U8G2移植到STM32，SSD13XXXOLED(硬件SPI DMA通讯)

文章目录

一、前言
- 1.1 U8g2的特点
- 1.2 U8G2的优势
- 1.3 U8G2的下载地址
- 1.4 U8g2支持的显示控制器
二、STM32Cubexm SPI DMA配置
- 2.1 SPI设置为半双工模式
- 2.2 SPI DMA设置
- 2.3 oled其他引脚配置
三、移植U8G2框架
- 3.1 精简U8G2库文件
- 3.2 去掉csrc文件夹中无用的驱动文件
- 3.3 文件移动到keil
- 3.4 精简u8g2_d_setup.c（注意不是u8x8_setup.c）
- 3.5 精简u8g2_d_memory.c
- 3.6 编写回调函数
- 3.7 main函数调用
四、最终效果
五、工程下载

一、前言

在嵌入式开发中，显示屏是常见的外设之一。OLED屏幕因其高对比度和低功耗，被广泛应用于各种嵌入式系统中。本文将详细介绍如何在STM32平台上使用SPI DMA方式移植U8G2库到 SSD1306 OLED屏幕。

1.1 U8g2的特点

U8G2是一个流行的图形显示库，用于控制嵌入式系统中的各种图形显示器。它由Oliver Kraus开发和维护，广泛支持多种显示屏控制器。U8G2库特别适合资源受限的微控制器平台，如Arduino、STM32和ESP8266/ESP32等。

U8g2的特点
1. 多种显示器支持：U8G2库支持许多不同的显示器控制器，包括常见的OLED和LCD显示器。例如，SSD1306、SSD1322、ST7920等控制器都在U8G2库的支持范围内。
2. 多种接口支持：U8G2支持多种接口协议，如I2C、SPI和并行接口。这使得它可以与不同类型的显示器和微控制器配合使用。
3. 多种字体和图形功能：U8G2库内置了丰富的字体和图形功能，可以显示文本、图形、图标和形状。用户可以选择不同的字体大小和样式来满足不同的显示需求。
4. 双缓冲和单缓冲模式：U8G2支持双缓冲和单缓冲模式。双缓冲模式可以实现更流畅的屏幕刷新效果，但需要更多的内存；单缓冲模式则适用于内存较为紧张的系统。
5. 易于使用的API：U8G2提供了一组易于使用的API，使得开发者可以快速实现复杂的图形显示功能。其API设计简洁明了，适合各种编程水平的用户。

1.2 U8G2的优势

跨平台性：U8G2库可以在多种平台上使用，包括Arduino、STM32、ESP8266/ESP32等。这使得开发者可以在不同的硬件平台上复用相同的代码。
丰富的文档和社区支持：U8G2库有详细的文档和大量的示例代码，方便开发者快速上手。此外，U8G2社区活跃，开发者可以在GitHub和各大技术论坛上找到许多有价值的讨论和资源。
性能优化：U8G2库经过优化，可以在资源受限的微控制器上高效运行。同时，U8G2还支持硬件加速和DMA传输等高级功能，以提高显示性能。

1.3 U8G2的下载地址

u8g2 git链接

1.4 U8g2支持的显示控制器

SSD1305	SSD1306	SSD1309	SSD1312	SSD1316	SSD1320
SSD1322	SSD1325	SSD1327	SSD1329	SSD1606	SSD1607
SH1106	SH1107	SH1108	SH1122	T6963	RA8835
LC7981	PCD8544	PCF8812	HX1230	UC1601	UC1604
UC1701	UC1608	UC1610	UC1611	UC1617	UC1638
ST7511	ST7528	ST7565	ST7567	ST7571	ST7586
ST7588	ST75256	ST75320	NT7534	ST7920	IST3020
IST7920	LD7032	KS0108	KS0713	HD44102	T7932
SED1520	SBN1661	IL3820	MAX7219

可以说，基本上主流的显示控制器都支持，比如我们常见的SSD1306等，读者在使用该库之前请查阅自己的OLED显示控制器是否处于支持列表中。

二、STM32Cubexm SPI DMA配置

这里就不说怎么创建工程，怎么设置时钟，基本配置自行配置

2.1 SPI设置为半双工模式

OLED只有发送数据的模式，所以只需要发送就可以了。（速度不要大于9M）

在这里插入图片描述

2.2 SPI DMA设置

在这里插入图片描述

2.3 oled其他引脚配置

CS拉高其他拉低
在这里插入图片描述

然后就可以生成代码了

三、移植U8G2框架

3.1 精简U8G2库文件

如果没下载，下载地址在 1.3 请自行下载

U8g2支持多种显示驱动的屏幕，因为源码中也包含了各个驱动对应的文件（因此不需要自己去写屏幕底层驱动了），为了减小整个工程的代码体积和芯片资源占用，在移植U8g2时，可以删除一些无用的文件。
这里我们主要关注的是U8g2库文件中的csrc文件夹

3.2 去掉csrc文件夹中无用的驱动文件

这些驱动文件通常是u8x8_d_xxx.c，xxx包括驱动的型号和屏幕分辨率。ssd1306驱动芯片的OLED，使用u8x8_ssd1306_128x64_noname.c这个文件，其它的屏幕驱动和分辨率的文件可以删掉。

在这里插入图片描述

3.3 文件移动到keil

把 .c 文件加入keil 工程

在这里插入图片描述

添加 .h 文件的路径

在这里插入图片描述

3.4 精简u8g2_d_setup.c（注意不是u8x8_setup.c）

由于本文使用的OLED是SPI接口，只留一个本次要用到u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_f就好（如果是IIC接口，需要使用u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_f这个函数，多了i2c注意区分），其它的可以删掉或注释掉。
在这里插入图片描述

注意，与这个函数看起来十分相似的函数的有：

u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_1
u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_2
u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_f
u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_1
u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_2
u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_f

其中，前面3个，是给SPI接口的OLED用的，后面3个，是给I2C用的函数最后的数字或字母，代表显示时的buf大小：

1：128字节
2：256字节
f：1024字节也有可能是512字节

3.5 精简u8g2_d_memory.c

u8g2_d_memory.c文件中，由于用到的u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_f函数中，只调用了u8g2_m_16_8_f这个函数，所以只用留下这个函数，如果你用的其他函数，在8g2_d_memory.c留下它相对应调用到的函数即可，其它的函数要删掉或注释，否则编译时很可能会导致内存不足。
在这里插入图片描述

3.6 编写回调函数

#include "u8g2.h"

#define MD_OLED_RST_Clr() HAL_GPIO_WritePin(OLED_RES_GPIO_Port,OLED_RES_Pin,GPIO_PIN_RESET) //oled 复位端口操作
#define MD_OLED_RST_Set() HAL_GPIO_WritePin(OLED_RES_GPIO_Port,OLED_RES_Pin,GPIO_PIN_SET)

uint8_t u8x8_byte_4wire_hw_spi(u8x8_t *u8x8, uint8_t msg, uint8_t arg_int,void *arg_ptr)
{
    switch (msg)
    {
        case U8X8_MSG_BYTE_SEND: /*通过SPI发送arg_int个字节数据*/
//           HAL_SPI_Transmit_DMA(&hspi1, (uint8_t *)arg_ptr, arg_int);while(hspi1.TxXferCount);
			/*配置了DMA取消上一行注释即可*/
			HAL_SPI_Transmit(&hspi1,(uint8_t *)arg_ptr,arg_int,200);
			/*这是CubeMX生成的初始化*/
            break;
        case U8X8_MSG_BYTE_INIT: /*初始化函数*/
            break;
        case U8X8_MSG_BYTE_SET_DC: /*设置DC引脚,表明发送的是数据还是命令*/
			HAL_GPIO_WritePin(OLED_DC_GPIO_Port,OLED_DC_Pin,(GPIO_PinState)arg_int);
            break;
        case U8X8_MSG_BYTE_START_TRANSFER: 
            u8x8_gpio_SetCS(u8x8, u8x8->display_info->chip_enable_level);
            u8x8->gpio_and_delay_cb(u8x8, U8X8_MSG_DELAY_NANO, u8x8->display_info->post_chip_enable_wait_ns, NULL);
            break;
        case U8X8_MSG_BYTE_END_TRANSFER: 
            u8x8->gpio_and_delay_cb(u8x8, U8X8_MSG_DELAY_NANO, u8x8->display_info->pre_chip_disable_wait_ns, NULL);
            u8x8_gpio_SetCS(u8x8, u8x8->display_info->chip_disable_level);
            break;
        default:
            return 0;
    }
    return 1;
}

uint8_t u8x8_stm32_gpio_and_delay(U8X8_UNUSED u8x8_t *u8x8,
    U8X8_UNUSED uint8_t msg, U8X8_UNUSED uint8_t arg_int,
    U8X8_UNUSED void *arg_ptr) 
{
    switch (msg)
    {
        case U8X8_MSG_GPIO_AND_DELAY_INIT: /*delay和GPIO的初始化，在main中已经初始化完成了*/
            break;
        case U8X8_MSG_DELAY_MILLI: /*延时函数*/
            HAL_Delay(arg_int);     //调用谁stm32系统延时函数
            break;
        case U8X8_MSG_GPIO_CS: /*片选信号*/ //由于只有一个SPI设备，所以片选信号在初始化时已经设置为常有效
            HAL_GPIO_WritePin(OLED_CS_GPIO_Port, OLED_CS_Pin, (GPIO_PinState)arg_int);
            break;
        case U8X8_MSG_GPIO_DC: /*设置DC引脚,表明发送的是数据还是命令*/
            HAL_GPIO_WritePin(OLED_DC_GPIO_Port,OLED_DC_Pin,(GPIO_PinState)arg_int);
            break;
        case U8X8_MSG_GPIO_RESET:
            break;
    }
    return 1;
}

void u8g2Init(u8g2_t *u8g2)
{
/********************************************     
U8G2_R0     //不旋转，不镜像     
U8G2_R1     //旋转90度
U8G2_R2     //旋转180度   
U8G2_R3     //旋转270度
U8G2_MIRROR   //没有旋转，横向显示左右镜像
U8G2_MIRROR_VERTICAL    //没有旋转，竖向显示镜像
********************************************/
//    u8g2_Setup_sh1106_128x64_noname_2(u8g2, U8G2_R0, u8x8_byte_4wire_hw_spi, u8x8_stm32_gpio_and_delay);  // 初始化1.3寸OLED u8g2 结构体
	u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_f(u8g2, U8G2_R0, u8x8_byte_4wire_hw_spi, u8x8_stm32_gpio_and_delay);  // 初始化0.96寸OLED u8g2 结构体
	u8g2_InitDisplay(u8g2);     //初始化显示
	u8g2_SetPowerSave(u8g2, 0); //开启显示
}
/*官方logo的Demo*/
void draw(u8g2_t *u8g2)
{
    u8g2_SetFontMode(u8g2, 1); /*字体模式选择*/
    u8g2_SetFontDirection(u8g2, 0); /*字体方向选择*/
    u8g2_SetFont(u8g2, u8g2_font_inb24_mf); /*字库选择*/
    u8g2_DrawStr(u8g2, 0, 20, "U");
    
    u8g2_SetFontDirection(u8g2, 1);
    u8g2_SetFont(u8g2, u8g2_font_inb30_mn);
    u8g2_DrawStr(u8g2, 21,8,"8");
        
    u8g2_SetFontDirection(u8g2, 0);
    u8g2_SetFont(u8g2, u8g2_font_inb24_mf);
    u8g2_DrawStr(u8g2, 51,30,"g");
    u8g2_DrawStr(u8g2, 67,30,"\xb2");
    
    u8g2_DrawHLine(u8g2, 2, 35, 47);
    u8g2_DrawHLine(u8g2, 3, 36, 47);
    u8g2_DrawVLine(u8g2, 45, 32, 12);
    u8g2_DrawVLine(u8g2, 46, 33, 12);
  
    u8g2_SetFont(u8g2, u8g2_font_4x6_tr);
    u8g2_DrawStr(u8g2, 1,54,"github.com/olikraus/u8g2");
}

3.7 main函数调用

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_SPI1_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
u8g2_t u8g2; // 显示器初始化结构体
  MD_OLED_RST_Set(); //显示器复位拉高
  u8g2Init(&u8g2);   //显示器调用初始化函数
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}