本节课将讲解如何基于CC2530来使用OLED显示屏来显示字符和图片。

视频讲解

https://www.bilibili.com/video/BV1k34y1D7Vz?p=18

OLED显示技术简介

（1）OLED的全称是Organic Light-Emitting Diode，也就是有机发光二尽管，具有自发光、广视角、高对比度和较低功耗等优点。

（2）开发套件里面配套的0.96寸OLED显示器的实物图如下图所示，它的分辨率是64×128像素，也就是纵向有64个像素点、横向有128个像素点。
第6章：OLED 显示器实验 - 图1

（3）显示器的技术参数如下：

  • 型号：0.96OLED12864
  • 尺寸：0.96寸
  • 像素：128×64
  • 接口：SPI
  • 针脚：GND、VCC、D0、D1、RES、DC和CS

    SPI通信协议简介

    SPI是一种跟UART类似的通信协议，它的全称是Serial Peripheral Interface，也就是串行外设接口，具有传输速度快、能够同时收发数据、发射端和接收端通信同步的特点。配套的OLED显示器用的就是SPI通信协议。

    字库与图库

    为了使OLED屏幕能够正确地显示各种字符或图片，还需要先准备好一套字库和图库，例如标准ASCII字库、汉字字库和自主制作的图库等。

    OLED 驱动 API

    为驱动OLED屏幕，笔者设计了相应驱动API供读者学习和使用。

OLED的驱动API可分为两个层次，分别是上层的OLED显示API和下层的SPI驱动API，驱动API还需要字库和图库文件配合工作。这3者在本实验代码中的如图所示位置。
第6章：OLED 显示器实验 - 图2

OLED显示API简介
在配置好显示屏引脚和字库/图库文件后，调用OLED显示API即可在屏幕上显示指定的内容。打开OLED122864文件夹中的hal_oled12864.h文件，可以找到OLED显示API的定义代码：

  1. //2. 51单片机入门/6. 显示器实验/Workspace/code/HW_LCD/HAL_OLED/hal_oled12864.h
  2. /**
  3.  * @fn      halOLED12864Init
  4.  * 
  5.  * @brief    初始化OLED12864显示器，在使用屏幕前必须先调用
  6.  */
  7. void halOLED12864Init(void);
  9. /**
  10.  * @fn      halOLED12864ClearScreen
  11.  * 
  12.  * @brief    清除屏幕上显示内容
  13.  */
  14. void halOLED12864ClearScreen(void);
  16. /**
  17.  * @fn      halOLED12864Show
  18.  * 
  19.  * @brief    在屏幕上显示字符串，支持的字符格式：1. 8×16 ASCII码；2. 16×16 汉字 
  21.  *
  22.  * @param   line - 参数值范围：0 ~ 3
  23.  * @param   column - 参数值范围：0 ~ 127
  24.  * @param   str - 待显示的字符串
  25.  *
  26.  * @warning 16×16汉字
  27. 的字库需要先在此文件中定义FONT_TABLE_CHINESE_16×16
  28.  */
  29. void halOLED12864ShowX16(unsigned char line, unsigned char column, const unsigned char *str);
  31. /**
  32.  * @fn      halOLED12864ShowPicture
  33.  * 
  34.  * @brief    在屏幕上显示图片
  35.  *
  36.  * @param   x - 指定在横向从左边数起第x个像素开始显示图像，参数值范围：0 ~ 127
  37.  * @param   y - 指定在纵向从上边数起的第y个像素开始显示图像，参数值范围：0 ~ 64 
  38.  * @param   picWidth - 图片的宽度，参数值范围：1~128
  39.  * @param   picHeight - 图片的高度，参数值范围：1~64
  40.  * @param   pic - 待显示的图片
  41.  */
  42. void halOLED12864ShowPicture(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char picWidth, unsigned char picHeight, const unsigned char *pic);

halOLED12864ShowX16 使用详解
OLED12864显示屏的分辨率为64x128像素，可以把其理解为64行和128列的二维表格。halOLED12864ShowX16函数支持显示8×16的标准ASCII字符和16×16的汉字，其中的8×16是指占据屏幕8行、16列的字体，16×16是指占据屏幕16行和16列的字体。因此可以理解为halOLED12864ShowX16函数支持在屏幕中显示4行ASCII字符或汉字，于是参数line的取值范围便是0~3，但是参数column仍是使用像素点来表示在横向第几个像素的位置开始显示字符，因此其取值范围为0~127。

显示屏引脚配置
在调用上述显示API前，需要先进行显示屏引脚配置，即将显示屏的引脚与CC2530的GPIO配置上。配套的0.96英寸OLED显示屏包含如下7个引脚：
（1）GND - 地线
（2）VCC - 电源（2.8~5.5v）
（3）SCL（D0） - SPI时钟
（4）SDA（D1） - SPI数据
（5）CS - SPI片选
（6）RES - 屏幕复位引脚
（7）DC - 数据或命令选择

打开hal_lcd_spi.h文件，可以看到如下引脚配置代码。

  1. //2.51单片机入门/6.显示器实验/Workspace/code/HW_LCD/HAL_LCD_SPI/hal_lcd_spi.h
  2. #ifdef HAL_LCD_SPI_SW
  4.     /* SCL -> CC2530 P1_5 引脚*/
  5.     #define HAL_LCD_SPI_SCK_PORT      1
  6. #define HAL_LCD_SPI_SCK_PIN       5
  8.     /* SDA -> CC2530 P1_6 引脚*/
  9.     #define HAL_LCD_SPI_SDA_PORT      1
  10. #define HAL_LCD_SPI_SDA_PIN       6
  12. #endif
  14. /* CS -> CC2530 P2_0 引脚*/
  15. #define HAL_LCD_SPI_CS_PORT           2
  16. #define HAL_LCD_SPI_CS_PIN            0 
  18. /* DC -> CC2530 P1_4 引脚*/
  19. #define HAL_LCD_SPI_DC_PORT           1
  20. #define HAL_LCD_SPI_DC_PIN            4
  22. /* RES -> CC2530 P1_0 引脚*/
  23. #define HAL_LCD_SPI_RST_PORT          1
  24. #define HAL_LCD_SPI_RST_PIN           0

上述代码完成了5个引脚的配置，其中的VCC和GND引脚不用配置。如果需要修改引脚配置，那么直接修改上述代码右边的数字即可。

配置字库
在配置好引脚后，还需配置字库和图库，其中字库包括两种，分别是8×16标准ASCII字库、16×16中文字库，字库文件在本实验代码如图所示位置。
第6章：OLED 显示器实验 - 图3

在本课程配套的软件工具中，可以找到“字模软件2.2.zip”这个软件，它就是用来生成字库的。运行字模软件，如图所示。
第6章：OLED 显示器实验 - 图4
如您还没有下载本课程配套的软件工具，可以前往下载页下载：前往

8×16标准ASCII字库取模取模步骤如下：
（1）单击“参数设置”→“其他选项”，依次选择“纵向取模”、“字节倒序”和“保留”，如图所示。
第6章：OLED 显示器实验 - 图5
不同屏幕显示对字库的要求有所不同，配套的OLED显示屏要求“纵向取模”和“字节倒序”。

（2）在文字输入区输入想要取模的文字，输入后按一下Ctrl+Enter，如图所示。
第6章：OLED 显示器实验 - 图6

（3）单击“取模方式”→“C51 格式”，选择“点阵生成区”，即可看到成功生成的字模，如图所示。
第6章：OLED 显示器实验 - 图7

就这样，8×16字体对应的字库做好了。16×16汉字的取模方式与8×16字体基本一致，只需要依照相同的方式并且在输入区输入汉字即可。

配置图库
与自字体取模类似地，在基本操作处导入图片，然后参照字体取模流程操作即可完成图片的取模，如图所示。
第6章：OLED 显示器实验 - 图8

使用OLED显示API

在配置好显示屏引脚和字库文件后，调用OLED显示API即可在屏幕上显示内容。打开配套的实验代码，打开OLED12864文件夹中的main.c，可以看到使用OLED显示API的示例代码：

  1. //2. 51单片机入门/6. 显示器实验/Workspace/code/OLED12864/main.c
  2. void main(void)
  3. {
  4.     setSystemClk32MHZ();//把系统频率设置为32MHz
  6.     halOLED12864Init();//初始化
  8.     while(1)
  9.     {
  10.         /* Test1 - 显示 8×16 的字符 */
  11.         halOLED12864ShowX16(0, 0, "0123456789");//在第1行显示
  12.         halOLED12864ShowX16(1, 0, "abcdefghiABCDE");//在第2行显示
  13.         halOLED12864ShowX16(2, 0, "{}[]()!@#$%");//在第3行显示
  14.         halOLED12864ShowX16(3, 0, "==========>");//在第3行显示
  16.         delayMs(SYSCLK_32MHZ, 4000);//延迟
  17.         halOLED12864ClearScreen();//清空
  19.         /* Test2 - 显示 8×16 字符 和 16×16 汉字 */
  20.         halOLED12864ShowX16(0, 0,  "今天气温：");
  21.         halOLED12864ShowX16(1, 30, "温度：22 ℃");
  22.         halOLED12864ShowX16(2, 30, "湿度：30 %");
  23.         /* 注意：对于汉字，必须先取字模后存放到汉字字库文件font_chinese_v_16x16.h中*/
  25.         delayMs(SYSCLK_32MHZ, 4000);//延迟
  26.         halOLED12864ClearScreen();//清空
  28.         /* Test3 - 在坐标（30像素, 30像素）处显示分辨率为 32x32 像素的图片*/
  29.         halOLED12864ShowPicture(30, 30, 32, 32, Picture_32x32_AppleIco);
  30.         /*注意：对于图片，系需要先取模后存放在图库文件font_v_picture.h中*/
  32.         delayMs(SYSCLK_32MHZ, 4000);//延迟
  33.         halOLED12864ClearScreen();//清空
  35.         /* Test4 - 全屏显示 128x64 图片，即在坐标（30像素, 30像素）处显示一张分辨率为128x64像素的图片 */
  36.         halOLED12864ShowPicture(0, 0, 128, 64, Picture_128x128_SuccessPic);
  38.         delayMs(SYSCLK_32MHZ, 4000);//延迟
  39.         halOLED12864ClearScreen();//清空
  40.     }
  41. }

在实际的开发过程中，开发者一般只要套用上述代码即可使用OLED屏幕，非常方便。

SPI 驱动 API 的设计原理

SPI 驱动 API 的设计原理较为复杂，读者简单了解其原理即可。
上文讲到，笔者设计的OLED屏幕的驱动API可分为两个层次，分别是上层的OLED显示API和下层的SPI驱动API。这里简单地讲解一下本SPI驱动API的设计原理。

设计思想
笔者把SPI驱动API分为两个部分，分别是通用SPI驱动API和专用SPI驱动API。
（1）通用SPI驱动API适用于使用SPI通信的多种设备，图中的SPI_Driver文件夹存放的便是此部分API。
（2）专用SPI驱动API在通用SPI驱动API的基础上，专门去适配特定的设备，例如配套的这个OLED显示屏。图中的hal_lcd_spi.h和hal_lcd_spi.c便是此部分API
第6章：OLED 显示器实验 - 图9
这样做的好处还是比较明显的，通用SPI驱动API可以在各种SPI设备中使用，只需要为这些设备增加对应的适配代码即可。

硬件和软件SPI模式的支持
在通用的SPI驱动API中，支持硬件SPI和软件SPI模式。硬件模式SPI是指利用利用硬件处理单元实现SPI协议，软件SPI模式是指通过编写程序代码的方式实现SPI。如图所示，hw_spi.h/c是基于硬件实现的SPI驱动API，sw_spi.h/c是软件模拟实现的SPI驱动API，如图所示。
第6章：OLED 显示器实验 - 图10

可以在适配程序hal_lcd_spi.h和hal_lcd_spi.c中通过配置的方式来选择使用哪种方式，如图所示。
第6章：OLED 显示器实验 - 图11

调试仿真

可以运行本实验代码以观察运行结果，操作步骤如下：
（1）把OLED屏幕插入到标准板或者Mini板中，如图所示。
第6章：OLED 显示器实验 - 图12
第6章：OLED 显示器实验 - 图13

（2）由于本实验需要用到SPI通信，因此如果使用ZigBee标准板测试，需要把拨码开关的第8、9和10位分别打到CLK、SDI和SDO端，如图所示。
第6章：OLED 显示器实验 - 图14

（3）编译链接本实验代码后，把程序烧录到配套的ZigBee开发板中，即可看到屏幕循环地显示相应的内容。