单片机模块——OLED模块（一）_单片机oled显示屏

学习目标：

提示：这里可以添加学习目标

例如：

• 掌握OLED显示原理
• （文章参考b站up主大明狐）

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学习内容：

在这里插入代码片

一、OLED显示原理
了解OLED屏幕，首先要了解屏幕可以控制的最小单元，他是一个有8个像素点组成的小竖棍，像素点的顺序从上向下依次是第0位到第7位，是不是很像学习单片机入门的时候学习的8位LED，
没错，小竖棍上的8个像素点，同样也是位0时熄灭，为1时点亮，给他不同的数值，就可以点亮相应的像素点，知道了这一点，就可以更进一步的了解屏幕的结构了
如果我把被赋予不同数值的小竖棍，一条一条并列起来，就得到了一个简单的图案，给小竖棍赋予不同的数值，就会排列出截然不同的图案

再回到12964屏幕，由128条小竖棍横向并排起来，就组成了屏幕的一行

然后，又由8行同样的小竖棍竖向排列起来，就组成了一个完整的屏幕
将图片按照一定的排列顺序，转换成数值的操作，叫做取模

将取模得到的数值赋给每一条小竖棍，就又得到了一幅完整的图片

这就是OLED屏幕显示图像的原理

二、OLED屏幕的指令
要点亮OLED屏幕，首先要做的是告诉屏幕，要开始工作了，以及需要做好那些准备，这个过程叫做屏幕的“初始化”，使用其他类型的屏幕，也要从这个步骤开始。
这些指令按照功能划分大致可以分为两大类：
第一类是对屏幕硬件的工作模式进行配置

第二类是对于屏幕显示进行控制的指令
比如让图像反色显示

或者让画面在屏幕上的上下和左右镜像反转

以及画面在水平方向和垂直方向的滚动、还有淡出、闪烁效果等等

三、显存与屏幕
前面提到，OLED12864显示屏是由8行、每行128根小竖棍组成
在OLED屏幕的控制芯片里，有一个用于图形数据显示的存储区域（GDDRAM），叫做显存

显存的每一位数据，可以跟屏幕上的像素点一一对应，我们给显存发送数值，屏幕上就会立即显示出对应的图像

因为显存和屏幕的关系是实时的

也就是显存里对应屏幕上的某个像素点的数值是1或0，则屏幕上对应的像素点就是点亮或熄灭的，所以我们通过使用编程语言的一些逻辑算法，对显存中的数据进行编辑，就实现了点亮屏幕，并且在屏幕上画画的目的

四、IIC协议

不同协议的屏幕，以上初始化内容可能不同，但最终都会作用在这两个向屏幕写入数据或指令的函数上，这个函数十分重要，之后所有对屏幕的控制指令，以及发送的图像数据，都离不开这个函数

五、OLED屏幕的控制函数
如果说以上两个函数是让单片机跟屏幕对话的，那么接下来的这些控制函数，就是可以让我们通过单片机跟屏幕交流的部分

首先介绍一个重磅的函数

要了解这个函数，先要回到屏幕和显存的结构上，前面提到过，显存里的数据，都是跟屏幕上的像素点是一一对应的，即数据的排列，也是128位为一行，共8行

为了便于查找定位显存里的数据，控制芯片里为这一千多个数据的地址，制定了几种排列规则，即几种地址排列的模式

首先说第一种模式，水平地址模式，设置指令为20、00，在这个模式下，数据是之字形排列，当数据地址超出屏幕有边界的时候，会自动下移一行，并在最左边显示出来，当排到最后一行的最后一列之后，会重新回到第一行的第一列

然后说一下第三种，页地址模式，设置指令为20、02，跟水平地址模式类似，这个模式下，数据水平排列，区别在于，当数据地址超出屏幕右边界的时候，会在同一行的最左边显示出来

最后说第二种模式，垂直地址模式，设置指令为20、01，这种模式下的数据，是以列为单位排列的，当数据排满某一行的8行之后，会右移一行，从第一行开始
当排到最后一列的最后一行之后，会重新回到第一列的第一行
因为屏幕在大多数使用中，都是横向使用，所以在这三种模式中，水平地址模式和页地址模式比较符合思考习惯，所以比较常用

知道了显存的结构和地址模式，再回到定位函数

这个函数是通过这三条控制指令来实现的，第一行是用来设置显示行的启始位置的，在显存地址中，第0行到第7行，是通过指令B0到B7来表示的，这里的B0就是指向第0行，通过加上参数y的数值0到7，就实现了对某一行的指定

接下来的指令，是用来指定起始列的地址的，通过加上参数x的数值0到127，来实现对0到127列的指定

指定高位的指令必须要有，否则就会在显示时依次发生错位

说完定位函数，接下来的这个OLED_Clear();函数也是使用频率非常高的一条函数

六、图案与字库

我们可以将类型和结构大小都相同的几组数据，放在同一个数组里面，起名为Xin[],然后通过数据排列的规律，找到每组数据的起点，然后提取需要的数量的数据，这个大数组，就是我们在控制显示屏时最常用到的，也是显示屏的驱动程序中非常重要的一个组成部分“字库”，通常建立一个字库文件来专门定义这些字库数组

下面再来介绍几个函数

七、点亮OLED屏幕的像素点
OLED12864显示屏是由8行每行128根小竖棍组成，之前尝试用直接赋值的方式，点亮一根小竖棍上的一个或几个像素点，这些像素点的亮灭，就组成了我们看到的文字和图片，我们要在屏幕上画画，其实也是对这些像素点的亮灭状态进行操作，然而依照画画的习惯，我们更希望通过，直接指定每个像素点的xy坐标，来实现图案的绘制，而不是一次操作8个像素点，于是就需要使用C语言中运算符来帮忙实现这个愿望

1、第一个是位操作运算符里的左移运算符

前面提到过，在小竖棍上的8个像素点，对应了显存中的8个位
点亮8个点从上至下依次是0x01、0x02、0x04、0x08、0x10、0x20、0x40、0x80

通过以为运算符可以不去记忆这些数值，只需要将第一个点的数值(0x01),向左移动需要的位数，空出来的位会自动被0补全，就可以得到需要的数值

列如指定第2位的点

指定第5位的点

示例：

2、新的问题来了，如果小竖棍上已经有被点亮的像素点，却需要再点亮另外一个，并且不会影响到已经点亮的像素点，要怎么办呢？
这就需要请另外一个运算符来帮忙了，他就是逻辑运算符的或运算

假设以点亮的点A为0000 0001（第0位），新点亮的点为0001 0000（第4位），那么将A和B进行或运算，得到0001 0001，第0位和第4位同时点亮

示例：

3、现在我们可以自由画一个点了，但是想要熄灭一个点，又该怎么办呢，接下来的逻辑运算符与运算就可以帮我们完成这个任务

4、不过新的疑问又出现了，移位运算智能做到对1进行移位，假如使用移位的方式来熄灭某一位上的点，就需要指定位为0，其余为为1的数值，于是最后一个帮手就有用武之地了
，他就是位运算符之一的按位取反运算符

将其与移位运算符配合

然后就可以将这个数值，使用到与运算中，从而实现将指定位置0的操作

示例：

八、刷新OLED屏幕上的显存
因为显存中的数据只能被写入，却不能读取出来进行二次修改，所以就需要我们在单片机的内存中，创建一个跟显存一样大的数组，先对数组中的数据进行操作，然后再将数组中编辑好的数据，一次性发送给显存，从而实现在屏幕上画画

创建的这个数组，作用相当于我们和显存之间的缓冲区

前者是依据显存的结构，按照8组，每组128个数据的形式，将数据存放在一个二维数组里，后者则是将整个屏幕显存中的1024个数据，存放进一个一维数组里面

只要每次执行完对缓冲数组的编辑，紧跟着执行一下刷新函数，就可以将编辑结果显示在屏幕上了，于是有了缓冲数组GRAM还有这个屏幕刷新函数OLED_Refresh(); 就为接下来在屏幕上画画做好了十分重要的准备工作，因为之后介绍的所有画画功能，都要通过这两个基础功能来让屏幕反馈给我们

（注意将图中j的变量类型改成unsigned int）

九、在OLED屏幕上画点
OLED12864显示屏，是由8行，每行128根小竖棍构成的，假如我们从屏幕上，单独取出第0列的小竖棍来看，每一根小竖棍都可以拆成第0位到第7位这八个点，如果将行号设成变量n，那么n的范围是0到7，于是每一行小竖棍的第0列上，第0位的点的序号，恰好都是8的n倍，定义一个变量m用来表示每根小竖棍上的八个点的位置。
可以看出像素点的y坐标0到63都可以表示成8*n+(0x01<<m)

得到在屏幕任意位置点亮一个像素点的函数

熄灭任意一点的函数

示例：