Arduino与12864 OLED图形显示屏

2.2 12864 OLED的结构与工作原理

1. 像素矩阵：12864 OLED由128×64个独立控制的像素点组成，每个像素可以单独控制亮灭状态。
2. 控制器：常见的12864 OLED控制器有SSD1306、SH1106等，负责接收指令和数据，控制像素显示。
3. 存储器：内置GDDRAM（图形显示数据RAM），用于存储当前显示的内容。
   • 对于SSD1306控制器，GDDRAM被组织为8页，每页128列。
   • 每个字节控制8个垂直排列的像素点。
4. 显示模式：
   • 页寻址模式：按页更新显示内容，适合显示静态图像。
   • 水平寻址模式：按行更新显示内容，适合动画效果。
   • 垂直寻址模式：按列更新显示内容，适合特殊效果。
5. 颜色：常见的12864 OLED有单色（白色或蓝色）和双色（黄蓝双色）两种。

3.2 I2C地址设置

• 默认地址：大多数12864 OLED模块的默认I2C地址为0x3C或0x3D。
• 地址确定方法：
  1. 查看模块说明书：制造商通常会在说明书中标明I2C地址。
  2. 查看模块背面：有些模块会在PCB背面标注I2C地址。
  3. 使用I2C扫描程序：通过Arduino运行I2C扫描程序来确定地址。

// I2C扫描程序示例
#include <Wire.h>

void setup() {
  Wire.begin();
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("I2C Scanner");
}

void loop() {
  byte error, address;
  int nDevices = 0;

  Serial.println("Scanning...");

  for(address = 1; address < 127; address++) {
    Wire.beginTransmission(address);
    error = Wire.endTransmission();

    if (error == 0) {
      Serial.print("I2C device found at address 0x");
      if (address < 16) Serial.print("0");
      Serial.print(address, HEX);
      Serial.println();
      nDevices++;
    }
  }
  
  if (nDevices == 0) Serial.println("No I2C devices found");
  else Serial.println("Scan complete");
  
  delay(5000);
}

3.3 I2C连接 - 代码示例 (U8g2库)

#include <U8g2lib.h>
#include <Wire.h>

// 初始化U8g2库，使用I2C接口
// 构造函数格式: U8G2_显示控制器_分辨率_缓冲区模式_接口
// 缓冲区模式: 1 = 单缓冲, 2 = 双缓冲, F = 全缓冲
U8G2_SSD1306_128X64_NONAME_F_HW_I2C u8g2(U8G2_R0, /* reset=*/ U8X8_PIN_NONE);

void setup() {
  // 初始化OLED
  u8g2.begin();
  // 设置字体
  u8g2.setFont(u8g2_font_ncenB08_tr);
}

void loop() {
  // 清除缓冲区
  u8g2.clearBuffer();
  
  // 绘制文本
  u8g2.drawStr(0, 20, "Hello, Arduino!");
  u8g2.drawStr(0, 40, "12864 OLED Test");
  
  // 绘制一个框
  u8g2.drawFrame(0, 0, 128, 64);
  
  // 绘制一个实心矩形
  u8g2.drawBox(100, 10, 20, 20);
  
  // 将缓冲区内容发送到显示器
  u8g2.sendBuffer();
  
  // 延时2秒
  delay(2000);
}

3.4 I2C连接 - 优缺点

• 优点：
  • 极简接线：仅需2个IO口，节省Arduino引脚资源。
  • 接线简单：减少错误接线的可能性。
  • 支持多设备：可以在同一总线上连接多个I2C设备。
  • 标准化：I2C是一种广泛使用的标准协议。
• 缺点：
  • 速度较慢：相比SPI和并行接口，刷新率较低。
  • 地址冲突：如果连接多个相同地址的I2C设备，需要额外的地址转换器。
  • 距离限制：I2C不适合长距离通信。

4.2 中文显示

12864 OLED支持中文显示，U8g2库提供了多种中文字库：

#include <U8g2lib.h>
#include <Wire.h>

U8G2_SSD1306_128X64_NONAME_F_HW_I2C u8g2(U8G2_R0, /* reset=*/ U8X8_PIN_NONE);

void setup() {
  u8g2.begin();
  // 设置中文字体
  u8g2.setFont(u8g2_font_wqy12_t_chinese1);  // 文泉驿12点阵中文字体
}

void loop() {
  u8g2.clearBuffer();
  
  // 显示ASCII字符
  u8g2.drawStr(0, 20, "Hello");
  
  // 显示中文
  u8g2.setCursor(0, 40);
  u8g2.print("你好世界");  // 直接使用print方法显示中文
  
  u8g2.sendBuffer();
  delay(2000);
}

注意：

1. U8g2库内置了多种中文字库，如文泉驿系列：
   • u8g2_font_wqy12_t_chinese1：12像素高度
   • u8g2_font_wqy13_t_chinese1：13像素高度
   • u8g2_font_wqy14_t_chinese1：14像素高度
   • u8g2_font_wqy15_t_chinese1：15像素高度
   • u8g2_font_wqy16_t_chinese1：16像素高度
2. 中文字库较大，会占用较多的程序存储空间，请根据Arduino板的闪存大小选择合适的字库。
3. 如果需要显示自定义字符，可以使用U8g2的字体编辑工具生成自己的字库。

4.3 动画效果

OLED显示屏的高刷新率使其非常适合显示简单动画：

#include <U8g2lib.h>
#include <Wire.h>

U8G2_SSD1306_128X64_NONAME_F_HW_I2C u8g2(U8G2_R0, /* reset=*/ U8X8_PIN_NONE);

int position = 0;
int direction = 1;

void setup() {
  u8g2.begin();
  u8g2.setFont(u8g2_font_ncenB08_tr);
}

void loop() {
  // 更新位置
  position += direction;
  if (position > 100 || position < 0) {
    direction = -direction;
  }
  
  // 绘制动画帧
  u8g2.clearBuffer();
  u8g2.drawBox(position, 20, 28, 28);
  u8g2.sendBuffer();
  
  // 控制帧率
  delay(10);
}