Здравствуйте, уважаемые читатели. В своих разработках на
микроконтроллерах STM32, для вывода осмысленной информации, я
пользуюсь OLED дисплеями на чипе SSD1306. В последний раз пришел ко
мне 1,3" SPI модель по демократичной цене около 200руб. Первое, что
бросилось в глаза надпись SH1106 вместо SSD1306, поиск в интернете
прояснил, что это практически тоже самое, только оставлен
единственный страничный режим адресации, да и тот ограничен одной
строкой. Как с ним работать я и постараюсь объяснить вам в этой
публикации.
Где-то с год назад мне стало не хватать возможностей синей
пилюли (STM32F103) и была заказана китайская плата разработчика
STM32F407VE. Для отладки, часто, двух светодиодов не хватает,
поэтому в каждом проекте для вывода информации подключаю OLED
SSD1306 по шине I2C, в который влюбился еще со времен Arduino. Так
как графику я на него не вывожу, в основном числа и текст, а размер
готовых библиотек и их содержание поражал мое воображение, была
написана небольшая библиотечка, которую я немного адаптировал под
SH1106 и хочу поделится с вами процессом ее написания. Дисплей
приехал 7pin SPI:
Плата разработчика у меня такая, но ничего вам не помешает
подключить к другой, хоть на STM3F103, для чего HAL и был придуман
(разве не так ?):
Выберем в CubeMX наш STM32F407VE кристалл, обязательно включим
режим отладки, иначе потом перешивать придется через UART1. В Clock
Configuration выберем резонаторы 8MHz и зададим частоту работы
кристалла 168MHz от HSE. При желании можете сконфигурировать на
выход ножки PA6 и PA7, к которым подключены светодиоды D2 и D3
(загораются подачей лог 0) для контроля прохождения проблемных
точек кода:
На плате SPI1 выведен на колодку NRF24L01 и к нему у меня
подключен ESP-PSRAM64H, для дисплея остался SPI3. Выберем его
мастером на передачу в DMA режиме и активируем прерывания,
настройки будут такие :
Теперь настроим ножки управляющих сигналов DC
(данные/команда), RESET (аппаратный сброс) и CS
(выбор дисплея) :
Таблица соединений :
SH1106 STM32F407
- GND GND
- VDD 3V3
- SCK PC10
- SDA PC12
- RES PD0
- DC PC11
- CS PA15
Увеличим Heap и Stack в 2 раза и создадим проект для Atollic, и
выберем его запуск. Сразу создадим библиотеку, которую потом будем
подключать к своим проектам. В левом окне раскроем папку Src нашего
проекта и в меню выберем File->Source File, введем имя нашей
библиотеки spi1106.c аналогично создадим File->Header File с
именем spi1106.h. Последний перенесем из папки Src в Inc и откроем
для редактирования, между #define ic1306_H_ и #endif /* ic1306_H_
*/ определим короткие команды для управлением сигналами CD,
RESET и CS и функцию инициализации экрана:
#define SPI1106_H_#include "main.h"void sh1106Init (uint8_t contrast, uint8_t bright, uint8_t mirror);#define SH_Command HAL_GPIO_WritePin(DC_GPIO_Port, DC_Pin, GPIO_PIN_RESET)#define SH_Data HAL_GPIO_WritePin(DC_GPIO_Port, DC_Pin, GPIO_PIN_SET)#define SH_ResHi HAL_GPIO_WritePin(RES_GPIO_Port, RES_Pin, GPIO_PIN_SET)#define SH_ResLo HAL_GPIO_WritePin(RES_GPIO_Port, RES_Pin, GPIO_PIN_RESET)#define SH_CsHi HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, CS_Pin, GPIO_PIN_SET)#define SH_CsLo HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, CS_Pin, GPIO_PIN_RESET)#endif /* SPI1106_H_ */
В файле spi1106.c начнем создавать наши
функции, вначале подключим main.h, хэдер нашей
библиотеки и выбранного канала SPI дисплея:
#include "main.h"#include <spi1106.h>extern SPI_HandleTypeDef hspi3;
Напишем функции пересылки кода команды через SPI при помощи
библиотеки HAL:
void SH1106_WC (uint8_t comm){uint8_t temp[1];SH_Command;SH_CsLo;temp[0]=comm;HAL_SPI_Transmit(&hspi3,&temp,1,1);SH_CsHi;}
Функция инициализации с минимальным набором команд:
void sh1106Init (uint8_t contrast, uint8_t bright,uint8_t mirror){SH_ResLo;HAL_Delay(1);SH_ResHi;HAL_Delay(1);SH1106_WC(0xAE); //display offSH1106_WC(0xA8); //--set multiplex ratio(1 to 64)SH1106_WC(0x3F); //SH1106_WC(0x81); //--set contrast control registerSH1106_WC(contrast);if (mirror) {SH1106_WC(0xA0);SH1106_WC(0xC0);}else {SH1106_WC(0xA1);SH1106_WC(0xC8); }SH1106_WC(0xDA);SH1106_WC(0x12);SH1106_WC(0xD3);SH1106_WC(0x00);SH1106_WC(0x40);SH1106_WC(0xD9); //--set pre-charge periodSH1106_WC(bright);SH1106_WC(0xAF); //--turn on SSD1306 panel}
С ней, надеюсь все понятно, первый параметр контрастность
(0-255), второй яркость (разбита на два полубайта,
комбинации 0xX0 0x0X недопустимы), третий ориентация
дисплея (0/1). Для понимания работы дисплея и дальнейших
функций вывода изображения советую почитать статью на Датагоре
Визуализация для микроконтроллера. Часть 1. OLED дисплей 0.96
(128х64) на SSD1306" и переведенный
русский даташит SSD1306.
До бесконечного цикла в main.c проведем инициализацию
дисплея :
/* USER CODE BEGIN 2 */sh1106Init (40,0x22,0);/* USER CODE END 2 */
На экране увидите графические узоры типа таких :
В файле spi1106.h напишем определение сразу еще трех
функций очистки, печати мелким и средним шрифтом :
void sh1106Clear(uint8_t start, uint8_t stop);void sh1106SmallPrint(uint8_t posx, uint8_t posy, uint8_t *str);void sh1106MediumPrint(uint8_t posx, uint8_t posy,uint8_t *str);
В функции очистки в файле spi1106.c выбор страницы с 0-ой
по 7-ю осуществляется командой 0xB0...0xB7 и будет выглядеть
так :
void sh1106Clear(uint8_t start, uint8_t stop){ uint32_t *adrclear;uint32_t timep,timec;uint8_t dt[128];adrclear=(uint32_t *)dt;for(uint8_t i=0;i<32;i++) {*adrclear++=0x00;}for (uint8_t m = start; m <= stop; m++){SH1106_WC(0xB0+m);SH1106_WC(2);SH1106_WC(0x10);SH_Data;SH_CsLo;HAL_SPI_Transmit_DMA(&hspi3,dt,128);timec=HAL_GetTick();timep=timec+50;while ((HAL_SPI_GetState(&hspi3) != HAL_SPI_STATE_READY)&&(timec<timep)){timec=HAL_GetTick();}SH_CsHi;}}
До основного цикла в main.c, после инициализации, вставим
очистку :
sh1106Clear(0,7);
Можете поиграться с очисткой, задав заполнение своим узором, мы
же двигаем далее, вставим в файл spi1106.c ближе к началу
сперва маленький шрифт из файла DefaultFonts.c (взял из
какой-то ардуиновской библиотеки). Особенностью данного шрифта
является, то что он вертикально ориентирован (как раз под структуру
отображения байта дисплеями SSD1306/SH1106). В начале массива
символов необходимо удалить ненужные нам 4-е служебных байта. Весь
фонт вы найдете в архиве
библиотеки, в качестве примера, приведу лишь начало:
SmallFont
const uint8_t SmallFont[] = // Шрифт SmallFont{0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, //001)0x20=032пробел0x00, 0x00, 0x00, 0x2F, 0x00, 0x00, //002)0x21=033!0x00, 0x00, 0x07, 0x00, 0x07, 0x00, //003)0x22=034"0x00, 0x14, 0x7F, 0x14, 0x7F, 0x14, //004)0x23=035#0x00, 0x24, 0x2A, 0x7F, 0x2A, 0x12, //005)0x24=036$0x00, 0x23, 0x13, 0x08, 0x64, 0x62, //006)0x25=037%0x00, 0x36, 0x49, 0x55, 0x22, 0x50, //007)0x26=038&0x00, 0x00, 0x05, 0x03, 0x00, 0x00, //008)0x27=039'0x00, 0x00, 0x1C, 0x22, 0x41, 0x00, //009)0x28=040(0x00, 0x00, 0x41, 0x22, 0x1C, 0x00, //010)0x29=041)0x00, 0x14, 0x08, 0x3E, 0x08, 0x14, //011)0x2A=042*0x00, 0x08, 0x08, 0x3E, 0x08, 0x08, //012)0x2B=043+0x00, 0x00, 0x00, 0xA0, 0x60, 0x00, //013)0x2C=044,0x00, 0x08, 0x08, 0x08, 0x08, 0x08, //014)0x2D=045-0x00, 0x00, 0x60, 0x60, 0x00, 0x00, //015)0x2E=046.0x00, 0x20, 0x10, 0x08, 0x04, 0x02, //016)0x2F=047///0x00, 0x3E, 0x51, 0x49, 0x45, 0x3E, //017)0x30=04800x00, 0x00, 0x42, 0x7F, 0x40, 0x00, //018)0x31=04910x00, 0x42, 0x61, 0x51, 0x49, 0x46, //019)0x32=05020x00, 0x21, 0x41, 0x45, 0x4B, 0x31, //020)0x33=05130x00, 0x18, 0x14, 0x12, 0x7F, 0x10, //021)0x34=05240x00, 0x27, 0x45, 0x45, 0x45, 0x39, //022)0x35=05350x00, 0x3C, 0x4A, 0x49, 0x49, 0x30, //023)0x36=05460x00, 0x01, 0x71, 0x09, 0x05, 0x03, //024)0x37=05570x00, 0x36, 0x49, 0x49, 0x49, 0x36, //025)0x38=05680x00, 0x06, 0x49, 0x49, 0x29, 0x1E, //026)0x39=05790x00, 0x00, 0x36, 0x36, 0x00, 0x00, //027)0x3A=058:0x00, 0x00, 0x56, 0x36, 0x00, 0x00, //028)0x3B=059;0x00, 0x08, 0x14, 0x22, 0x41, 0x00, //029)0x3C=060<0x00, 0x14, 0x14, 0x14, 0x14, 0x14, //030)0x3D=061 =0x00, 0x00, 0x41, 0x22, 0x14, 0x08, //031)0x3E=062>0x00, 0x02, 0x01, 0x51, 0x09, 0x06, //032)0x3F=063?//0x00, 0x32, 0x49, 0x59, 0x51, 0x3E, //033)0x40=064@0x00, 0x7C, 0x12, 0x11, 0x12, 0x7C, //034)0x41=065A0x00, 0x7F, 0x49, 0x49, 0x49, 0x36, //035)0x42=066B// ...}
Напишем функцию печати маленьким шрифтом высотой одна страница
(ширина 6, высота 8 точек), где posx знакоместо, кратное 6
пикселям дисплея, а posy номер страницы (0 верхняя, 7
нижняя):
void sh1106SmallPrint(uint8_t posx, uint8_t posy, uint8_t *str){uint8_t dt[128];uint16_t posfont, posscr;uint32_t *adrclr;uint16_t *adrdst,*adrsrc;uint32_t timer,timec;adrclr=(uint32_t *)&dt;uint8_t code;code=*str++;for(uint8_t i=0;i<32;i++) { *adrclr++=0; }posscr=posx*6;while (code>31){if(code==32) {posscr+=2;}else{posfont=6*(code-32);adrdst=(uint16_t *)&dt[posscr];adrsrc=(uint16_t *)&SmallFont[posfont];*(adrdst++)=*(adrsrc++);*(adrdst++)=*(adrsrc++);*(adrdst++)=*(adrsrc++);posscr+=6;}code=*str++;if (posscr>122) break;}SH1106_WC(0xB0+posy);SH1106_WC(2);SH1106_WC(0x10);SH_Data;SH_CsLo;HAL_SPI_Transmit_DMA(&hspi3,dt,128);timec=HAL_GetTick();timer=timec+50;while ((HAL_SPI_GetState(&hspi3) != HAL_SPI_STATE_READY)&&(timec<timer)){timec=HAL_GetTick();}SH_CsHi;}
Затем, в библиотеке spi1106.c после мелкого шрифта
вставим средний (высота 16, ширина 12 пикселей) из того же файла
DefaultFonts.c (также удалите 4 служебных байта в начале
массива) и напишем функцию печати средним шрифтом высотой две
страницы, где posx знакоместо, кратное уже 12 пикселям
дисплея, а posy аналогично предыдущей функции номер
страницы:
void sh1106MediumPrint(uint8_t posx, uint8_t posy, uint8_t *str){uint8_t dt[256];uint16_t posfont, posscr;uint32_t *adrdst, *adrsrc;uint32_t timer,timec;adrdst=(uint32_t *)&dt;uint8_t code;code=*str++;for(uint8_t i=0;i<64;i++) { *adrdst++=0; }posscr=posx*12;while (code>31){posfont=24*(code-32);adrsrc=(uint32_t *)&MediumFont[posfont];adrdst=(uint32_t *)&dt[posscr];*(adrdst++)=*(adrsrc++);*(adrdst++)=*(adrsrc++);*(adrdst++)=*(adrsrc++);adrsrc=(uint32_t *)&MediumFont[posfont+12];adrdst=(uint32_t *)&dt[posscr+128];*(adrdst++)=*(adrsrc++);*(adrdst++)=*(adrsrc++);*(adrdst++)=*(adrsrc++);code=*str++;posscr+=12;if (posscr>116) break;}SH1106_WC(0xB0+posy);SH1106_WC(2);SH1106_WC(0x10);SH_Data;SH_CsLo;HAL_SPI_Transmit_DMA(&hspi3,dt,128);timec=HAL_GetTick();timer=timec+50;while ((HAL_SPI_GetState(&hspi3) != HAL_SPI_STATE_READY)&&(timec<timer)){timec=HAL_GetTick();}SH1106_WC(0xB0+posy+1);SH1106_WC(2);SH1106_WC(0x10);SH_Data;SH_CsLo;HAL_SPI_Transmit_DMA(&hspi3,dt+128,128);timec=HAL_GetTick();timer=timec+50;while ((HAL_SPI_GetState(&hspi3) != HAL_SPI_STATE_READY)&&(timec<timer)){timec=HAL_GetTick();}SH_CsHi;}
В main.c после очистки напечатаем приветствие :
sh1106SmallPrint(0,0,(uint8_t *) "Hello SH1106_1234567890");sh1106MediumPrint(0,1,(uint8_t *) "Hi SH1106");sh1106MediumPrint(0,3,(uint8_t *) "Hello SH1106");
Как видно, библиотека корректно обрезает строку, не налезая на
следующую и не вылетая в HardFault при выходе за выделенный буфер.
Можно было написать еще функцию вывода больших символов и
графические примитивы, но честно говоря, мне рассмотренных пока
хватает, оставим это на домашнее задание для вас.
И в завершение определим скорость обновления всего экрана, в
главном цикле напишем такую программу, которая заполняет по одному
пикселю буфер экрана и затем обновляет 7 страниц и печатает на
последней строке время в миллисекундах :
/* Infinite loop *//* USER CODE BEGIN WHILE */uint8_t buf[128*8];char str[32];uint16_t count;uint8_t x,y,b;uint32_t timep,timec;while (1){count++;b=count&0x07;x=(count>>3)&0x7f;y=(count>>10)&0x07;buf[y*128+x]=buf[y*128+x]|(1<<b);timec=HAL_GetTick();for (uint8_t m = 0; m < 7; m++){SH1106_WC(0xB0+m);SH1106_WC(2);SH1106_WC(0x10);SH_Data;SH_CsLo;HAL_SPI_Transmit_DMA(&hspi3,buf+m*128,128);while ((HAL_SPI_GetState(&hspi3) != HAL_SPI_STATE_READY)){__NOP();}SH_CsHi;}timep=HAL_GetTick();sprintf(str, "%d", timep-timec);sh1106SmallPrint(0,7,str);/* USER CODE END WHILE */
По скорости заполнения примерно одна страница в секунду и
мелькающим в нижней строке то "0" то "1" можно сказать, что
достигнута скорость обновления семи строк экрана менее 1ms, т.е.
около 1000fps. Конечно с учетом реальных задач построения
изображения в буфере, будет медленнее, но результат впечатляет. Да
и задержку ожидания можно вставить до пересылки по SPI и
распаралелить задачи отрисовки МК и перекидывания по SPI в режиме
DMA.
Надеюсь данная публикация будет полезна вам для изучения
алгоритма работы с данным дисплеем.
08.11.2020 18:18:22 |
Автор: 
Категории: 
