OLED（1）原理篇

1 OLED 硬件

这里以 0.96 寸 OLED 为例，驱动芯片有 SSD1306、SSD1315，接口有 4 针脚的 I2C 接口或 7 针脚的 SPI 接口，像素大小为 128*64（宽x高），像素颜色有白色、蓝色、黄蓝双色（0~15黄色，16~63行蓝色）

1.1 SSD1306 简介

• 1）SSD1306 控制器

  • 
  • （1）128 SEG 引脚和 64 COM 引脚，对应 128*64 像素点阵
  • （2）内置显存（GDDRAM）：128*64 bit

  • （3）供电：VDD=1.65\~3.3V（IC逻辑），VCC=7\~15V（面板驱动）

    • 模块（非裸屏）会提供 5V 转 3.3V 芯片；芯片内部有升压电路来支持面板驱动电压。
  • （4）通信接口：6800/8080 并口，SPI、I2C 接口

1.2 SSD1306 框图及引脚定义

• 1）框图：

• 2）引脚定义：

引脚	功能
VDD、VCC、VSS、VLSS	供电。VDD=1.65\~3.3V，VCC=7\~15V（由于内部升压电路可省略）
D0~D7	6800/8080: 8 位双向数据总线 3/4线 SPI: D0 - SCLK，D1 - SDIN I2C: D0 - SCL，D1 - SDAin，D2 - SDAout
BS0~BS2	选择通信接口
R/W#(WR#)	6800: R/W#, 指定读/写操作； 8080: WR#, 写使能
E(RD#)	6800: E, 读/写使能； 8080: RD#, 读使能
D/C#	6800/8080/4-SPI: 指定传输数据/指令； I2C: SA0，指定 I2C 从机地址最低位
CS#	Chip Select, 片选
RES#	复位

• 3）BS0~BS2 控制通信协议：

1.3 4-Pin 模块原理图（I2C）

• 1）原理图：

  • BS0~BS2：0b010，表示 I2C 接口
  • IREF：910K欧计算方法见 datasheet 8.8 小节。
  • CS#：低电平片选
  • D/C#: R11、R12 控制 I2C 从机地址（0b011110 X R/W# = ((0x3C or 0x3D) << 1) | R/W#）
  • RES#：上电复位。（7-pin原理图中引出该引脚）
  • D0~D2：D0 - SCL，D1 - SDAin，D2 - SDAout
  • VCC：只需加上滤波电容即可。由内部升压电路供电
  • VDD：接我们外部的 VCC，由 VCC_IN 通过 3.3V 稳压管提供

1.4 7-Pin 模块原理图（SPI）

• 1）原理图：

  • R1~R4 根据选择接口来使用
  • D0 和 D1 需要 4.7K 上拉电阻

2 通信协议

2.1 6800 并口协议

2.2 8080 并口协议

并行通信速度当然快，只是占用了太多 IO 口。

2.3 4-wire SPI

2 根数据线 SCK、SDA，1 根 CS 片选线（Chip Select），1 根 D/C 数据指令线（Data/Command）。其 “#” 表示低电平有效。

• SPI 模式 0 或模式 3

2.4 3-wire SPI

2 根数据线 SCK、SDA，1 根 CS 片选线（Chip Select）

2.5 I2C

2 根数据线 SCK、SDA

3 总结

• 1）除非我们是自己制作 OLED 的驱动板，否则我们只需要使用成品并理解显示原理即可，比如我们要在上图的位置显示一个高宽为 8x6 大小的字符 ‘A’：

  • （1）首先是协议选择：市面上一般有 7-Pin 的 4 线 SPI 方式，以及 I2C 方式。SPI 和 I2C 分别又有软件模拟和硬件实现两种方式。
  • （2）然后是写入地址选择：OLED 128x64 纵向有 128 列像素，横向有 8 页，每页 8 行像素；需要设置页地址（PAGE0）和列地址（122=0x7A）。
  • （3）最后写入点阵数据：按图中生成点阵的方式只需要写入 {0x00,0x7C,0x12,0x11,0x12,0x7C} 即可。

• 2）不同的生成点阵方式，有不同的数据写入方法：

  • （1）上图中的点阵数组是按照低位在前，从左到右的纵向方式生成的。
  • （2）如果按照高位在前，从左到右的纵向方式生成，那么生成的点阵数据应该为：{0x00,0x3E,0x48,0x88,0x48,0x3E}。如果是从右到左，则翻转该数组即可。
  • （3）还有按照横向方式生成，这样生成的点阵代码组织很有难度，了解一下即可。

  如果觉得不好理解，可以去我基于 Python 编写的点阵字库生成器里看一下：https://gitee.com/luyaocf/oled_font_library.git

• 3）最后是单字所占字节数的计算，这里以 16x16 像素的单个汉字为例：

  • （1）16x16 像素的单个汉字，其高 16 像素则跨 2 个 PAGE，即 2 个字节，宽 16 像素表示像这样 2 个 PAGE 的列有 16 列，那么 16x16 的单字一共应该是 16x2=32 个字节
  • （2）同理，24x24 的单个汉字应该有 24/8*24=72 个字节
  • （3）那么，12x12 的单个汉字应该有多少个呢？应该是 (12/8 + (12%8==0?0:1))x12 = 24 个字节
  • （4）据此我们可以推导出任意大小为 s 像素的单字字节数为：(s/8 + (s%8==0?0:1))xs

4 参考

• 这里参考了 B 站 UP 主江协科技的视频，就不放地址了。因为我一放地址就自动播放语言了……
• 官方文档：《SSD1306.pdf》
• SSD1306 官网：https://www.solomon-systech.com/zh-hans/product-category/oled...