17.3 软件设计
软件设计我们依旧在之前的工程上面增加，首先在HARDWARE文件夹下新建一个OLED的文件夹。然后打开USER文件夹下的工程，新建一个oled.c的文件和oled.h的头文件，保存在OLED文件夹下，并将OLED文件夹加入头文件包含路径。
oled.c的代码，由于比较长，这里我们就不贴出来了，仅介绍几个比较重要的函数。首先是OLED_Init函数，该函数的结构比较简单，开始是对IO口的初始化，这里我们用了宏定义OLED_MODE来决定要设置的IO口，其他就是一些初始化序列了，我们按照厂家提供的资料来做就可以。最后要说明一点的是，因为OLED是无背光的，在初始化之后，我们把显存都清空了，所以我们在屏幕上是看不到任何内容的，跟没通电一个样，不要以为这就是初始化失败，要写入数据模块才会显示的。OLED_Init函数代码如下：
//初始化SSD1306
void OLED_Init(void)
{
RCC->APB2ENR|=1<<4; //使能PORTC时钟
RCC->APB2ENR|=1<<5; //使能PORTD时钟
RCC->APB2ENR|=1<<8; //使能PORTG时钟
GPIOD->CRL&=0XF0FF0FFF;//PD3,6推挽输出
GPIOD->CRL|=0X03003000;
GPIOD->ODR|=1<<3;
GPIOD->ODR|=1<<6;
#if OLED_MODE==1
GPIOC->CRL=0X33333333; //PC0~7 OUT
GPIOC->ODR|=0X00FF;
GPIOG->CRH&=0X000FFFFF;//PG13,14,15 OUT
GPIOG->CRH|=0X33300000;
GPIOG->ODR|=7<<13;
#else
GPIOC->CRL&=0XFFFFFF00; //PC0,1 OUT
GPIOC->CRL|=0X00000033;
GPIOC->ODR|=3<<0;
GPIOG->CRH&=0X0FFFFFFF;//RST
GPIOG->CRH|=0X30000000;
GPIOG->ODR|=1<<15;
#endif
OLED_RST=0; //复位
delay_ms(100);
OLED_RST=1;
OLED_WR_Byte(0xAE,OLED_CMD);//关闭显示
OLED_WR_Byte(0xD5,OLED_CMD);//设置时钟分频因子,震荡频率
OLED_WR_Byte(80,OLED_CMD); //[3:0],分频因子;[7:4],震荡频率
OLED_WR_Byte(0xA8,OLED_CMD);//设置驱动路数
OLED_WR_Byte(0X3F,OLED_CMD);//默认0X3F(1/64)
OLED_WR_Byte(0xD3,OLED_CMD);//设置显示偏移
OLED_WR_Byte(0X00,OLED_CMD);//默认为0
OLED_WR_Byte(0x40,OLED_CMD);//设置显示开始行 [5:0],行数.
OLED_WR_Byte(0x8D,OLED_CMD);//电荷泵设置
OLED_WR_Byte(0x14,OLED_CMD);//bit2，开启/关闭
OLED_WR_Byte(0x20,OLED_CMD);//设置内存地址模式
OLED_WR_Byte(0x02,OLED_CMD);
//[1:0],00，列地址模式;01，行地址模式;10,页地址模式;默认10;
OLED_WR_Byte(0xA1,OLED_CMD);//段重定义设置,bit0:0,0->0;1,0->127;
OLED_WR_Byte(0xC0,OLED_CMD);
//设置COM扫描方向;bit3:0,普通模式;1,重定义模式 COM[N-1]->COM0;N:驱动路数
OLED_WR_Byte(0xDA,OLED_CMD);//设置COM硬件引脚配置
OLED_WR_Byte(0x12,OLED_CMD);//[5:4]配置
OLED_WR_Byte(0x81,OLED_CMD);//对比度设置
OLED_WR_Byte(0xEF,OLED_CMD);//1~255;默认0X7F (亮度设置,越大越亮)
OLED_WR_Byte(0xD9,OLED_CMD);//设置预充电周期
OLED_WR_Byte(0xf1,OLED_CMD);//[3:0],PHASE 1;[7:4],PHASE 2;
OLED_WR_Byte(0xDB,OLED_CMD);//设置VCOMH 电压倍率
OLED_WR_Byte(0x30,OLED_CMD);//[6:4] 000,0.65*vcc;001,0.77*vcc;011,0.83*vcc;
OLED_WR_Byte(0xA4,OLED_CMD);//全局显示开启;bit0:1,开启;0,关闭;(白屏/黑屏)
OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD);//设置显示方式;bit0:1,反相显示;0,正常显示
OLED_WR_Byte(0xAF,OLED_CMD);//开启显示
OLED_Clear();
}
接着，要介绍的是OLED_Refresh_Gram函数。我们在STM32内部定义了一个块GRAM：u8 OLED_GRAM[128][8];此部分GRAM对应OLED模块上的GRAM。在操作的时候，我们只要修改STM32内部的GRAM就可以了，然后通过OLED_Refresh_Gram函数把GRAM一次刷新到OLED 的GRAM上。该函数代码如下：
//更新显存到LCD
void OLED_Refresh_Gram(void)
{
u8 i,n;
for(i=0;i<8;i++)
{
OLED_WR_Byte (0xb0+i,OLED_CMD); //设置页地址（0~7）
OLED_WR_Byte (0x00,OLED_CMD); //设置显示位置—列低地址
OLED_WR_Byte (0x10,OLED_CMD); //设置显示位置—列高地址
for(n=0;n<128;n++)OLED_WR_Byte(OLED_GRAM[n],OLED_DATA);
}
}
OLED_Refresh_Gram函数先设置页地址，然后写入列地址（也就是纵坐标），然后从0开始写入128个字节，写满该页，最后循环把8页的内容都写入，就实现了整个从STM32显存到OLED显存的拷贝。
OLED_Refresh_Gram函数还用到了一个外部函数，也就是我们接着要介绍的函数：OLED_WR_Byte，该函数直接和硬件相关，函数代码如下：
#if OLED_MODE==1
//向SSD1306写入一个字节。
//dat:要写入的数据/命令
//cmd:数据/命令标志 0,表示命令;1,表示数据;
void OLED_WR_Byte(u8 dat,u8 cmd)
{
DATAOUT(dat);
OLED_RS=cmd;
OLED_CS=0;
OLED_WR=0;
OLED_WR=1;
OLED_CS=1;
OLED_RS=1;
}
#else
//向SSD1306写入一个字节。
//dat:要写入的数据/命令
//cmd:数据/命令标志 0,表示命令;1,表示数据;
void OLED_WR_Byte(u8 dat,u8 cmd)
{
u8 i;
OLED_RS=cmd; //写命令
OLED_CS=0;
for(i=0;i<8;i++)
{
OLED_SCLK=0;
if(dat&0x80)OLED_SDIN=1;
else OLED_SDIN=0;
OLED_SCLK=1;
dat<<=1;
}
OLED_CS=1;
OLED_RS=1;
}
#endif
这里有2个一样的函数，通过宏定义OLED_MODE来决定使用哪一个。如果OLED_MODE=1，就定义为并口模式，选择第一个函数，而如果为0，则为4线串口模式，选择第二个函数。这两个函数输入参数均为2个：dat和cmd，dat为要写入的数据，cmd则表明该数据是命令还是数据。这两个函数的时序操作就是根据上面我们对8080接口以及4线SPI接口的时序来编写的。
OLED_GRAM[128][8]中的128代表列数（x坐标），而8代表的是页，每页又包含8行，总共64行（y坐标）。从高到低对应行数从小到大。比如，我们要在x=100，y=29这个点写入1，则可以用这个句子实现：
OLED_GRAM[100][4]|=1<<2；
一个通用的在点（x，y）置1表达式为：
OLED_GRAM[x][7-y/8]|=1<<(7-y%8)；
其中x的范围为：0~127；y的范围为：0~63。
因此，我们可以得出下一个将要介绍的函数：画点函数，void OLED_DrawPoint(u8 x，u8 y，u8 t)；函数代码如下：
void OLED_DrawPoint(u8 x,u8 y,u8 t)
{
u8 pos,bx,temp=0;
if(x>127||y>63)return;//超出范围了.
pos=7-y/8;
bx=y%8;
temp=1<<(7-bx);
if(t)OLED_GRAM[x][pos]|=temp;
else OLED_GRAM[x][pos]&=~temp;
}
该函数有3个参数，前两个是坐标，第三个t为要写入1还是0。该函数实现了我们在OLED模块上任意位置画点的功能。
在介绍完画点函数之后，我们介绍一下显示字符函数，OLED_ShowChar，在介绍之前，我们来介绍一下字符（ASCII字符集）是怎么显示在OLED模块上去的。要显示字符，我们先要有字符的点阵数据，ASCII常用的字符集总共有95个，从空格符开始，分别为： !"#$%&'()*+，-0123456789：;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~.
我们先要得到这个字符集的点阵数据，这里我们介绍一个款很好的字符提取软件：PCtoLCD2002完美版。该软件可以提供各种字符，包括汉字（字体和大小都可以自己设置）阵提取，且取模方式可以设置好几种，常用的取模方式，该软件都支持。该软件还支持图形模式，也就是用户可以自己定义图片的大小，然后画图，根据所画的图形再生成点阵数据，这功能在制作图标或图片的时候很有用。
该软件的界面如图17.3.1所示：
图17.3.1 PCtoLCD2002软件界面
然后我们选择设置，在设置里面设置取模方式如图17.3.2所示：
图17.3.2 设置取模方式
上图设置的取模方式，在右上角的取模说明里面有，即：从第一列开始向下每取8个点作为一个字节，如果最后不足8个点就补满8位。取模顺序是从高到低，即第一个点作为最高位。如*-------取为10000000。其实就是按如图17.3.3所示的这种方式：
图17.3.3 取模方式图解
从上到下，从左到右，高位在前。我们按这样的取模方式，然后把ASCII字符集按12*6大小和16*0大小取模出来（对应汉字大小为12*12和16*16，字符的只有汉字的一半大！），保存在oledfont.h里面，每个12*6的字符占用12个字节，每个16*8的字符占用16个字节。具体见oledfont.h部分代码（该部分我们不再这里列出来了，请大家参考光盘里面的代码）。
在知道了取模方式之后，我们就可以根据取模的方式来编写显示字符的代码了，这里我们针对以上取模方式的显示字符代码如下：
void OLED_ShowChar(u8 x,u8 y,u8 chr,u8 size,u8 mode)
{
u8 temp,t,t1;
u8 y0=y;
chr=chr-' ';//得到偏移后的值
for(t=0;t<size;t++)
{
if(size==12)temp=oled_asc2_1206[chr][t]; //调用1206字体
else temp=oled_asc2_1608[chr][t]; //调用1608字体
for(t1=0;t1<8;t1++)
{
if(temp&0x80)OLED_DrawPoint(x,y,mode);
else OLED_DrawPoint(x,y,!mode);
temp<<=1;
y++;
if((y-y0)==size)
{
y=y0;
x++;
break;
}
}
}
}
该函数为字符以及字符串显示的核心部分，函数中chr=chr-' ';这句是要得到在字符点阵数据里面的实际地址，因为我们的取模是从空格键开始的，例如oled_asc2_1206[0][0]，代表的是空格符开始的点阵码。在接下来的代码，我们也是按照从上到小，从左到右的取模方式来编写的，先得到最高位，然后判断是写1还是0，画点；接着读第二位，如此循环，直到一个字符的点阵全部取完为止。这其中涉及到列地址和行地址的自增，根据取模方式来理解，就不难了。
oled.c的内容就为大家介绍到这里，将oled.c保存，然后加入到HARDWARE组下。接下来我们在oled.h中输入如下代码：
#ifndef __OLED_H
#define __OLED_H
#include "sys.h"
#include "stdlib.h"
//OLED模式设置
//0:4线串行模式
//1:并行8080模式
#define OLED_MODE 1
//---------------------------OLED端口定义--------------------------
#define OLED_CS PDout(6)
#define OLED_RST PGout(15)
#define OLED_RS PDout(3)
#define OLED_WR PGout(14)
#define OLED_RD PGout(13)
//PC0~7,作为数据线
#define DATAOUT(x) GPIOC->ODR=(GPIOC->ODR&0xff00)|(x&0x00FF); //输出
//使用4线串行接口时使用
#define OLED_SCLK PCout(0)
#define OLED_SDIN PCout(1)
#define OLED_CMD 0 //写命令
#define OLED_DATA 1 //写数据
//OLED控制用函数
void OLED_WR_Byte(u8 dat,u8 cmd);
void OLED_Display_On(void);
void OLED_Display_Off(void);
void OLED_Refresh_Gram(void);
void OLED_Init(void);
void OLED_Clear(void);
void OLED_DrawPoint(u8 x,u8 y,u8 t);
void OLED_Fill(u8 x1,u8 y1,u8 x2,u8 y2,u8 dot);
void OLED_ShowChar(u8 x,u8 y,u8 chr,u8 size,u8 mode);
void OLED_ShowNum(u8 x,u8 y,u32 num,u8 len,u8 size);
void OLED_ShowString(u8 x,u8 y,const u8 *p);
#endif
该部分比较简单，OLED_MODE的定义也在这个文件里面，我们必须根据自己OLED模块BS0~2的设置（目前代码仅支持8080和4线SPI）来确定OLED_MODE的值。
保存好oled.h之后，我们就可以在主程序里面编写我们的应用层代码了，该部分代码如下：
int main(void)
{
u8 t;
Stm32_Clock_Init(9); //系统时钟设置
uart_init(72,9600); //串口初始化为9600
delay_init(72); //延时初始化
LED_Init(); //初始化与LED连接的硬件接口
OLED_Init(); //初始化液晶
OLED_ShowString(0,0, "0.96' OLED TEST");
OLED_ShowString(0,16,"ATOM@ALIENTEK");
OLED_ShowString(0,32,"2010/06/3");
OLED_ShowString(0,48,"ASCII:");
OLED_ShowString(63,48,"CODE:");
OLED_Refresh_Gram();
t=' ';
while(1)
{
OLED_ShowChar(48,48,t,16,1);//显示ASCII字符
OLED_Refresh_Gram();
t++;
if(t>'~')t=' ';
OLED_ShowNum(103,48,t,3,16);//显示ASCII字符的码值
delay_ms(300);
LED0=!LED0;
}
}
该部分代码用于在OLED上显示一些字符，然后从空格键开始不停的循环显示ASCII字符集，并显示该字符的ASCII值。注意在test.c文件里面包含oled.h头文件，同时把oled.c文件加入到HARDWARE组下，然后我们编译此工程，直到编译成功为止。
17.4 下载验证
将代码下载到战舰STM32后，可以看到DS0不停的闪烁，提示程序已经在运行了。同时可以看到OLED模块显示如图17.4.1所示：
图17.4.1 OLED显示效果
最后一行不停的显示ASCII字符以及其码值。通过这一章的学习，我们学会了ALIENTEK OLED模块的使用，在调试代码的时候，又多了一种显示信息的途径，在以后的程序编写中，大家可以好好利用。
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