第25课 I2C 连接 12864 OLED 屏幕

我是潘,曾经是个工程师。这是为 Ardui.Co 制作的 “Arduino 公开课” 系列的入门教程。上一课介绍了I2C 协议连接1602 LCD。现在我们将屏幕升级到更强大的12864 OLED(也称“1306”),让交互界面更加丰富。有任何疑问请在评论区提出,我会逐一回答。

1602 LCD 限制很多,只能显示字符不能绘图,而且每个字符的像素是分隔的,一般用在简单的交互设备上,比如显示电压、温度等。而 12864 OLED,则是一块功能完整屏幕,想象一下早期的诺基亚手机,利用这块屏幕还可以设计一些像贪吃蛇等简单游戏。

首先,12864 OLED 屏幕有 I2C 和 SPI 两种通信协议的模组,由于协议不同,所以完全不兼容。这次使用的是 I2C 协议的模组,SPI 协议后面会介绍。不过,可以提前剧透一下,I2C 和 SPI 性能和扩展性有很大差异,在产品设计开发过程中,选用哪一种将是一场艰难的选择。

回到正题,与 1602 LCD 的命名不同(“16”代表16个字符,“2”代表2行),12863 的含义是 128 X 64 个像素,这些像素都是连续的,可以构成不同的字符或者图形。OLED 意味着面板的显示方式是 发光二极管。但 12864 也是一款单色的屏幕,所以每个像素就是一个二极管,而不是彩色的 3~4 个(一些OLED 屏幕会在 RGB 之外增加 W 白色二极管,从而提升对比度和亮度)。

一般屏幕是横向使用的,128 个像素横向排列在 X 轴上,分别以 0~127 来代表,64个像素垂直排列在 Y 轴上,分别以 0~63 来代表。

按照 I2C 方式接线即可:
SCL 接到 A5
SDA 接到 A4
VCC、GND 分别接 VCC 和 GND

驱动这块屏幕要用到 U8g2 库,可以直接从 IDE 的库管理器中下载。这个库功能非常强大,除了能驱动 12864 外,还能驱动市面上大部分常用的LCD/OLED。而且能方便地调节字体的大小、间距,还可以显示比较复杂的动态图形。

安装好后,打开示例程序,找到 “U8g2 -> full_buffer ->  HelloWorld” :

让人崩溃的注释,但只要找到对应的模块:U8G2_SSD1306_128X64_NONAME_F_SW_I2C,对于 Arduino UNO 选择标注有 SCL、SDA 即可(第21行),把注释去掉,其他注释内容就能删除掉。现在,上传程序到 Arduino 就可以工作了:

但我们并不满足静态的文字,现在要让文字动起来,让Hello World 自上而下循环滚动,此时就要用到坐标系:

程序里面涉及了很多参数和方法,简单介绍一下:

U8G2_R0 (在指定显示屏型号的注释中)是一个参数,指定了整体显示布局:

布局 描述
U8G2_R0 正常显示
U8G2_R1 90度顺时针旋转
U8G2_R2 180度顺时针旋转
U8G2_R3 270度顺时针旋转
U8G2_MIRROR 显示镜像内容,需与setFlipMode()配搭使用.

u8g2.clear() // 清空缓冲区内的所有像素点;

u8g2.clearBuffer() //清空缓冲区内的所有像素,接着用 sendBuffer() 方法来把缓冲区内容显示出来;

u8g2.Print()   // 在当前光标位置输出文字。光标位置可以用 setCursor() 函数设定。字体可以用setFont() 函数。

u8g2.drawStr(x, y, str) // 绘制字符串,它能输出什么在屏上。取决于它的setFont被设置的字体集。

u8g2.drawBox (x, y, w, h) //画一个实心方形,w 为宽,h 为高;

u8g2.firstPage() 和 u8g2.nextPage()  // 绘图库的图片循环需要放在这两个函数内部

u8g2.drawCircle(x, y, rad, opt) // 画个空心圆,可选4个方向的半圆
rad是圆的四分之一弧度。opt是选项:
U8G2_DRAW_UPPER_RIGHT //左上角弧度
U8G2_DRAW_UPPER_LEFT //右上角弧度
U8G2_DRAW_LOWER_LEFT //左下角幅度
U8G2_DRAW_LOWER_RIGHT //右下角幅度
U8G2_DRAW_ALL //全圆

u8g2.drawDisc(x, y, rad, opt) //画个实心圆,参数用法同上

u8g.drawLine(x0, y0, x1, y1) //画直线,x0,y0是直线起始位置, x1,y1是直线终止位置。

还有很多方法,这里不再逐一说明,举一个具体的应用例子,我们画一个正方形:

要提醒的是,U8G2 是有中文字库的,但使用中文字库会占用极大的空间,Arduino UNO 那区区的32KB ROM 也仅仅能放下字库和很简单的程序。如果要显示中文字库,建议使用2560、 Arduino 101 这类空间充裕开发板。

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