如何去实现一种基于IIC接口的OLED数据显示设计

一、实验要求

要求：
理解OLED屏显和汉字点阵编码原理，使用STM32F103的SPI或IIC接口实现以下功能：
1、显示自己的学号和姓名；
2、上下或左右的滑动显示长字符，比如“Hello，欢迎来到重庆交通大学物联网205实训室！”或者歌词、诗词。
二、OLED 原理和汉字点阵编码原理

1、OLED 原理

OLED是一种由有机分子薄片组成的固态设备，施加电力之后就能发光。OLED能让电子设备产生更明亮、更清晰的图像，其耗电量小于传统的发光二极管，也小于当今人们使用的液晶显示器。
在本文中，您将了解到OLED技术的工作原理，OLED有哪些类型，OLED同其他发光技术相比的优势与不足，以及OLED需要克服的一些问题。
类似于LED，OLED是一种固态半导体设备，其厚度为100-500纳米，比头发丝还要细200倍。OLED由两层或三层有机材料构成；依照最新的OLED设计，第三层可协助电子从阴极转移到发射层。本文主要涉及的是双层设计模型。
1 、OLED的结构
OLED由以下各部分组成：

OLED的工作原理是怎样的
基层–基层用来支撑整个OLED.
阳极–阳极在电流流过设备时消除电子。
有机层–有机层由有机物分子或有机聚合物构成。
导电层–该层由有机塑料分子构成，这些分子传输由阳极而来的“空穴”。可采用聚苯胺作为OLED的导电聚合物。
发射层–该层由有机塑料分子构成，这些分子传输从阴极而来的电子；发光过程在这一层进行。可采用聚芴作为发射层聚合物。
阴极–当设备内有电流流通时，阴极会将电子注入电路。
2 、OLED的制造
OLED生产过程中最重要的一环是将有机层敷涂到基层上。完成这一工作，有三种方法：
2.1 真空沉积或真空热蒸发
位于真空腔体内的有机物分子会被轻微加热，然后这些分子以薄膜的形式凝聚在温度较低的基层上。这一方法成本很高，但效率较低。
2.2 有机气相沉积
在一个低压热壁反应腔内，载气将蒸发的有机物分子运送到低温基层上，然后有机物分子会凝聚成薄膜状。使用载气能提高效率，并降低OLED的造价。
2.3 喷墨打印
利用喷墨技术可将OLED喷洒到基层上，就像打印时墨水被喷洒到纸张上那样。喷墨技术大大降低了OLED的生产成本，还能将OLED打印到表面积非常大的薄膜上，用以生产大型显示器，例如80英寸大屏幕电视或电子看板。
3、 OLED的发光过程
OLED发光的方式类似于LED，需经历一个称为电磷光的过程。
具体过程如下：
1、OLED设备的电池或电源会在OLED两端施加一个电压。
2、电流从阴极流向阳极，并经过有机层。
3、阴极向有机分子发射层输出电子。
4、阳极吸收从有机分子传导层传来的电子。（这可以视为阳极向传导层输出空穴，两者效果相等。
5、在发射层和传导层的交界处，电子会与空穴结合。
6、电子遇到空穴时，会填充空穴。
7、这一过程发生时，电子会以光子的形式释放能量。
8、OLED发光。
9、光的颜色取决于发射层有机物分子的类型。生产商会在同一片OLED上放置几种有机薄膜，这样就能构成彩色显示器。
10、光的亮度或强度取决于施加电流的大小。电流越大，光的亮度就越高。
2、汉字点阵编码原理

1、汉字点阵编码
在汉字的点阵字库中，每个字节的每个位都代表一个汉字的一个点，每个汉字都是由一个矩形的点阵组成，0 代表没有点，1 代表有点，将 0 和 1 分别用不同颜色画出，就形成了一个汉字，常用的点阵矩阵有 1212, 1414, 16*16 三 种字库。
字库根据字节所表示点的不同有分为横向矩阵和纵向矩阵，目前多数的字库都是横向矩阵的存储方式(用得最多的应该是早期 UCDOS 字库)，纵向矩阵一 般是因为有某些液晶是采用纵向扫描显示法，为了提高显示速度，于是便把字库 矩阵做成纵向，省得在显示时还要做矩阵转换。
2、OLED点阵显示
点阵屏像素按128列X64行组织，每一行128个像素单元的阴极是连接在一起，作为公共极（COM），每一列64个像素单元的阳极也连接在一起，作为一段（SEG）。行列交叉点上的LED就是一个显示单元，即一个像素。要点亮一个像素，只要在该像素所在列电极上加上正电压、行电极接地。同样，要驱动一整行图像，就需要同时把128列信号加载到列电极上，把该行行电极接地。该行显示时，其他63行均不能显示，其行电极应为高电平或悬空。
可见，整屏的显示，只能分时扫描进行，一行一行的显示，每次显示一行。行驱依次产生低电平扫描各行，列驱动读取显示数据依次加载到列电极上。扫描一行的时间称为行周期，完成一次全屏扫描，就叫做一帧。一般帧频大于60，人眼观察不到逐行显示。每行扫描显示用时叫占空比，占空比小，为达到相同的显示亮度，驱动电流就大。SSD1306段驱动最大电流为100uA，当整行128个像素全部点亮时，行电极就要流过12.8mA的电流。
三、使用STM32F103的IIC接口实现

1、STM32平台使用说明

1、按如下进行接线：

2、下载相关资料包资料包，解压后打开“3-STM32测试程序”文件夹，选择STM32F103RCT6单片机测试程序，如下图所示：

3、打开上述文件夹中的USER文件夹，选择如下文件程序OLED打开：

在后续步骤中进行更改实现本次实验要求。
2、字模软件下载及其设置

1、在如下链接中下载字模软件：

2、打开文件夹中的字模软件应用程序：

3、打开之后在设置中进行如下更改，以符合后面我们程序工程的要求：

更改之后点击确定即可。
3、实验步骤及其程序更改

1、在我们刚刚打开的OLED工程中，找到oledfont.h函数：

2、在其中对其进行修改，以符合我们的实验要求，这里先需要用到字模软件：
（将自己的名字，和“欢迎”两字生成字模）


3、将上面生成的字模复制粘贴到oledfont.h函数（最后面）中红框中的位置，因为我们先实现滚动显示 “欢迎 hello ”这一要求，所以先把名字那几行注释掉，后面要实现显示名字这一要求时再回来进行更改：

4、然后打开main.c函数，进行如下修改，修改主程序中原本要执行的内容，以及添加滚动函数（红框内为滚动函数）：

滚动函数如下：

          OLED_WR_Byte(0x2e,OLED_CMD);;//关滚动
          OLED_WR_Byte(0x2A,OLED_CMD);//29向右，2a向左
          OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);//A:空字节
          OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);//B:水平起始页
          OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);//C:水平滚动速度
          OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD);//D:水平结束页
          OLED_WR_Byte(0x01,OLED_CMD);//E:每次垂直滚动位移
          OLED_WR_Byte(0x2f,OLED_CMD);//开滚动  


修改之后的主函数：


#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "oled.h"
#include "bmp.h"


int main(void)
  {        u8 t;
                delay_init();                     //延时函数初始化          
                NVIC_Configuration();          //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级         LED_Init();                             //LED端口初始化
        //                delay_ms(8000);
                OLED_Init();                        //初始化OLED  
                OLED_Clear(0)          ;
       
                t=' ';


//          OLED_ShowString(4,3,"hello",16);
//          OLED_ShowCHinese(6,0,0);//欢
//          OLED_ShowCHinese(26,0,1);//迎
//          delay_ms(50000);
//          OLED_WR_Byte(0x2e,OLED_CMD);;//关滚动
//          OLED_WR_Byte(0x2A,OLED_CMD);//29向右，2a向左
//          OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);//A:空字节
//          OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);//B:水平起始页
//          OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);//C:水平滚动速度
//          OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD);//D:水平结束页
//          OLED_WR_Byte(0x01,OLED_CMD);//E:每次垂直滚动位移
//          OLED_WR_Byte(0x2f,OLED_CMD);//开滚动  
        while(1)
        {               
                OLED_ShowCHinese(6,0,0);//罗
                OLED_ShowCHinese(26,0,1);//建
                OLED_ShowCHinese(46,0,2);//勇
                OLED_ShowString(4,3,"631807030220",16);   
                t++;
                delay_ms(50000);
        }                 
}


5、我们在上述中先将main.c函数中的显示姓名和学号的函数先注释掉，先实现滚动显示“欢迎 hello”这一要求：

6、运行编译函数，发现没有错误，生成.hex文件：


7、将生成hex文件烧录进stm32板子中，OLED模块显示效果如下（实现左右和上下同时滚动显示）：

8、然后我们注释掉main.c中的滚动显示函数，实现显示姓名学号的函数：

9、编译之后无错，将生成的hex文件烧录到板子中，可以得到正确的显示结果：

四、总结

本次通过基于IIC接口的OLED数据显示实验，并学会了如何使用字模软件，以及了解了OLED 原理和汉字点阵编码原理，收获颇多。