【BPI-CanMV-K230D-Zero开发板体验】+电子时钟与片温检测实现

由于BPI-CanMV-K230D-Zero开发板并未配置相应的显示器件，为此需要自行为其配置显示器件。

为了与开发板的小巧身材相匹配，便选取了一款I2C接口的0.96寸单色OLED屏。

要驱动显示屏，通常有2种方式，一种是采用模拟的方式来驱动，另一种则通过硬件的方式来驱动。

鉴于厂家在例程方面提供了一个I2C应用的基本驱动框架，就利用该驱动框架来实现其显示功能。

例程所提供的驱动程序框架为：

from machine import FPIOA, I2C
# use hardware i2c
if HARD_I2C:
    fpioa = FPIOA()
    fpioa.set_function(11, FPIOA.IIC2_SCL)
    fpioa.set_function(12, FPIOA.IIC2_SDA)
    i2c=I2C(2, freq = 400 * 1000)
    print(i2c.scan())
else:
    # use soft i2c
    i2c=I2C(5, scl = 11, sda = 12, freq = 400 * 1000)
    print(i2c.scan())

# SSD1306 I2C address (common values: 0x3C or 0x3D)
OLED_I2C_ADDR = 0x3C

# Function to send a command to the SSD1306
def send_command(command):
    # 0x00 indicates we're sending a command (as opposed to data)
    i2c.writeto(OLED_I2C_ADDR, bytearray([0x00, command]))

# Function to send data (for pixel values) to the SSD1306
def send_data(data):
    # 0x40 indicates we're sending data (as opposed to a command)
    i2c.writeto(OLED_I2C_ADDR, bytearray([0x40] + data))

def send_data1(data):
    # 0x00 indicates we're sending data (as opposed to a command)
    i2c.writeto(OLED_I2C_ADDR, bytearray([0x40, data]))

# SSD1306 Initialization sequence (based on datasheet)
def oled_init():
    send_command(0xAE)  # Display OFF
    send_command(0xA8)  # Set MUX Ratio
    send_command(0x3F)  # 64MUX
    send_command(0xD3)  # Set display offset
    send_command(0x00)  # Offset = 0
    send_command(0x40)  # Set display start line to 0
    send_command(0xA1)  # Set segment re-map (A1 for reverse, A0 for normal)
    send_command(0xC8)  # Set COM output scan direction (C8 for reverse, C0 for normal)
    send_command(0xDA)  # Set COM pins hardware configuration
    send_command(0x12)  # Alternative COM pin config, disable left/right remap
    send_command(0x81)  # Set contrast control
    send_command(0x7F)  # Max contrast
    send_command(0xA4)  # Entire display ON, resume to RAM content display
    send_command(0xA6)  # Set Normal display (A6 for normal, A7 for inverse)
    send_command(0xD5)  # Set oscillator frequency
    send_command(0x80)  # Frequency
    send_command(0x8D)  # Enable charge pump regulator
    send_command(0x14)  # Enable charge pump
    send_command(0xAF)  # Display ON

# Function to clear the display (turn off all pixels)
def oled_clear():
    for page in range(0, 8):  # 8 pages in 64px tall screen
        send_command(0xB0 + page)  # Set page start address (0xB0 to 0xB7)
        send_command(0x00)  # Set low column address
        send_command(0x10)  # Set high column address
        send_data([0x00] * 128)

由程序可以得知，显示屏的引脚连接关系为：

SCL-------GPIO11

SDA------GPIO12

经程序运行，其测试效果如图1所示，说明它对显示屏的驱动有效。

图1 驱动测试

为在此基础上实现数据的显示功能，需为其配置字库及相应的显示函数。

其中字库的存储结构为：

F8X16=[

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,#0

0x00,0x00,0x00,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x33,0x30,0x00,0x00,0x00,#! 1

0x00,0x10,0x0C,0x06,0x10,0x0C,0x06,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,#" 2

... ...

}

由于这里采用的编程语言是Python，因此在程序设计时是会与C语言存在一定差别的，有些功能的实现甚至需要绕行来解决。

为进行显示位置的定位，所配置的函数为：

def OLED_Set_Pos(x, y):
    send_command(0xb0+y)
    send_command(((x&0xf0)>>4)|0x10)
    send_command(x&0x0f)

依托于该函数的支持，实现数字符号显示的函数为：

def OLED_ShowCharm(x,y,chr):
    c=chr
    OLED_Set_Pos(x,y)
    i=0
    for i in range(8):
        u=F8X16[c*16+i]
        send_data([u]*1)
    OLED_Set_Pos(x,y+1)
    i=0
    for i in range(8):
        u=F8X16[c*16+i+8]
        send_data([u]*1)

为在数据显示过程中，为能逐位的提取数值，所配置的函数为：

def  oled_pow( m,n):
    result=1
    while (n>0) :
        n=n-1
        result*=m
    return result

依托前面2个函数的支持，实现数值显示的函数为：

def OLED_ShowNum(x,y,num,len):
    enshow=0
    for t in range(len):
        temp=(num/oled_pow(10,len-t-1))%10
        if (enshow==0 & t<(len-1)):
            if(temp>0):
                 enshow=1
        OLED_ShowCharm(x+8*t,y,int(temp)+16)

至此，就可以在OLED屏上来实现数据信息了。

为使用RTC来实现电子时钟功能，需导入RTC和time，并对RTC进行实例化，其对应的程序为：

import time
from machine import RTC

# 实例化RTC
rtc = RTC()
# 获取当前时间
print(rtc.datetime())
# 设置当前时间
rtc.init((2025,6,28,2,23,59,0,0))

这样就有了实现电子时钟功能的基础，由于 RTC的计时值是以组元的方式来管理数据的，因此读取当前时间后，所显示内容的显示为：

(2025,6,28,2,23,59,0,0)

而这样的显示数据是无法直接拿来实现的，为此需要以如下的方式来提取时间值并予以显示：

z=rtc.datetime()
OLED_ShowNum(0,2,z[4],2)
OLED_ShowNum(24,2,z[5],2)
OLED_ShowNum(48,2,z[6],2)

至此，提供添加下面的循环处理就可为此电子时钟的计时功能:

# Initialize the OLED display
oled_init()
oled_clear()
OLED_ShowChar(16, 2, 26)
OLED_ShowChar(40, 2, 26)
while 1:
    z=rtc.datetime()
    OLED_ShowNum(0,2,z[4],2)
    OLED_ShowNum(24,2,z[5],2)
    OLED_ShowNum(48,2,z[6],2)
time.sleep(1)

经程序的运行，其显示效果如图2和图3所示。

图2整体显示效果

图3 详细显示效果

此外，在os和machine的情况下，还可以对片内温度进行检测，实现电子时钟与片温显示的主程序为：

import os
import machine

# Initialize the OLED display
oled_init()
oled_clear()
OLED_ShowChar(16, 2, 26)
OLED_ShowChar(40, 2, 26)
OLED_ShowChar(8, 4, 52)
OLED_ShowChar(16, 4, 29)
while True:
    os.exitpoint()
    z=rtc.datetime()
    OLED_ShowNum(0,2,z[4],2)
    OLED_ShowNum(24,2,z[5],2)
    OLED_ShowNum(48,2,z[6],2)
    temp = machine.temperature()
    OLED_ShowNum(24,4,temp,2)
time.sleep_ms(500)

在执行后，其显示效果如图4所示。

图4 显示效果

为便于字符串的显示，所配置的显示函数为：

def OLED_ShowString(x,y,chr):
    array1=bytearray(chr, 'utf-8')
    for value in array1:
        OLED_ShowChar(x,y,value-32)
        x+=8

由于系统配置的Python，没有提供获取字符内码的函数，为此是借助bytearray的特点来解决了这个问题。

在添加字符串显示功能后，其程序主程序为：

# Initialize the OLED display
oled_init()
oled_clear()
OLED_ShowChar(26, 3, 26)
OLED_ShowChar(50, 3, 26)
OLED_ShowChar(8, 5, 52)
OLED_ShowChar(16, 5, 29)
OLED_ShowString(5,0,"BPI-CanMV-K230D")

while True:
    os.exitpoint()
    z=rtc.datetime()
    OLED_ShowNum(10,3,z[4],2)
    OLED_ShowNum(34,3,z[5],2)
    OLED_ShowNum(58,3,z[6],2)
    temp = machine.temperature()
    OLED_ShowNum(24,5,temp,2)
    #print(f"Temp: {temp}")
time.sleep_ms(500)

经测试，其显示效果图5和图6所示，说明设计符号预期要求。

图5 整体显示效果

图6 显示效果

演示视频:

[]()