【RA4M2设计挑战赛】基于IIC驱动OLED

*附件：RA4M2_IIC_OLED.zip

概述

在e2studio中创建新的工程并导入必要的文件，包括I2C驱动代码和SSD1306 OLED显示驱动代码。
配置RA4M2的I2C接口，使其作为I2C master进行通信。
初始化SSD1306 OLED显示驱动代码，并配置显示屏的物理地址和分辨率。
通过I2C驱动代码将数据写入SSD1306 OLED显示屏。
在e2studio中运行代码并检查显示屏是否正常显示数据。

注意：具体的代码细节可能因项目而异，请确保遵循厂商的数据手册和应用程序示例。

硬件准备

首先需要准备一个开发板，这里我准备的是芯片型号R7FAM2AD3CFP的开发板：

新建工程

工程模板

保存工程路径

芯片配置

本文中使用R7FA4M2AD3CFP来进行演示。

工程模板选择

时钟设置

开发板上的外部高速晶振为12M.

需要修改XTAL为12M。

IIC属性配置

查看手册，可以得知OLED的IIC地址为“b0111100” or “b0111101”，即0x3c或者0x3d。

在OLED的模块中，丝印上面写的地址是0x78(b0111 1000)或者0x7a(b0111 1010)，是因为加了一位RW位，因为一般只要发送数据让屏幕进行显示。

IIC配置

配置RA4M2的I2C接口，使其作为I2C master进行通信。

查看开发板原理图，对应的IIC为P408和P409。

点击Stacks->New Stack->Connectivity -> I2C Master(r_sci_i2c)。

设置IIC的配置，需要注意从机的地址，在stm32等程序中写的是0x78,但是这里的地址位数是7位，故需要右移一位，变成0x3c。

R_SCI_I2C_Open()函数原型

R_SCI_I2C_Open()函数为执行IIC初始化，开启配置如下所示。

/* Initialize the I2C module */
       err = R_SCI_I2C_Open(&g_i2c3_ctrl, &g_i2c3_cfg);
       /* Handle any errors. This function should be defined by the user. */
       assert(FSP_SUCCESS == err);

R_SCI_I2C_Write()函数原型

R_SCI_I2C_Write()函数是向IIC设备中写入数据，写入格式如下所示。

err = R_SCI_I2C_Write(&g_i2c_device_ctrl_1, &g_i2c_tx_buffer[0], I2C_BUFFER_SIZE_BYTES, false);
    assert(FSP_SUCCESS == err);

sci_i2c_master_callback()回调函数

对于数据是否发送完毕，可以查看是否获取到I2C_MASTER_EVENT_TX_COMPLETE字段。

/* Callback function */
i2c_master_event_t i2c_event = I2C_MASTER_EVENT_ABORTED;
void sci_i2c_master_callback(i2c_master_callback_args_t *p_args)
{
    i2c_event = I2C_MASTER_EVENT_ABORTED;
    if (NULL != p_args)
    {
        /* capture callback event for validating the i2c transfer event*/
        i2c_event = p_args->event;
    }
}

控制与发送数据

对于发送数据，可以使用R_SCI_I2C_Write()函数，对于是否发送完毕，可以判断I2C_MASTER_EVENT_TX_COMPLETE != i2c_event，并且引入超时机制。

向0x3c设备写命令0x00的IIC_Command指令。

/**********************************************
 IIC Write Command
**********************************************/
void Write_IIC_Command(unsigned char IIC_Command)
{

    uint8_t ii[2]={0x00,0x00};
    ii[1] = IIC_Command;



    err = R_SCI_I2C_Write(&g_i2c3_ctrl, ii, 0x02, true);
           assert(FSP_SUCCESS == err);
           /* Since there is nothing else to do, block until Callback triggers*/
           //while ((I2C_MASTER_EVENT_TX_COMPLETE != i2c_event) && timeout_ms)
           while ((I2C_MASTER_EVENT_TX_COMPLETE != i2c_event) && timeout_ms>0)
           {
               R_BSP_SoftwareDelay(100U, BSP_DELAY_UNITS_MICROSECONDS);
               timeout_ms--;
           }
           if (I2C_MASTER_EVENT_ABORTED == i2c_event)
           {
               __BKPT(0);
           }
           /* Read data back from the I2C slave */
           i2c_event = I2C_MASTER_EVENT_ABORTED;
           timeout_ms           = 100000;
}

IIC写数据

向0x3c设备写数据0x40的IIC_Data指令。

/**********************************************
// IIC Write Data
**********************************************/
void Write_IIC_Data(unsigned char IIC_Data)
{


    uint8_t ii[2]={0x40,0x00};
    ii[0] = 0x40;
    ii[1] = IIC_Data;
    err = R_SCI_I2C_Write(&g_i2c3_ctrl, ii, 0x02, true);
           assert(FSP_SUCCESS == err);
           /* Since there is nothing else to do, block until Callback triggers*/
           //while ((I2C_MASTER_EVENT_TX_COMPLETE != i2c_event) && timeout_ms)
           while ((I2C_MASTER_EVENT_TX_COMPLETE != i2c_event) && timeout_ms>0)
           {
               R_BSP_SoftwareDelay(100U, BSP_DELAY_UNITS_MICROSECONDS);
               timeout_ms--;
           }
           if (I2C_MASTER_EVENT_ABORTED == i2c_event)
           {
               __BKPT(0);
           }
           /* Read data back from the I2C slave */
           i2c_event = I2C_MASTER_EVENT_ABORTED;
           timeout_ms           = 100000;

}

驱动代码

若需要让OLED显示字符或者图片，需要添加驱动文件，添加方式如下。

主要需要添加如下四个文件。

oled.c:该文件包含控制OLED屏幕并与之通信的主要代码。具有初始化屏幕、绘制图形和文本以及更新显示的函数。

oled.h:这个头文件可以声明函数原型和任何在oled.c文件中使用的常量或变量。

bmp.h:该文件包含在OLED屏幕上呈现BMP图像文件的代码。

oledfont.h:这个文件包含在OLED屏幕上渲染自定义字体的代码，或者可能声明一个用于显示文本的字体表。

这四个文件附录在最后。

字符取模

由于单片机的flash比较吃紧，所以要显示汉字需要先进行取模。首先需要设置为字符模式。

取模软件设置。

设置完之后就可以取自己想要汉字的编码，输入完毕点击生成字模即可。

在oledfont.h中放入字库。

字体大小只有2个。

在hal_entry.c中添加显示

/* Initialize the I2C module */
    err = R_SCI_I2C_Open(&g_i2c3_ctrl, &g_i2c3_cfg);
    /* Handle any errors. This function should be defined by the user. */
    assert(FSP_SUCCESS == err);

    OLED_Init();            //初始化OLED
    OLED_Clear()    ;
    OLED_ShowCHinese(0,0,0);//记
    OLED_ShowCHinese(16,0,1);//帖

    OLED_ShowNum(0,2,2023,4,16);//显示ASCII字符的码值
    OLED_ShowCHinese(32,2,2);//中文字->年
    OLED_ShowNum(48,2,1,2,16);//显示ASCII字符的码值
    OLED_ShowCHinese(64,2,3);//中文字->月
    OLED_ShowNum(80,2,31,2,16);//显示ASCII字符的码值
    OLED_ShowCHinese(96,2,4);//中文字->日
    OLED_ShowString(0,4,"ZXY",12);
    OLED_ShowString(0,6,"RA4M2",16);

显示结果如下所示。

图片取模

设置为图形模式。

格式设置

选择需要打开的文件。

打开的文件必须为bmp文件。

选择生成字模。

图片数据放在bmp.h中。

显示图片

/* Initialize the I2C module */
    err = R_SCI_I2C_Open(&g_i2c3_ctrl, &g_i2c3_cfg);
    /* Handle any errors. This function should be defined by the user. */
    assert(FSP_SUCCESS == err);

    OLED_Init();            //初始化OLED
    OLED_Clear()    ;
    OLED_ShowCHinese(0,0,0);//记
    OLED_ShowCHinese(16,0,1);//帖

    OLED_ShowNum(0,2,2023,4,16);//显示ASCII字符的码值
    OLED_ShowCHinese(32,2,2);//中文字->年
    OLED_ShowNum(48,2,1,2,16);//显示ASCII字符的码值
    OLED_ShowCHinese(64,2,3);//中文字->月
    OLED_ShowNum(80,2,31,2,16);//显示ASCII字符的码值
    OLED_ShowCHinese(96,2,4);//中文字->日
    OLED_ShowString(0,4,"ZXY",12);
    OLED_ShowString(0,6,"RA4M2",16);

    /* Wait for minimum time required between transfers. */
    R_BSP_SoftwareDelay(2, BSP_DELAY_UNITS_SECONDS);
    OLED_Clear();
    OLED_DrawBMP(0,0,64,8,BMP1); //图片显示(图片显示慎用，生成的字表较大，会占用较多空间，FLASH空间8K以下慎用)

主程序

#include "hal_data.h"
#include "oled.h"
#include "bmp.h"
FSP_CPP_HEADER
void R_BSP_WarmStart(bsp_warm_start_event_t event);
FSP_CPP_FOOTER


/* Callback function */
i2c_master_event_t i2c_event = I2C_MASTER_EVENT_ABORTED;
void sci_i2c_master_callback(i2c_master_callback_args_t *p_args)
{
    i2c_event = I2C_MASTER_EVENT_ABORTED;
    if (NULL != p_args)
    {
        /* capture callback event for validating the i2c transfer event*/
        i2c_event = p_args->event;
    }
}

fsp_err_t err = FSP_SUCCESS;
uint32_t  timeout_ms = 100000;

/*******************************************************************************************************************//**
 * main() is generated by the RA Configuration editor and is used to generate threads if an RTOS is used.  This function
 * is called by main() when no RTOS is used.
 **********************************************************************************************************************/
void hal_entry(void)
{
    /* TODO: add your own code here */


    /* Initialize the I2C module */
    err = R_SCI_I2C_Open(&g_i2c3_ctrl, &g_i2c3_cfg);
    /* Handle any errors. This function should be defined by the user. */
    assert(FSP_SUCCESS == err);

    OLED_Init();            //初始化OLED
    OLED_Clear()    ;
    OLED_ShowCHinese(0,0,0);//记
    OLED_ShowCHinese(16,0,1);//帖

    OLED_ShowNum(0,2,2023,4,16);//显示ASCII字符的码值
    OLED_ShowCHinese(32,2,2);//中文字->年
    OLED_ShowNum(48,2,1,2,16);//显示ASCII字符的码值
    OLED_ShowCHinese(64,2,3);//中文字->月
    OLED_ShowNum(80,2,31,2,16);//显示ASCII字符的码值
    OLED_ShowCHinese(96,2,4);//中文字->日
    OLED_ShowString(0,4,"ZXY",12);
    OLED_ShowString(0,6,"RA4M2",16);

    /* Wait for minimum time required between transfers. */
    R_BSP_SoftwareDelay(2, BSP_DELAY_UNITS_SECONDS);
    OLED_Clear();
    OLED_DrawBMP(0,0,64,8,BMP1); //图片显示(图片显示慎用，生成的字表较大，会占用较多空间，FLASH空间8K以下慎用)



#if BSP_TZ_SECURE_BUILD
    /* Enter non-secure code */
    R_BSP_NonSecureEnter();
#endif
}

oled.c

/*
 * oled.c
 *
 *  Created on: 2023年1月31日
 *      Author: a8456
 */


//
//本程序只供学习使用，未经作者许可，不得用于其它任何用途
//记帖Q群:615061293
//B站视频：https://space.bilibili.com/26152390
//CSDN:https://blog.csdn.net/qq_24312945/
//  文 件 名   : main.c
//  版 本 号   : v2.0
//  作    者   : Evk123
//  生成日期   : 2014-0101
//  最近修改   :
//  功能描述   : 0.69寸OLED 接口演示例程(STM32F103ZE系列IIC)
//              说明:
//              ----------------------------------------------------------------
//              GND   电源地
//              VCC   接5V或3.3v电源
//              SCL   接PA5（SCL）
//              SDA   接PA7（SDA）
//              ----------------------------------------------------------------
//记帖Q群:615061293
//All rights reserved
//
#include "oled.h"
#include "stdlib.h"
#include "oledfont.h"

#include "hal_data.h"
extern fsp_err_t err;
extern int  timeout_ms;
extern  i2c_master_event_t i2c_event ;
//OLED的显存
//存放格式如下.
//[0]0 1 2 3 ... 127
//[1]0 1 2 3 ... 127
//[2]0 1 2 3 ... 127
//[3]0 1 2 3 ... 127
//[4]0 1 2 3 ... 127
//[5]0 1 2 3 ... 127
//[6]0 1 2 3 ... 127
//[7]0 1 2 3 ... 127

/**********************************************
 IIC Write Command
**********************************************/
void Write_IIC_Command(unsigned char IIC_Command)
{

    uint8_t ii[2]={0x00,0x00};
    ii[1] = IIC_Command;



    err = R_SCI_I2C_Write(&g_i2c3_ctrl, ii, 0x02, true);
           assert(FSP_SUCCESS == err);
           /* Since there is nothing else to do, block until Callback triggers*/
           //while ((I2C_MASTER_EVENT_TX_COMPLETE != i2c_event) && timeout_ms)
           while ((I2C_MASTER_EVENT_TX_COMPLETE != i2c_event) && timeout_ms>0)
           {
               R_BSP_SoftwareDelay(100U, BSP_DELAY_UNITS_MICROSECONDS);
               timeout_ms--;
           }
           if (I2C_MASTER_EVENT_ABORTED == i2c_event)
           {
               __BKPT(0);
           }
           /* Read data back from the I2C slave */
           i2c_event = I2C_MASTER_EVENT_ABORTED;
           timeout_ms           = 100000;
}

/**********************************************
// IIC Write Data
**********************************************/
void Write_IIC_Data(unsigned char IIC_Data)
{


    uint8_t ii[2]={0x40,0x00};
    ii[0] = 0x40;
    ii[1] = IIC_Data;
    err = R_SCI_I2C_Write(&g_i2c3_ctrl, ii, 0x02, true);
           assert(FSP_SUCCESS == err);
           /* Since there is nothing else to do, block until Callback triggers*/
           //while ((I2C_MASTER_EVENT_TX_COMPLETE != i2c_event) && timeout_ms)
           while ((I2C_MASTER_EVENT_TX_COMPLETE != i2c_event) && timeout_ms>0)
           {
               R_BSP_SoftwareDelay(100U, BSP_DELAY_UNITS_MICROSECONDS);
               timeout_ms--;
           }
           if (I2C_MASTER_EVENT_ABORTED == i2c_event)
           {
               __BKPT(0);
           }
           /* Read data back from the I2C slave */
           i2c_event = I2C_MASTER_EVENT_ABORTED;
           timeout_ms           = 100000;

}
void OLED_WR_Byte(unsigned dat,unsigned cmd)
{
    if(cmd)
            {

   Write_IIC_Data(dat);

        }
    else {
   Write_IIC_Command(dat);

    }


}


/********************************************
// fill_Picture
********************************************/
void fill_picture(unsigned char fill_Data)
{
    unsigned char m,n;
    for(m=0;m<8;m++)
    {
        OLED_WR_Byte(0xb0+m,0);     //page0-page1
        OLED_WR_Byte(0x00,0);       //low column start address
        OLED_WR_Byte(0x10,0);       //high column start address
        for(n=0;n<128;n++)
            {
                OLED_WR_Byte(fill_Data,1);
            }
    }
}


/***********************Delay****************************************/
void Delay_50ms(unsigned int Del_50ms)
{
    unsigned int m;
    for(;Del_50ms>0;Del_50ms--)
        for(m=6245;m>0;m--);
}

void Delay_1ms(unsigned int Del_1ms)
{
    unsigned char j;
    while(Del_1ms--)
    {
        for(j=0;j<123;j++);
    }
}

//坐标设置

    void OLED_Set_Pos(unsigned char x, unsigned char y)
{   OLED_WR_Byte(0xb0+y,OLED_CMD);
    OLED_WR_Byte(((x&0xf0)>>4)|0x10,OLED_CMD);
    OLED_WR_Byte((x&0x0f),OLED_CMD);
}
//开启OLED显示
void OLED_Display_On(void)
{
    OLED_WR_Byte(0X8D,OLED_CMD);  //SET DCDC命令
    OLED_WR_Byte(0X14,OLED_CMD);  //DCDC ON
    OLED_WR_Byte(0XAF,OLED_CMD);  //DISPLAY ON
}
//关闭OLED显示
void OLED_Display_Off(void)
{
    OLED_WR_Byte(0X8D,OLED_CMD);  //SET DCDC命令
    OLED_WR_Byte(0X10,OLED_CMD);  //DCDC OFF
    OLED_WR_Byte(0XAE,OLED_CMD);  //DISPLAY OFF
}
//清屏函数,清完屏,整个屏幕是黑色的!和没点亮一样!!!
void OLED_Clear(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(0,OLED_DATA);
    } //更新显示
}
void OLED_On(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(1,OLED_DATA);
    } //更新显示
}
//在指定位置显示一个字符,包括部分字符
//x:0~127
//y:0~63
//mode:0,反白显示;1,正常显示
//size:选择字体 16/12
void OLED_ShowChar(u8 x,u8 y,u8 chr,u8 Char_Size)
{
    unsigned char c=0,i=0;
        c=chr-' ';//得到偏移后的值
        if(x>Max_Column-1){x=0;y=y+2;}
        if(Char_Size ==16)
            {
            OLED_Set_Pos(x,y);
            for(i=0;i<8;i++)
            OLED_WR_Byte(F8X16[c*16+i],OLED_DATA);
            OLED_Set_Pos(x,y+1);
            for(i=0;i<8;i++)
            OLED_WR_Byte(F8X16[c*16+i+8],OLED_DATA);
            }
            else {
                OLED_Set_Pos(x,y);
                for(i=0;i<6;i++)
                OLED_WR_Byte(F6x8[c][i],OLED_DATA);

            }
}
//m^n函数
u32 oled_pow(u8 m,u8 n)
{
    u32 result=1;
    while(n--)result*=m;
    return result;
}
//显示2个数字
//x,y :起点坐标
//len :数字的位数
//size:字体大小
//mode:模式   0,填充模式;1,叠加模式
//num:数值(0~4294967295);
void OLED_ShowNum(u8 x,u8 y,u32 num,u8 len,u8 size2)
{
    u8 t,temp;
    u8 enshow=0;
    for(t=0;t<len;t++)
    {
        temp=(num/oled_pow(10,len-t-1))%10;
        if(enshow==0&&t<(len-1))
        {
            if(temp==0)
            {
                OLED_ShowChar(x+(size2/2)*t,y,' ',size2);
                continue;
            }else enshow=1;

        }
        OLED_ShowChar(x+(size2/2)*t,y,temp+'0',size2);
    }
}
//显示一个字符号串
void OLED_ShowString(u8 x,u8 y,u8 *chr,u8 Char_Size)
{
    unsigned char j=0;
    while (chr[j]!='\0')
    {       OLED_ShowChar(x,y,chr[j],Char_Size);
            x+=8;
        if(x>120){x=0;y+=2;}
            j++;
    }
}
//显示汉字
void OLED_ShowCHinese(u8 x,u8 y,u8 no)
{
    u8 t,adder=0;
    OLED_Set_Pos(x,y);
    for(t=0;t<16;t++)
        {
                OLED_WR_Byte(Hzk[2*no][t],OLED_DATA);
                adder+=1;
     }
        OLED_Set_Pos(x,y+1);
    for(t=0;t<16;t++)
            {
                OLED_WR_Byte(Hzk[2*no+1][t],OLED_DATA);
                adder+=1;
      }
}
/***********功能描述：显示显示BMP图片128×64起始点坐标(x,y),x的范围0～127，y为页的范围0～7*****************/
void OLED_DrawBMP(unsigned char x0, unsigned char y0,unsigned char x1, unsigned char y1,unsigned char BMP[])
{
 unsigned int j=0;
 unsigned char x,y;

  if(y1%8==0) y=y1/8;
  else y=y1/8+1;
    for(y=y0;y<y1;y++)
    {
        OLED_Set_Pos(x0,y);
    for(x=x0;x<x1;x++)
        {
            OLED_WR_Byte(BMP[j++],OLED_DATA);
        }
    }
}

//初始化SSD1306
void OLED_Init(void)
{

//    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
//
//
//    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);    //使能A端口时钟
//    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_7;
//    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;         //推挽输出
//    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//速度50MHz
//    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);    //初始化GPIOD3,6
//    GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_7);


//delay_ms(800);


    /* Wait for minimum time required between transfers. */
    R_BSP_SoftwareDelay(800, BSP_DELAY_UNITS_MICROSECONDS);

OLED_WR_Byte(0xAE,OLED_CMD);//--display off
    OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);//---set low column address
    OLED_WR_Byte(0x10,OLED_CMD);//---set high column address
    OLED_WR_Byte(0x40,OLED_CMD);//--set start line address
    OLED_WR_Byte(0xB0,OLED_CMD);//--set page address
    OLED_WR_Byte(0x81,OLED_CMD); // contract control
    OLED_WR_Byte(0xFF,OLED_CMD);//--128
    OLED_WR_Byte(0xA1,OLED_CMD);//set segment remap
    OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD);//--normal / reverse
    OLED_WR_Byte(0xA8,OLED_CMD);//--set multiplex ratio(1 to 64)
    OLED_WR_Byte(0x3F,OLED_CMD);//--1/32 duty
    OLED_WR_Byte(0xC8,OLED_CMD);//Com scan direction
    OLED_WR_Byte(0xD3,OLED_CMD);//-set display offset
    OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);//

    OLED_WR_Byte(0xD5,OLED_CMD);//set osc division
    OLED_WR_Byte(0x80,OLED_CMD);//

    OLED_WR_Byte(0xD8,OLED_CMD);//set area color mode off
    OLED_WR_Byte(0x05,OLED_CMD);//

    OLED_WR_Byte(0xD9,OLED_CMD);//Set Pre-Charge Period
    OLED_WR_Byte(0xF1,OLED_CMD);//

    OLED_WR_Byte(0xDA,OLED_CMD);//set com pin configuartion
    OLED_WR_Byte(0x12,OLED_CMD);//

    OLED_WR_Byte(0xDB,OLED_CMD);//set Vcomh
    OLED_WR_Byte(0x30,OLED_CMD);//

    OLED_WR_Byte(0x8D,OLED_CMD);//set charge pump enable
    OLED_WR_Byte(0x14,OLED_CMD);//

    OLED_WR_Byte(0xAF,OLED_CMD);//--turn on oled panel
}