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 off SH1106_WC(0xA8); //--set multiplex ratio(1 to 64) SH1106_WC(0x3F); // SH1106_WC(0x81); //--set contrast control register SH1106_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 period SH1106_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:
const uint8_t SmallFont[] = // Шрифт SmallFont { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, // 001) 0x20=032 пробел 0x00, 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=048 0 0x00, 0x00, 0x42, 0x7F, 0x40, 0x00, // 018) 0x31=049 1 0x00, 0x42, 0x61, 0x51, 0x49, 0x46, // 019) 0x32=050 2 0x00, 0x21, 0x41, 0x45, 0x4B, 0x31, // 020) 0x33=051 3 0x00, 0x18, 0x14, 0x12, 0x7F, 0x10, // 021) 0x34=052 4 0x00, 0x27, 0x45, 0x45, 0x45, 0x39, // 022) 0x35=053 5 0x00, 0x3C, 0x4A, 0x49, 0x49, 0x30, // 023) 0x36=054 6 0x00, 0x01, 0x71, 0x09, 0x05, 0x03, // 024) 0x37=055 7 0x00, 0x36, 0x49, 0x49, 0x49, 0x36, // 025) 0x38=056 8 0x00, 0x06, 0x49, 0x49, 0x29, 0x1E, // 026) 0x39=057 9 0x00, 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=065 A 0x00, 0x7F, 0x49, 0x49, 0x49, 0x36, // 035) 0x42=066 B // ... }
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.
ссылка на оригинал статьи https://habr.com/ru/post/516260/
Добавить комментарий