SPI_OLED显示

嵌入式

SPI（串行外设接口）是一种广泛应用的全双工同步串行通信协议，通常用于微控制器与外部设备之间的高速数据传输。它采用主从架构，通过主设备生成时钟信号并控制数据流动，通过四条主要信号线（MOSI、MISO、SCLK和SS）实现全双工通信。数据传输通过时钟的上升或下降沿进行，且支持可配置的时钟极性（CPOL）和相位（CPHA），以适应不同设备的要求。尽管SPI的传输速度较高，且实现相对简单，但其缺点在于需要较多的引脚和短距离传输的限制，适合用于传感器、存储器、显示屏及其他外设的接口。整体来说，SPI因其速度和灵活性在嵌入式系统中得到了广泛应用。

全双工：全双工指的是通信的双方可以同时进行数据的发送和接收，彼此互不干扰。(也就是说需要至少两条线进行通信)

同步：指数据的传输是通过一个共同的时钟信号进行协调的。所有参与通信的设备都依赖于同一时钟信号来发送和接收数据。

串行通信： 数据通过一条数据线依次一位一位的发送。

发送设备和接收设备在同一时刻依据同一个时钟信号进行数据的采样和传输。

SPI 协议通信过程

  1. 主设备选择从设备：通过将对应从设备的 SS 线拉低，选中某个从设备进行通信。

  2. 时钟同步：主设备生成 SCLK，并在时钟上升沿或下降沿驱动数据。

  3. 数据传输：

    • 在时钟脉冲的作用下，主设备通过 MOSI 线发送数据，同时从设备通过 MISO 线发送数据。

    • 数据在时钟的上升沿或下降沿采样，具体依赖于时钟极性和相位设置。

  4. 完成通信：数据传输结束后，主设备将 SS 线拉高，终止对从设备的选择。

通信过程图

SPItongxinliucheng

MOSI: 主设备输出，从设备输入（接收）

MISO: 主设备输入（接收），从设备输出

SCLK: 主设备生成的时钟信号

SS(NSS): 选择从设备的的信号（当每次传输完成后，主设备拉高 SS 信号，结束通信）

OLED显示屏

本次示例屏采用的是中景园的 0.96 寸 OLED 显示屏 SSD1306 驱动带字库

如图所示

SPIOLED

右图中左侧六个引脚的为字库芯片

右图中右侧三个引脚的为线性稳压器

引脚说明

SPIyinjiaoshuom

GND：逻辑电路的接地端。必须连接到地。

VCC：OLED 的电源输入端。必须连接到电源。

CLK / SCL：串行时钟输入端。

MOSI / SDA：串行数据输入端。

DC：数据/命令控制引脚。当引脚拉高时，SDA输入作为显示数据处理；当引脚拉低时，SDA输入传递到命令寄存器。

CS1：OLED 芯片选择引脚；低电平使能，高电平禁止。

FSO：字库芯片的数据输出引脚。

CS2：字库芯片选择引脚；低电平使能，高电平禁止。

原理图

SPIyuanlitu

X096-2864KSWAG01：OLED 模块

8 * 2.54 ：8个引脚，引脚间距为 2.54

GT20L16S1Y：字库 IC

ME6206a33XG：线性稳压器

函数先根据你要展示的内容，去字库芯片中查找他的位置，然从指定位置中读出这些字，然后展示在 OLED 上

STC8H

引脚图

SPISTC8Hyinjiaotu

字库 IC 中地址计算方法，以 GB2313为例

SPIICziku

实现

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// 示例里的函数讲解

// 1.以写入 GB2313 字符集的汉字为例
// 以左上角为原点，显示：12864，带中文字库
OLED_Display_GB2312_string(0,0,"12864，带中文字库");

// 2.根据字库IC提供的计算方法算出该字符点阵在字库IC中的位置
u32 fontaddr=0;
void OLED_Display_GB2312_string(u8 x,u8 y,u8 *text) {
	u8 i=0;
	u8 addrHigh,addrMid,addrLow; 
	u8 fontbuf[32];
	while(text[i]>0x00)
	{
		if((text[i]>=0xb0)&&(text[i]<=0xf7)&&(text[i+1]>=0xa1))
		{
			//¹ú±ê¼òÌ壨GB2312£©ºº×ÖÔÚ¾§ÁªÑ¶×Ö¿âICÖеĵØÖ·ÓÉÒÔϹ«Ê½À´¼ÆË㣺
			//Address = ((MSB - 0xB0) * 94 + (LSB - 0xA1)+ 846)*32+ BaseAdd;BaseAdd=0
			//ÓÉÓÚµ£ÐÄ8λµ¥Æ¬»úÓг˷¨Òç³öÎÊÌ⣬ËùÒÔ·ÖÈý²¿È¡µØÖ·
			fontaddr=(text[i]-0xb0)*94;
			fontaddr+=(text[i+1]-0xa1)+846;
			fontaddr=fontaddr*32;
			
			addrHigh=(fontaddr&0xff0000)>>16;   //µØÖ·µÄ¸ß8λ,¹²24λ
			addrMid=(fontaddr&0xff00)>>8;       //µØÖ·µÄÖÐ8λ,¹²24λ
			addrLow=(fontaddr&0xff);            //µØÖ·µÄµÍ8λ,¹²24λ
			
			OLED_get_data_from_ROM(addrHigh,addrMid,addrLow,fontbuf,32);
			//È¡32¸ö×Ö½ÚµÄÊý¾Ý£¬´æµ½"fontbuf[32]"
			OLED_Display_16x16(x,y,fontbuf);
			//ÏÔʾºº×Öµ½LCDÉÏ£¬yΪҳµØÖ·£¬xΪÁеØÖ·£¬fontbuf[]ΪÊý¾Ý
			x+=16;
			i+=2;
    }
		else if((text[i]>=0xa1)&&(text[i]<=0xa3)&&(text[i+1]>=0xa1))
		{
			
			fontaddr=(text[i]-0xa1)*94;
			fontaddr+=(text[i+1]-0xa1);
			fontaddr=fontaddr*32;
			
			addrHigh=(fontaddr&0xff0000)>>16;
			addrMid=(fontaddr&0xff00)>>8;
			addrLow=(fontaddr&0xff);
			
			OLED_get_data_from_ROM(addrHigh,addrMid,addrLow,fontbuf,32);
			OLED_Display_16x16(x,y,fontbuf);
			x+=16;
			i+=2;
    }
		else if((text[i]>=0x20)&&(text[i]<=0x7e))
		{
			unsigned char fontbuf[16];
			fontaddr=(text[i]-0x20);
			fontaddr=(unsigned long)(fontaddr*16);
			fontaddr=(unsigned long)(fontaddr+0x3cf80);
			
			addrHigh=(fontaddr&0xff0000)>>16;
			addrMid=(fontaddr&0xff00)>>8;
			addrLow=fontaddr&0xff;
			
			OLED_get_data_from_ROM(addrHigh,addrMid,addrLow,fontbuf,16);
			OLED_Display_8x16(x,y,fontbuf);
			x+=8;
			i+=1;
    }
		else 
			i++;
  }
}

//向SSD1306写入一个字节。
//mode: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;	
    // 判断是命令（0）还是数据（1），将 DC 置 0/1
	if(cmd) { 
	  OLED_DC_Set(); // DC: 1
	}
	else {
	  OLED_DC_Clr(); // DC: 0	
	}	  
    // CS1 置 0，选择 OLED 芯片（SSD1306）
    // 表示要向 SSD1306 中写数据了
	OLED_CS_Clr(); 
	for(i=0;i<8;i++) { // 写一个字节	8 位		  
		OLED_SCL_Clr(); // 将 SCL(时钟) 置 0
		if(dat&0x80) { // 从高位开始，依次判断 0 / 1
		   OLED_SDA_Set(); // 1 就将 SDA  置 1
		}
		else {
		   OLED_SDA_Clr(); // 0 就将 SDA 置 0
		}
		OLED_SCL_Set(); // 将 SCL 值 1，也就是上升沿
		dat<<=1;   
	}				 		  
	OLED_CS_Set(); // 将 CS 置 1（不选择 OLED）
	OLED_DC_Set(); // 拉高作为数据  
}

// 从相关地址中：(计算出汉字在字库中的地址，然后将地址写入，然后从写入的地址中读出数据)
//（addrHigh：地址高字节,addrMid：地址中字节,addrLow：地址低字节）
// 中连续读出 DataLen 个字节的数据到 pbuff 的地址
// 连续读取
// 由于担心8位单片机有乘法溢出问题，所以分三部取地址
void OLED_get_data_from_ROM(u8 addrHigh,u8 addrMid,u8 addrLow,u8 *pbuff,u8 DataLen) {
	u8 i;
	OLED_ROM_CS_Clr();
    // 0x03 通常是“读取数据”的命令
    // 表示准备从指定的地址开始读取数据。
	Send_Command_to_ROM(0x03);
    //送指令到晶联讯字库IC
	Send_Command_to_ROM(addrHigh);
	Send_Command_to_ROM(addrMid);
	Send_Command_to_ROM(addrLow);
    // 从字库 IC 中读取出来 
	for(i=0;i<DataLen;i++) {
		*(pbuff+i)=Get_data_from_ROM();
  }
	OLED_ROM_CS_Set();
}

//从晶联讯字库IC中取汉字或字符数据（1个字节）
u8 Get_data_from_ROM(void) {
	u8 i,read=0;
	for(i=0;i<8;i++) {
		OLED_SCL_Clr();
		read<<=1;
        // OLED_READ_FS0: 字库芯片的数据输出引脚。
		if(OLED_READ_FS0) { 
			read++;
    }
		OLED_SCL_Set();
  }
	return read;
}

函数先根据你要展示的内容，去字库芯片中查找他的位置，然从指定位置中读出这些字，然后展示在 OLED 上

问题

一、SPI 和 UART 的区别

二、write 的代码也就是在控制数据点的高低，也没有显示的写入 OLED 的代码呀，为什么 OLED 可以保存并显示内容呢

在 OLED_WR_Byte() 函数中，虽然没有显式写入 SSD1306 内存的代码，但实际的数据传输是通过 SPI 或 I2C 接口的硬件控制实现的。

具体的写入过程

  1. 数据传输过程：
    每个字节通过 SDA 引脚按位传输。OLED_SDA_Set() 和 OLED_SDA_Clr() 控制数据线的电平状态（高或低），代表传输的每一位。每次时钟 OLED_SCL_Set() 上升沿时，SSD1306 会读取数据引脚上的电平，形成一个位数据。

  2. 命令或数据的区分：
    OLED_DC_Set() 和 OLED_DC_Clr() 用于区分当前传输的是数据还是命令。高电平表示数据，低电平表示命令。这决定了 SSD1306 如何处理接收到的信息。

  3. **芯片选择 (CS)**：
    OLED_CS_Clr() 拉低 CS 信号，告诉 SSD1306 开始通信。传输完成后，OLED_CS_Set() 结束通信。SSD1306 会根据传输的内容将数据存储到相应的显存地址中，并在下一个刷新周期内更新显示内容。

三、时钟极性*CKP/Clock Polarity）

四、时钟相位

SPI协议详解（图文并茂+超详细） - 知乎 (zhihu.com)