HandleTypeDef *hi2c，那么把这节函数复制粘贴到main.c中就得到了上面所定义的中断服务函数void HAL_I2C_MemTxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c)

测试代码

到这里为止铺垫部分终于完成啦！接下来就是使用
在main函数中调用初始化函数

	OLED_Init();
	OLED_Clear();
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然后再while中写一下测试用的函数

if(refresh_flag == 0)
{
	OLED_Showdecimal(0,0,V_value[1],1,2,12,0);
	OLED_ShowNum(50,0,adc_data[1],4,12,0);
	for(i = 0; i < ADC_BUFFER; i++)
		OLED_DrawPoint(i * 127.0f / 1024, -V_value[i] / 3.2 * 25 + 35);
	OLED_Refresh();
}
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首先判断正在发送标志是否为0，接着再刷新显存
我的OLED_ShowNum之类的函数均是基于OLED_ShowChar函数写的，因此只需修改OLED_ShowChar即可，若你的代码不是这样的，那么就需要按照上述类似的方法重写函数，否则这里会发生显示错误。具体是什么样的我也不知道
不知道的同志们可以先用OLED_ShowChar函数测试一下是否成功

结束语

这是现实效果，还没得测试帧率（视频中展示的速率感觉有点慢，实际没那么慢）成功的同志们可以自己测试一下帧率噢。（我的屏幕是坏掉的，显示起来会缺行，不要在意）

到这里为止，我中间踩过了很多坑，例如DMA只刷新一次、刷屏全部刷在第一行、DMA刷新刷到一半显存被清空之类的，这篇文章中提到的需要注意的点、一些米奇妙妙步骤其实都是我踩的坑，也希望给不知道怎么使用DMA刷屏幕的同志们一个简单上手的机会吧。

如果发现本篇文章有错漏的，欢迎指出，我会在后面进行修改
也欢迎一些复现不了的、有不同意见的、或者有更好更优雅的方案的同志们来和我交流 0v0