第二十一章 IIC_OLED實驗
1）實驗平台：正點原子DNESP32S3開發板
2）章節摘自【正點原子】ESP32-S3使用指南—IDF版 V1.6
3）購買鏈接：https://detail.tmall.com/item.htm?&id=768499342659
4）全套實驗源碼+手冊+視頻下載地址：http://www.openedv.com/docs/boards/esp32/ATK-DNESP32S3.html
5）正點原子官方B站：https://space.bilibili.com/394620890
6）正點原子DNESP32S3開發板技術交流羣：132780729
本章我們來學習使用OLED液晶顯示屏，在開發板上我們預留了OLED模塊接口，需要準備一個OLED顯示模塊。下面我們一起來點亮OLED，並實現ASCII字符的顯示。本章分為如下幾個小節：
21.1 OLED簡介
21.2 硬件設計
21.3 程序設計
21.4 下載驗證
21.1 OLED簡介
OLED，即有機發光二極管（Organic Light-Emitting Diode），又稱為有機電激光顯示（Organic Electroluminesence Display，OLED）。OLED可按發光材料分為兩種：小分子OLED和高分子OLED（也可稱為PLED）。OLED是一種利用多層有機薄膜結構產生電致發光的器件，它很容易製作，而且只需要低的驅動電壓，OLED由於同時具備自發光(不需背光源)、對比度高、厚度薄、視角廣、反應速度快、功耗低、柔性好等優異特性，目前主要用於顯示領域，OLED在節能照明領域的開發也成為全球趨勢。
本章我們將介紹ALINETEK的OLED顯示模塊及其使用方法，該模塊有以下特點：
l 模塊有單色和雙色兩種可選，單色為純藍色，而雙色則為黃藍雙色（分區域的雙色，前16行為黃色，後48行為藍色，且黃藍色之間有一行不顯示的間隔區。）。
l 尺寸小，顯示尺寸為0.96寸，而模塊的尺寸僅為27mm * 26mm大小。
l 高分辨率，該模塊的分辨率為128 * 64。
l 多種接口方式，該模塊提供了總共4種接口包括：6800、8080兩種並行接口方式、4線SPI接口方式以及IIC接口方式（只需要2根線就可以控制OLED了！）。
l 不需要高壓，直接接3.3V就可以工作了。
這裏要提醒大家的是，該模塊不和5.0V接口兼容，所以請大家在使用的時候一定要小心，別直接接到5V的系統上去，否則可能燒壞模塊。以下4種模式通過模塊的BS1和BS2設置，BS1和BS2的設置與模塊接口模式的關係如表21.1.1所示：
表21.1.1 OLED模塊接口方式設置表
表21.1.1中：“1”代表接VCC，而“0”代表接GND。該模塊的外觀圖如圖21.1.1所示：
圖21.1.1 正點原子 OLED模塊外觀圖
正點原子OLED模塊默認設置是：BS1和BS2接VCC，即使用8080並口方式，如果你想要設置為其他模式，則需要在OLED的背面，用烙鐵修改BS1和BS2的設置。
對於本實驗而言，是需要將OLED模塊的接口方式修改為IIC，所以就需要把BS2接到GND，並把D1和D2連接起來。最終使用IIC接口的OLED模塊圖如下圖所示。
圖21.1.2 IIC接口的OLED模塊
圖21.1.3 正點原子 OLED模塊原理圖
該模塊採用8 * 2的2.54排針與外部連接，總共有16個管腳，在16條線中，我們只用了15條，有一個是懸空的。15條線中，電源和地線佔了2條，還剩下13條信號線。在不同模式下，我們需要的信號線數量是不同的，在8080模式下，需要全部13條，而在該模塊的IIC模式下，需要4條線，分別為OLED_D0(SCL)、OLED_D1和D2(SDA)、OLED_DC、OLED_RST。在IIC模式下，OLED_D0是作為IIC的SCL線，OLED_D1和D2連接一起作為IIC的SDA線，而OLED_DC是作為SA0，用於設置IIC器件地址，OLED_RST是復位線，RST上的低電平，將導致OLED復位，在每次初始化之前，都應該復位一下OLED模塊。
要進行IIC通信，首先得知道器件地址，OLED器件地址是7位的，具體格式如下表所示。
表21.1.2 OLED設備地址
OLED模塊的主控芯片為SSD1306，從上表可以知道，SSD1306器件地址由兩部分組成，一部分就是“固定部分”即“011110”；另一部分就是“可變部分”即SA0引腳，在程序上會讓該引腳輸出低電平，所以該位為“0”。最終可得到，SSD1306器件地址為“0111100”即0x3C。讀操作地址就為0x79，即0111 1001；寫操作地址就為0x78，即0111 1000。
21.1.1 硬件驅動接口模式
l 8080並口模式
首先我們介紹一下模塊的8080並行接口，8080並行接口的發明者是INTEL，該總線也被廣泛應用於各類液晶顯示器，正點原子 OLED模塊也提供了這種接口，使得MCU可以快速的訪問OLED。正點原子 OLED模塊的8080接口方式需要如下一些信號線：
CS：OLED片選信號。
WR：向OLED寫入數據。
RD：從OLED讀取數據。
D[7：0]：8位雙向數據線。
RST(RES)：硬復位OLED。
DC：命令/數據標誌（0，讀寫命令；1，讀寫數據）。
模塊的8080並口寫的過程為：先根據要寫入的數據的類型，設置DC為高（數據）/低（命令），設置WR起始電平為高，然後拉低片選，選中SSD1306，接着我們在整個讀時序上保持RD為高電平，然後拉低WR的電平準備寫入數據，向數據線（D[7：0]）上輸入要寫的信息；
拉高WR，這樣得到一個WR的上升沿，在這個上升沿，使數據寫入到SSD1306裏面；
SSD1306的8080並口寫時序圖如圖21.1.1.1所示：
圖21.1.1.1 8080並口寫時序圖
模塊的8080並口讀的過程為：先根據要寫入的數據的類型，設置DC為高（數據）/低（命令），設置RD起始電平為高，然後拉低片選CS信號，選中SSD1306，接着我們在整個讀時序上保持WR為高電平，然後類似寫時序，同樣的，在RD的上升沿，使數據鎖存到數據線（D[7：0]）上；SSD1306的8080並口讀時序圖如圖21.1.1.2所示：
圖21.1.1.2 8080並口讀時序圖
SSD1306的8080接口方式下，控制腳的信號狀態所對應的功能如表21.1.1.1：
表21.1.1.1 控制腳信號狀態功能表
在8080方式下讀數據操作的時候，我們有時候（例如讀顯存的時候）需要一個假讀命（Dummy Read），以使得微控制器的操作頻率和顯存的操作頻率相匹配。在讀取真正的數據之前，由一個的假讀的過程。這裏的假讀，其實就是第一個讀到的字節丟棄不要，從第二個開始，才是我們真正要讀的數據。
一個典型的讀顯存的時序圖，如圖21.1.1.3所示：
圖21.1.1.3 讀顯存時序圖
可以看到，在發送了列地址之後，開始讀數據，第一個是Dummy Read，也就是假讀，我們從第二個開始，才算是真正有效的數據。並行接口模式就介紹到這裏。
l SPI模式
我們的代碼同時兼容SPI方式的驅動，如果你使用的是這種驅動方式，則應該把代碼中的宏OLED_MODE設置為0，但對於硬件，則需要查看PCB背面的電阻設置以確定當前使用的是否為SPI模式：
#define OLED_MODE 0 /* 0: 4線串行模式 */
我們接下來介紹一下4線串行（SPI）方式，4先串口模式使用的信號線有如下幾條：
CS：OLED片選信號。
RST(RES)：硬復位OLED。
DC：命令/數據標誌（0，讀寫命令；1，讀寫數據）。
SCLK：串行時鐘線。在4線串行模式下，D0信號線作為串行時鐘線SCLK。
SDIN：串行數據線。在4線串行模式下，D1信號線作為串行數據線SDIN。
模塊的D2需要懸空，其他引腳可以接到GND。在4線串行模式下，只能往模塊寫數據而不能讀數據。
在4線SPI模式下，每個數據長度均為8位，在SCLK的上升沿，數據從SDIN移入到SSD1306，並且是高位在前的。DC線還是用作命令/數據的標誌線。在4線SPI模式下，寫操作的時序如圖21.1.1.4所示：
圖21.1.1.4 4線SPI寫操作時序圖
4線串行模式就為大家介紹到這裏。其他還有幾種模式，可以參考SSD1306的數據手的介紹，我們把資料放到“開發板資料A盤->7，硬件資料\3，液晶資料\OLED資料\SSD1306-Revision1.1(Charge Pump).pdf”，如果要使用這些方式，請大家參考該手冊並自行實現相應的功能代碼。
21.1.2 OLED顯存
接下來，我們介紹一下模塊的顯存，SSD1306的顯存總共為128 * 64bit大小，SSD1306將這些顯存分為了8頁，不使用顯存對應的行列的重映射，其對應關係如表21.1.2.1所示：
表21.1.2.1 SSD1306顯存與屏幕對應關係表
可以看出，SSD1306的每頁包含了128個字節，總共8頁，這樣剛好是128 * 64的點陣大小。當GRAM的寫入模式為頁模式時，需要設置低字節起始的列地址（0x00~0x0F）和高字節的起始列地址（0x10~0x1F），芯片手冊中給出了寫入GRAM與顯示的對應關係，寫入列地址在寫完一字節後自動按列增長，如圖21.1.2.1所示：
圖21.1.2.1 SSD1306頁2顯存寫入字節與屏幕座標的關係
因為每次寫入都是按字節寫入的，這就存在一個問題，如果我們使用只寫方式操作模塊，那麼，每次要寫8個點，這樣，我們在畫點的時候，就必須把要設置的點所在的字節的每個位都搞清楚當前的狀態（0/1？），否則寫入的數據就會覆蓋掉之前的狀態，結果就是有些不需要顯示的點，顯示出來了，或者該顯示的沒有顯示了。這個問題在能讀的模式下，我們可以先讀出來要寫入的那個字節，得到當前狀況，在修改了要改寫的位之後再寫進GRAM，這樣就不會影響到之前的狀況了。但是這樣需要能讀GRAM，對於4線SPI模式/IIC模式，模塊是不支持讀的，而且讀à改à寫的方式速度也比較慢。
所以我們採用的辦法是在ESP32的內部建立一個虛擬的OLED的GRAM（共128 * 8=1024個字節），每次修改時，只修改ESP32上的GRAM（實際上就是SRAM），在修改完成後一次性把ESP32上的GRAM寫入到OLED的GRAM。當然這個方法也有壞處，一個對於那些SRAM很小的單片機（比如51系列）不太友好，另一個是每次都寫入全屏，屏幕刷新率會變低。
SSD1306的命令比較多，這裏我們僅介紹幾個比較常用的命令，如表21.1.2.2所示：
表21.1.2.2 SSD1306常用命令表
第0個命令為0X81，用於設置對比度的，這個命令包含了兩個字節，第一個0X81為命令，隨後發送的一個字節為要設置的對比度的值。這個值設置得越大屏幕就越亮。
第1個命令為0XAE/0XAF。0XAE為關閉顯示命令；0XAF為開啓顯示命令。
第2個命令為0X8D，該指令也包含2個字節，第一個為命令字，第二個為設置值，第二個字節的BIT2表示電荷泵的開關狀態，該位為1，則開啓電荷泵，為0則關閉。在模塊初始化的時候，這個必須要開啓，否則是看不到屏幕顯示的。
第3個命令為0XB0~B7，該命令用於設置頁地址，其低三位的值對應着GRAM的頁地址。
第4個指令為0X00~0X0F，該指令用於設置顯示時的起始列地址低四位。
第6個指令為0X10~0X1F，該指令用於設置顯示時的起始列地址高四位。
其他命令，我們就不在這裏一一介紹了，大家可以參考SSD1306 datasheet的第28頁。從這頁開始，對SSD1306的指令有詳細的介紹。
最後，我們再來介紹一下OLED模塊的初始化過程，SSD1306典型初始化框圖如圖21.1.2.2：
圖21.1.2.2 SSD1306初始化框圖
驅動IC的初始化代碼，我們直接使用廠家推薦的設置就可以了，只要對細節部分進行一些修改，使其滿足我們自己的要求即可，其他不需要變動。
OLED的介紹就到此為止，我們重點向大家介紹了正點原子OLED模塊的相關知識，接下來我們將使用這個模塊來顯示字符和數字。通過以上介紹，我們可以得出OLED顯示需要的相關設置步驟如下：
1）設置ESP32與OLED模塊相連接的IO。
這一步，先將我們與OLED模塊相連的IO口設置為輸出，具體使用哪些IO口，這裏需要根據連接電路以及OLED模塊所設置的通訊模式來確定。這些將在硬件設計部分向大家介紹。
2）初始化OLED模塊。
其實這裏就是上面的初始化框圖的內容，通過對OLED相關寄存器的初始化，來啓動OLED的顯示。為後續顯示字符和數字做準備。
3）通過函數將字符和數字顯示到OLED模塊上。
這裏就是通過我們設計的程序，將要顯示的字符送到OLED模塊就可以了，這些函數將在程序設計部分向大家介紹。
通過以上三步，我們就可以使用正點原子OLED模塊來顯示字符和數字了，在後面我們還將會給大家介紹顯示漢字的方法。這一部分就先介紹到這裏。
21.2 硬件設計
21.2.1 例程功能
使用IIC模式驅動OLED模塊，不停的顯示ASCII碼和碼值。
21.2.2 硬件資源
- LED燈
LED - IO1 - XL9555
IIC_SDA-IO41
IIC_SCL-IO42 - OLED
IIC_SCL - IO4
IIC_SDA - IO5
D2 - IO6
DC - IO38
RST - IO_05(XL9555)
21.2.3 原理圖
OLED模塊的原理圖在前面已有詳細説明了，這裏我們介紹OLED模塊與我們開發板的連接，開發板上有一個OLED/CAMERA的接口（P6接口）可以和正點原子OLED模塊直接對插（靠左插！），連接如圖21.2.3.1所示：
圖21.2.3.1 OLED模塊與開發板連接示意圖
21.3 程序設計
21.3.1 程序流程圖
程序流程圖能幫助我們更好的理解一個工程的功能和實現的過程，對學習和設計工程有很好的主導作用。下面看看本實驗的程序流程圖：
圖21.3.1.1 OLED實驗程序流程圖
21.3.2 IIC_OLED函數解析
由於OLED是基於IIC協議進行通訊的，並且ESP32的IIC函數在前面的章節已經詳細講解過了，因此，關於ESP32的IIC函數這一部分內容，請讀者們回顧之前的內容，筆者在此不再贅述。
21.3.3 IIC_OLED驅動解析
這裏我們只講解核心代碼，詳細的源碼請大家參考光盤本實驗對應源碼，OLED的驅動主要包括三個文件：oled.c、oled.h和oledfont.h。oledfont.h頭文件存放的是ASCII字符集，oled.h存放的是引腳接口宏定義和函數聲明等，oled.c則是驅動代碼。
1，oledfont.h文件
首先看oledfont.h文件的ASCII字符集內容：
/* 常用ASCII表
* 偏移量32
* ASCII字符集: !"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]
^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~
* PC2LCD2002取模方式設置：陰碼+逐列式+順向+C51格式
* 總共：3個字符集（12*12、16*16和24*24），用户可以自行新增其他分辨率的字符集。
* 每個字符所佔用的字節數為:(size/8+((size%8)?1:0))*(size/2),其中size:是字庫生成時的點
* 陣大小(12/16/24...)
*/
/* 12*12 ASCII字符集點陣 */
const unsigned char oled_asc2_1206[95][12]={ ...這裏省略字符集庫... };
/* 16*16 ASCII字符集點陣 */
const unsigned char oled_asc2_1608[95][16]={ ...這裏省略字符集庫... };
/* 24*24 ASICII字符集點陣 */
const unsigned char oled_asc2_2412[95][36]={ ...這裏省略字符集庫... };
該頭文件中包含三個大小不同的ASCII字符集點陣，其中包括：12*12ASCII字符集點陣、16*16ASCII字符集點陣、24*24ASICII字符集點陣。每個字符集點陣都包含95個常用的ASCII字符集，從空格符開始(即ASCII碼錶編號的32~127對應的字符)，分別為：!"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~。上面的ASCII字符集，我們可以使用一個款很好的字符提取軟件來製作獲取。字符提取軟件為：PCtoLCD2002完美版，該軟件可以提供各種字符，包括漢字（字體和大小都可以自己設置）陣提取，且取模方式可以設置好幾種，常用的取模方式，該軟件都支持。該軟件還支持圖形模式，也就是用户可以自己定義圖片的大小，然後畫圖，根據所畫的圖形再生成點陣數據，這功能在製作圖標或圖片的時候很有用。
該軟件的界面如圖21.3.3.1所示：
圖21.3.3.1 PCtoLCD2002軟件界面
然後我們選擇設置，在設置裏面設置取模方式如圖21.3.3.2所示：
圖21.3.3.2 設置取模方式
上圖設置的取模方式，在右上角的取模説明裏面有，即：從第一列開始向下每取8個點作為一個字節，如果最後不足8個點就補滿8位。取模順序是從高到低，即第一個點作為最高位。如*-------取為10000000。其實就是按如圖21.3.3.3所示的這種方式：
圖21.3.3.3 取模方式圖解
從上到下，從左到右，高位在前。我們按這樣的取模方式，然後把ASCII字符集按12 6大小、16 8和24 12大小取模出來（對應漢字大小為12 12、16 16和24 24，字符的只有漢字的一半大！），每個12 6的字符佔用12個字節，每個16 8的字符佔用16個字節，每個24 * 12的字符佔用36個字節。
2，oled.h文件
下面我們先解析oled.h的程序。對OLED模塊IIC引腳和OLED器件地址做了相關定義。
#define OLED_ADDR 0X3C /* 7位器件地址 */
#define OLED_CMD 0x00 /* 寫命令 */
#define OLED_DATA 0x40 /* 寫數據 */
#define OLED_SCL_PIN 4
#define OLED_SDA_PIN 5
#define OLED_D2_PIN 6
#define OLED_DC_PIN 38我們選擇使用IO4作為IIC的時鐘線，IO5作為IIC的數據線，IO6為OLED_D2_PIN，IO38為OLED_DC_PIN。OLED的器件地址為0x3C。
由於會使用到RST引腳，而RST引腳是XL9555器件上的IO，這裏便有OLED_RST宏用來控制RST引腳輸出高低電平，實現OLED的硬件復位。
#define OLED_RST(x) xl9555_pin_set(OV_RESET, x ? IO_SET_HIGH : IO_SET_LOW);3，oled.c文件
最後就是oled.c文件的驅動源碼介紹。先是OLED(SSD1306)的初始化函數，以8080並口方式為例，其定義如下：
/**
* @brief 初始化OLED
* @param i2c_obj_t self: 傳入的IIC初始化參數，用以判斷是否已經完成IIC初始化
* @retval 無
*/
void oled_init(i2c_obj_t self)
{
if (self.init_flag == ESP_FAIL)
{
iic_init(I2C_NUM_1); /* 初始化IIC */
}
oled_master = self;
gpio_config_tgpio_init_struct = {0};
gpio_init_struct.intr_type = GPIO_INTR_DISABLE; /* 失能引腳中斷 */
gpio_init_struct.mode = GPIO_MODE_INPUT; /* 輸入輸出模式 */
gpio_init_struct.pull_up_en = GPIO_PULLUP_ENABLE; /* 使能上拉 */
gpio_init_struct.pull_down_en = GPIO_PULLDOWN_DISABLE; /* 失能下拉 */
gpio_init_struct.pin_bit_mask = 1ULL << OLED_D2_PIN; /* 設置的引腳的位掩碼 */
gpio_config(&gpio_init_struct);
gpio_init_struct.intr_type = GPIO_INTR_DISABLE; /* 失能引腳中斷 */
gpio_init_struct.mode = GPIO_MODE_OUTPUT; /* 輸入輸出模式 */
gpio_init_struct.pull_up_en = GPIO_PULLUP_ENABLE; /* 使能上拉 */
gpio_init_struct.pull_down_en = GPIO_PULLDOWN_DISABLE; /* 失能下拉 */
gpio_init_struct.pin_bit_mask = 1ULL << OLED_DC_PIN; /* 設置的引腳的位掩碼 */
gpio_config(&gpio_init_struct);
OLED_DC(0);
/* 配置復位引腳電平 */
xl9555_pin_write(OV_RESET_IO, 1);
/*復位OLED*/
OLED_RST(0);
vTaskDelay(100);
OLED_RST(1);
vTaskDelay(100);
/* 初始化代碼 */
oled_write_Byte(0xAE, OLED_CMD); /* 關閉顯示 */
oled_write_Byte(0xD5, OLED_CMD); /* 設置時鐘分頻因子,震盪頻率 */
oled_write_Byte(80, OLED_CMD); /* [3:0],分頻因子;[7:4],震盪頻率 */
oled_write_Byte(0xA8, OLED_CMD); /* 設置驅動路數 */
oled_write_Byte(0X3F, OLED_CMD); /* 默認0X3F(1/64) */
oled_write_Byte(0xD3, OLED_CMD); /* 設置顯示偏移 */
oled_write_Byte(0X00, OLED_CMD); /* 默認為0 */
oled_write_Byte(0x40, OLED_CMD); /* 設置顯示開始行 [5:0],行數 */
oled_write_Byte(0x8D, OLED_CMD); /* 電荷泵設置 */
oled_write_Byte(0x14, OLED_CMD); /* bit2，開啓/關閉 */
oled_write_Byte(0x20, OLED_CMD); /* 設置內存地址模式 */
/* [1:0],00，列地址模式;01，行地址模式;10,頁地址模式;默認10; */
oled_write_Byte(0x02, OLED_CMD);
oled_write_Byte(0xA1, OLED_CMD); /* 段重定義設置,bit0:0,0->0;1,0->127; */
/* 設置COM掃描方向;bit3:0,普通模式;1,重定義模式 COM[N-1]->COM0;N:驅動路數 */
oled_write_Byte(0xC0, OLED_CMD);
oled_write_Byte(0xDA, OLED_CMD); /* 設置COM硬件引腳配置 */
oled_write_Byte(0x12, OLED_CMD); /* [5:4]配置 */
oled_write_Byte(0x81, OLED_CMD); /* 對比度設置 */
oled_write_Byte(0xEF, OLED_CMD); /* 1~255;默認0X7F (亮度設置,越大越亮) */
oled_write_Byte(0xD9, OLED_CMD); /* 設置預充電週期 */
oled_write_Byte(0xf1, OLED_CMD); /*[3:0],PHASE 1;[7:4],PHASE 2; */
oled_write_Byte(0xDB, OLED_CMD); /* 設置VCOMH 電壓倍率 */
/* [6:4]000,0.65*vcc;001,0.77*vcc;011,0.83*vcc; */
oled_write_Byte(0x30, OLED_CMD);
/* 全局顯示開啓;bit0:1,開啓;0,關閉;(白屏/黑屏) */
oled_write_Byte(0xA4, OLED_CMD);
oled_write_Byte(0xA6, OLED_CMD); /* 設置顯示方式;bit0:1,反相顯示;0,正常顯示 */
oled_write_Byte(0xAF, OLED_CMD); /* 開啓顯示 */
/* 打開oled */
oled_on();
oled_clear();
}該函數的結構比較簡單，開始是對GPIO口的初始化，這裏我們用了宏定義來決定要設置的IO口，後面的就是一些初始化序列了，我們按照廠家提供的資料來做就可以。值得注意一點的是，因為OLED是無背光的，在初始化之後，我們把顯存都清空了，所以我們在屏幕上是看不到任何內容的，就像沒通電一樣，不要以為這就是初始化失敗，要寫入數據模塊才會顯示的。
接着，要介紹的是oled_refresh_gram更新顯存到OLED函數，該函數的作用是把我們在程序中定義的二維數組g_oled_gram的值一次性刷新到OLED的顯存GRAM中。我們在oled.c文件開頭定義瞭如下一個二維數組：
/*OLED的顯存
存放格式如下.
[0]0 1 2 3 ...127
[1]0 1 2 3 ...127
[2]0 1 2 3 ...127
[3]0 1 2 3 ...127
[4]0 1 2 3 ...127
[5]0 1 2 3 ...127
[6]0 1 2 3 ...127
[7]0 1 2 3 ...127
*/
uint8_t OLED_GRAM[128][8];該數組值與OLED顯存GRAM值一一對應。在操作的時候我們只需要先修改該數組的值，然後再通過調用oled_refresh_gram函數把數組的值一次性刷新到OLED 的GRAM上即可。oled_refresh_gram函數定義如下：
/**
* @brief 更新顯存到OLED
* @param 無
* @retval 無
*/
void oled_refresh_gram(void)
{
uint8_t i, n;
for (i = 0; i < 8; i++)
{
oled_wr_byte (0xb0 + i, OLED_CMD); /* 設置頁地址（0~7） */
oled_wr_byte (0x00, OLED_CMD); /* 設置顯示位置—列低地址 */
oled_wr_byte (0x10, OLED_CMD); /* 設置顯示位置—列高地址 */
for (n = 0; n < 128; n++)
{
oled_wr_byte(g_oled_gram[n], OLED_DATA);
}
}
}oled_refresh_gram函數先設置頁地址，然後寫入列地址（也就是縱座標），然後從0開始寫入128個字節，寫滿該頁，最後循環把8頁的內容都寫入，就實現了整個從ESP32顯存到OLED顯存的拷貝。
oled_refresh_gram()函數還調用了oled_write_Byte()這個函數，也就是我們接着要介紹的函數：該函數和硬件相關，該函數定義如下：
/**
* @brief oled 寫命令
* @param tx_data：數據
* @param command：命令值
* @retval 無
*/
void oled_write_Byte(unsigned char tx_data, unsigned char command)
{
unsigned char data[2] = {command, tx_data};
oled_write(data, sizeof(data));
}
oled_write_Byte()函數還調用oled_write()函數，其定義如下：
/**
* @brief oled IIC寫數據
* @param data_wr：發送的數據或者命令
* @param size ：發送數據的大小
* @retval 0：發送成功；非0值：發送失敗
*/
esp_err_t oled_write(uint8_t* data_wr, size_t size)
{
i2c_buf_t bufs = {
.len = size,
.buf = data_wr,
};
i2c_transfer(&oled_master, OLED_ADDR, 1, &bufs, I2C_FLAG_STOP);
return ESP_OK;
}oled_write()函數的處理方法，是通過調用IIC控制塊下的收發函數來發送數據和命令。先將傳入的參數統一存放到通過IIC控制塊定義的一個結構體數組中，由該數組統一管理髮送的數據和命令，最後以指針類型的方式傳遞給收發函數i2c_transfer()。關於函數i2c_transfer()的描述請參照19.3.3小節的內容。
g_oled_gram 128二維數組中的128代表列數（x座標），而8代表的是頁，每頁又包含8行，總共64行（y座標），從高到低對應行數從小到大，如表21.3.3.1所示：
表21.3.3.1 OLED_GRAM和OLED屏座標對應關係
上表中G代表OLED_GRAM，G0就表示OLED_GRAM 0。比如，我們要在x=3，y=9這個點寫入1，則可以用這個句子實現：
OLED_GRAM[3][1] |= 1<<1；一個通用的在點（x，y）置1表達式為：
OLED_GRAM[x][y/8] |= 1<<(y%8)；其中x的範圍為：0~127；y的範圍為：0~63。
因此，我們可以得出接下來介紹的這個比較重要的函數：OLED畫點函數，其定義如下：
/**
* @brief OLED畫點
* @param x : 0~127
* @param y : 0~63
* @param dot: 1 填充 0,清空
* @retval 無
*/
void oled_draw_point(uint8_t x, uint8_t y, uint8_t dot)
{
uint8_t pos, bx, temp = 0;
if (x > 127 || y > 63) return; /* 超出範圍了 */
pos = y / 8; /* 計算GRAM裏面的y座標所在的字節, 每個字節可以存儲8個行座標 */
bx = y % 8; /* 取餘數,方便計算y在對應字節裏面的位置,及行(y)位置 */
temp = 1 << bx; /* 高位表示高行號, 得到y對應的bit位置,將該bit先置1 */
if (dot) /* 畫實心點 */
{
OLED_GRAM[x][pos] |= temp;
}
else /* 畫空點,即不顯示 */
{
OLED_GRAM[x][pos] &= ~temp;
}
}該函數有3個形參，前兩個是橫縱座標，第三個t為要寫入1還是0。該函數實現了我們在OLED模塊上任意位置畫點的功能。
前面我們知道取模方式是：從上到下，從左到右，高位在前。下面根據取模的方式來編寫顯示字符oled_show_char函數，其定義如下：
/**
* @brief 在指定位置顯示一個字符,包括部分字符
* @param x : 0~127
* @param y : 0~63
* @param size:選擇字體 12/16/24
* @param mode:0,反白顯示;1,正常顯示
* @retval 無
*/
void oled_show_char(uint8_t x,uint8_t y,uint8_t chr,uint8_t size,uint8_t mode)
{
uint8_t temp, t, t1;
uint8_t y0 = y;
uint8_t *pfont = 0;
/* 得到字體一個字符對應點陣集所佔的字節數 */
uint8_t csize = (size / 8 + ((size % 8) ? 1 : 0)) * (size / 2);
chr = chr - ' '; /* 得到偏移後的值,因為字庫是從空格開始存儲的,第一個字符是空格 */
if (size == 12) /* 調用1206字體 */
{
pfont = (uint8_t *)oled_asc2_1206[chr];
}
else if (size == 16) /* 調用1608字體 */
{
pfont = (uint8_t *)oled_asc2_1608[chr];
}
else if (size == 24) /* 調用2412字體 */
{
pfont = (uint8_t *)oled_asc2_2412[chr];
}
else /* 沒有的字庫 */
{
return;
}
for (t = 0; t < csize; t++)
{
temp = pfont[t];
for (t1 = 0; t1 < 8; t1++)
{
if (temp & 0x80)oled_draw_point(x, y, mode);
else oled_draw_point(x, y, !mode);
temp <<= 1;
y++;
if ((y - y0) == size)
{
y = y0;
x++;
break;
}
}
}
}該函數為字符以及字符串顯示的核心部分，函數中chr = chr - ' ';這句是要得到在字符點陣數據裏面的實際地址，因為我們的取模是從空格鍵開始的，例如oled_asc2_1206 0，代表的是空格符開始的點陣碼。在接下來的代碼，我們也是按照從上到小(先y++)，從左到右（再x++）的取模方式來編寫的，先得到最高位，然後判斷是寫1還是0，畫點；接着讀第二位，如此循環，直到一個字符的點陣全部取完為止。這其中涉及到列地址和行地址的自增，根據取模方式來理解，就不難了。
oled.c的內容比較多，其他的函數請大家自行理解。
21.3.4 CMakeLists.txt文件
打開本實驗BSP下的CMakeLists.txt文件，其內容如下所示：
set(src_dirs
IIC
LED
OLED
XL9555)
set(include_dirs
IIC
LED
OLED
XL9555)
set(requires
driver
esp_lcd)
idf_component_register(SRC_DIRS ${src_dirs}
INCLUDE_DIRS ${include_dirs} REQUIRES ${requires})
component_compile_options(-ffast-math -O3 -Wno-error=format=-Wno-format)上述的紅色OLED驅動以及esp_lcd依賴庫需要由開發者自行添加，以確保OLED驅動能夠順利集成到構建系統中。這一步驟是必不可少的，它確保了OLED驅動的正確性和可用性，為後續的開發工作提供了堅實的基礎。
21.3.5 實驗應用代碼
打開main/main.c文件，該文件定義了工程入口函數，名為app_main。該函數代碼如下。
i2c_obj_t i2c0_master;
i2c_obj_t i2c1_master;
/**
* @brief 程序入口
* @param 無
* @retval 無
*/
void app_main(void)
{
uint8_t t = 0;
led_init(); /* 初始化LED */
i2c0_master = iic_init(I2C_NUM_0); /* 初始化IIC0 */
i2c1_master = iic_init(I2C_NUM_1); /* 初始化IIC1 */
xl9555_init(i2c0_master); /* 初始化XL9555 */
oled_init(i2c1_master); /* 初始化OLED */
oled_show_string(0, 0, "ALIENTEK", 24);
oled_show_string(0, 24, "0.96' OLED TEST", 16);
oled_show_string(0, 40, "ATOM 2023/8/26", 12);
oled_show_string(0, 52, "ASCII:", 12);
oled_show_string(64, 52, "CODE:", 12);
oled_refresh_gram(); /* 更新顯示到OLED */
t = ' ';
while(1)
{
oled_show_char(36, 52, t, 12, 1); /* 顯示ASCII字符 */
oled_show_num(94, 52, t, 3, 12); /* 顯示ASCII字符的碼值 */
oled_refresh_gram(); /* 更新顯示到OLED */
t++;
if (t > '~')
{
t = ' ';
}
vTaskDelay(500);
LED_TOGGLE(); /* LED閃爍 */
}
}在實驗章節中我們也介紹到OLED以IIC協議進行通訊，肯定要分配一個IIC端口，然而IO擴展芯片XL9555也需要分配到一個IIC端口（IIC0）。為了保證兩個設備之間不被幹擾，我們分配另一個IIC端口（IIC1）給OLED使用，如此一來避免了因端口使用衝突而帶來的影響，這也是我們在主函數中定義了兩個IIC端口的原因。
main.c主要功能就是在OLED上顯示一些實驗信息字符，然後開始從空格鍵開始不停的循環顯示ASCII字符集，並顯示該字符的ASCII值。最後LED閃爍提示程序正在運行。
21.4 下載驗證
下載代碼後，LED不停的閃爍，提示程序已經在運行了。同時OLED模塊顯示ASCII字符集等信息，如圖21.4.1所示：
圖21.4.1 OLED顯示效果
OLED顯示了三種尺寸的字符：2412（ALIENTEK）、168（0.96’ OLED TEST）和12 * 6（剩下的內容）。説明我們的實驗是成功的，實現了三種不同尺寸ASCII字符的顯示，在最後一行不停的顯示ASCII字符以及其碼值。
