基于STM32的OLED显示屏接口设计

刘正翔

摘 要近年来，新兴的OLED技术以其优越的性能受到众多应用厂商的青睐。本文以STM32控制OLED显示屏为例，通过介绍模块硬件特性，阐述如何用STM32控制显示屏，并给出关键的读写驱动源码，对OLED驱动的应用者具有一定的借鉴意义。

【关键词】STM32 OLED 显示屏

近年来，一种新兴的有机发光二极管显示器OLED，以其优越的性能，在众多的显示屏器件中脱颖而出，广泛应用于商业领域和军事领域中。传统的小尺寸显示屏大多采用LCD液晶显示，虽然有较好的亮度和较低的功耗，但需要单独给背光才可清晰看清楚显示屏的数据信息，且液晶屏在黑位水平、对比度、厚度、视角、颜色均匀性等方面的性能，较之OLED性能相差甚远。

1 OLED屏硬件接口设计

为缩短研发周期，国内一些公司将OLED屏组装成模块并引出模块控制引脚。客户只要根据模块引脚即可控制OLED模块进行显示。经过比较，这里以广州星翼电子科技有限公司推出的ATK-0.96 OLED模块为例，介绍该显示模块屏与主控芯片的硬件接口电路设计。

该模块工作温度为-40～+70℃，内部自带升压电路，分辨率为128*64像素，采用SSD1306驱动芯片，仅需3.3V供电即可。该模块支持8位6800并口、8位8080并口、I2C总线、4线SPI总线等四种通信接口方式，通过背面两个焊点可设置模块接口方式：都为高电平时，为8位8080并口模式。模块出厂默认该模式。

本文即是采用默认的8080并口模式，通过排针与外部的STM32通信，使用到的引脚与LCD液晶模块大同小异：除了电源与接地引脚外，主要的引脚为CS片选信号；RW写入数据信号；RS读取数据信号；D[0-7]8位双向数据线信号；RST复位；DC数据或指令选择信号等。为了控制OLED模块只要先选择输入的是指令还是数据，然后设置片选引脚为低电平，设置写信号使能并将数据写到数据线上，即可进行数据的读写操作。

由于STM32的GPIO端口都是16位的，为了与模块连接，只要选择STM32其中一个PA端口（也可选择其他通用端口）中的5个通用引脚作为模块的控制信号线，再选择另一个PB端口的低8位通用引脚作为数据线与模块通信即可。这里选择PA端口用做控制信号，PB端口用作数据线。由于引脚连接较为简单，不再图示。具体是：PA0连DC脚，PA1连片选CS，PA2连RD脚，PA3连RW脚，PA4连RST脚。PB0-PB7连数据线D0-D7脚。

2 OLED模块的程序设计

2.1 初始化程序设计

OLED屏与液晶屏类似，在应用前都需要进行初始化。整个初始化工作为一系列显示控制芯片的设置工作，主要包括关闭显示、设置时钟分频因子、设置显示偏移、设置内存地址、行列起始地址等。每个显示模块厂商均提供该初始化源码，由于每个厂家提供的初始化源码不同，这里就不再详细阐述，读者可查看厂家说明书，直接参考源码即可。

2.2 读写数据/指令

进行显示屏模块的读写操作，实际上就是与模塊内的控制芯片进行通信。若进行写数据/指令，则设置DC为低电平选择指令线，拉低片选并设置RW上升沿，使得数据写入到显示模块中。数据写入显示模块即写入到显存与屏幕对应的位置。若进行读数据，则设置DC为高电平选择数据线。然后拉低片选并设置RD上升沿，使得数据锁存到数据线上，即可在引脚上可读取到数据。具体的时序图读者可参考厂家说明书。下面以向显示模块进行一次写操作的函数为例说明。

Void WR_Byte（）

{

RS_Set（）； //DC=1表示写数据

CS_Clr（）； //拉低片选

WR_Clr（）； //WR的上升沿开始写入数据

WR_Set（）；

CS_Set（）；

RS_Set（）；

}

若要向显示模块写入一个字节数据，则在写操作函数基础上送入数据即可。由于主控芯片的IO端口是16位的，因此需要屏蔽高8位，只送入低8位，以避免不必要的影响。因此向显示模块写入一个字节的源码只要添加下面这行代码即可：

GPIOB->ODR=（GPIOB->ODR&0xff00）|（x&0x00FF）；

读操作与写操作类似，这里就不详细阐述。

2.3 显存编码思路

输入OLED模块的数据之所以能显示到屏幕上，是因为内部有一个显存，该显存与模块屏幕上的像素点是一一对应的关系。只要把数据送到显存对应的地址上，就会按显存的地址显示到屏幕上。SSD1306的显存为128*64bit，分为8页，每页128个字节。可以把显存想象成一个屏幕，屏幕上的每个像素点就是显存的一个存储位置。现在考虑，若要画一个图形或汉字，是否直接写入字节就可以实现全部的情况？由于每次写入都是按字节写入的。也就是说，每次都必须写入8个像素点。若有一次写入时，8位像素点中，低2位的像素点刚好是相邻图形的一个组成部分，此时再写入完整一个字节，就会把原来的图形覆盖掉2个像素点。为解决该问题，最简单的解决方法是，先将该字节的8个位读取出来，按要求修改完写入的位，然后重新写入。该方法缺陷是，每次都要先读取，再写入，消耗了时间。另一种方法，新建一个128*8字节的二维数组GRAM[i][j]，修改时，直接在数据上修改，修改完一次性写到OLED的显存里。此思路虽然方便STM32对该模块的控制，但需要一定内存空间，因此对内存小的单片机可能就不太合适。

3 结论

本文阐述了OLED显示屏模块的结构、硬件电路设计及软件关键读写函数编写等。通过项目实践，对选用的显示模块应用可能遇到的问题进行总结，给出显示屏硬件接口电路，及其关键驱动源代码，对显示屏应用有一定的借鉴意义。

参考文献

[1]翁梦婷.OLED显示驱动控制电路的设计[D].浙江大学硕士学位论文，2016（01）.

[2]张洋，刘军.原子教你玩STM32（库函数版）第2版[M].北京：航空航天大学出版社，2015（11）.

[3]刘火良，杨森.STM32库开发实战指南[M].北京：机械工业出版社，2013（06）.

作者单位

福州职业技术学院 福建省福州市 350108