《ESP32-S3使用指南—IDF版 V1.6》第二十一章 IIC_OLED实验

第二十一章 IIC_OLED实验

1）实验平台：正点原子DNESP32S3开发板

2）章节摘自【正点原子】ESP32-S3使用指南—IDF版 V1.6

3）购买链接：https://detail.tmall.com/item.htm?&id=768499342659

4）全套实验源码+手册+视频下载地址：http://www.openedv.com/docs/boards/esp32/ATK-DNESP32S3.html

5）正点原子官方B站：https://space.bilibili.com/394620890

6）正点原子DNESP32S3开发板技术交流群：132780729

本章我们来学习使用OLED液晶显示屏，在开发板上我们预留了OLED模块接口，需要准备一个OLED显示模块。下面我们一起来点亮OLED，并实现ASCII字符的显示。本章分为如下几个小节：
21.1 OLED简介
21.2 硬件设计
21.3 程序设计
21.4 下载验证

21.1 OLED简介

OLED，即有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode），又称为有机电激光显示（Organic Electroluminesence Display，OLED）。OLED可按发光材料分为两种：小分子OLED和高分子OLED（也可称为PLED）。OLED是一种利用多层有机薄膜结构产生电致发光的器件，它很容易制作，而且只需要低的驱动电压，OLED由于同时具备自发光(不需背光源)、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、功耗低、柔性好等优异特性，目前主要用于显示领域，OLED在节能照明领域的开发也成为全球趋势。
本章我们将介绍ALINETEK的OLED显示模块及其使用方法，该模块有以下特点：
l 模块有单色和双色两种可选，单色为纯蓝色，而双色则为黄蓝双色（分区域的双色，前16行为黄色，后48行为蓝色，且黄蓝色之间有一行不显示的间隔区。）。
l 尺寸小，显示尺寸为0.96寸，而模块的尺寸仅为27mm * 26mm大小。
l 高分辨率，该模块的分辨率为128 * 64。
l 多种接口方式，该模块提供了总共4种接口包括：6800、8080两种并行接口方式、4线SPI接口方式以及IIC接口方式（只需要2根线就可以控制OLED了！）。
l 不需要高压，直接接3.3V就可以工作了。
这里要提醒大家的是，该模块不和5.0V接口兼容，所以请大家在使用的时候一定要小心，别直接接到5V的系统上去，否则可能烧坏模块。以下4种模式通过模块的BS1和BS2设置，BS1和BS2的设置与模块接口模式的关系如表21.1.1所示：

表21.1.1 OLED模块接口方式设置表
表21.1.1中：“1”代表接VCC，而“0”代表接GND。该模块的外观图如图21.1.1所示：

图21.1.1 正点原子 OLED模块外观图
正点原子OLED模块默认设置是：BS1和BS2接VCC，即使用8080并口方式，如果你想要设置为其他模式，则需要在OLED的背面，用烙铁修改BS1和BS2的设置。
对于本实验而言，是需要将OLED模块的接口方式修改为IIC，所以就需要把BS2接到GND，并把D1和D2连接起来。最终使用IIC接口的OLED模块图如下图所示。

图21.1.2 IIC接口的OLED模块

图21.1.3 正点原子 OLED模块原理图
该模块采用8 * 2的2.54排针与外部连接，总共有16个管脚，在16条线中，我们只用了15条，有一个是悬空的。15条线中，电源和地线占了2条，还剩下13条信号线。在不同模式下，我们需要的信号线数量是不同的，在8080模式下，需要全部13条，而在该模块的IIC模式下，需要4条线，分别为OLED_D0(SCL)、OLED_D1和D2(SDA)、OLED_DC、OLED_RST。在IIC模式下，OLED_D0是作为IIC的SCL线，OLED_D1和D2连接一起作为IIC的SDA线，而OLED_DC是作为SA0，用于设置IIC器件地址，OLED_RST是复位线，RST上的低电平，将导致OLED复位，在每次初始化之前，都应该复位一下OLED模块。
要进行IIC通信，首先得知道器件地址，OLED器件地址是7位的，具体格式如下表所示。

表21.1.2 OLED设备地址
OLED模块的主控芯片为SSD1306，从上表可以知道，SSD1306器件地址由两部分组成，一部分就是“固定部分”即“011110”；另一部分就是“可变部分”即SA0引脚，在程序上会让该引脚输出低电平，所以该位为“0”。最终可得到，SSD1306器件地址为“0111100”即0x3C。读操作地址就为0x79，即0111 1001；写操作地址就为0x78，即0111 1000。

21.1.1 硬件驱动接口模式
l 8080并口模式
首先我们介绍一下模块的8080并行接口，8080并行接口的发明者是INTEL，该总线也被广泛应用于各类液晶显示器，正点原子 OLED模块也提供了这种接口，使得MCU可以快速的访问OLED。正点原子 OLED模块的8080接口方式需要如下一些信号线：
CS：OLED片选信号。
WR：向OLED写入数据。
RD：从OLED读取数据。
D[7：0]：8位双向数据线。
RST(RES)：硬复位OLED。
DC：命令/数据标志（0，读写命令；1，读写数据）。
模块的8080并口写的过程为：先根据要写入的数据的类型，设置DC为高（数据）/低（命令），设置WR起始电平为高，然后拉低片选，选中SSD1306，接着我们在整个读时序上保持RD为高电平，然后拉低WR的电平准备写入数据，向数据线（D[7：0]）上输入要写的信息；
拉高WR，这样得到一个WR的上升沿，在这个上升沿，使数据写入到SSD1306里面；
SSD1306的8080并口写时序图如图21.1.1.1所示：

图21.1.1.1 8080并口写时序图
模块的8080并口读的过程为：先根据要写入的数据的类型，设置DC为高（数据）/低（命令），设置RD起始电平为高，然后拉低片选CS信号，选中SSD1306，接着我们在整个读时序上保持WR为高电平，然后类似写时序，同样的，在RD的上升沿，使数据锁存到数据线（D[7：0]）上；SSD1306的8080并口读时序图如图21.1.1.2所示：

图21.1.1.2 8080并口读时序图
SSD1306的8080接口方式下，控制脚的信号状态所对应的功能如表21.1.1.1：

表21.1.1.1 控制脚信号状态功能表
在8080方式下读数据操作的时候，我们有时候（例如读显存的时候）需要一个假读命（Dummy Read），以使得微控制器的操作频率和显存的操作频率相匹配。在读取真正的数据之前，由一个的假读的过程。这里的假读，其实就是第一个读到的字节丢弃不要，从第二个开始，才是我们真正要读的数据。
一个典型的读显存的时序图，如图21.1.1.3所示：

图21.1.1.3 读显存时序图
可以看到，在发送了列地址之后，开始读数据，第一个是Dummy Read，也就是假读，我们从第二个开始，才算是真正有效的数据。并行接口模式就介绍到这里。
l SPI模式
我们的代码同时兼容SPI方式的驱动，如果你使用的是这种驱动方式，则应该把代码中的宏OLED_MODE设置为0，但对于硬件，则需要查看PCB背面的电阻设置以确定当前使用的是否为SPI模式：

#define OLED_MODE       0  /* 0: 4线串行模式 */

我们接下来介绍一下4线串行（SPI）方式，4先串口模式使用的信号线有如下几条：
CS：OLED片选信号。
RST(RES)：硬复位OLED。
DC：命令/数据标志（0，读写命令；1，读写数据）。
SCLK：串行时钟线。在4线串行模式下，D0信号线作为串行时钟线SCLK。
SDIN：串行数据线。在4线串行模式下，D1信号线作为串行数据线SDIN。
模块的D2需要悬空，其他引脚可以接到GND。在4线串行模式下，只能往模块写数据而不能读数据。
在4线SPI模式下，每个数据长度均为8位，在SCLK的上升沿，数据从SDIN移入到SSD1306，并且是高位在前的。DC线还是用作命令/数据的标志线。在4线SPI模式下，写操作的时序如图21.1.1.4所示：

图21.1.1.4 4线SPI写操作时序图
4线串行模式就为大家介绍到这里。其他还有几种模式，可以参考SSD1306的数据手的介绍，我们把资料放到“开发板资料A盘->7，硬件资料\3，液晶资料\OLED资料\SSD1306-Revision1.1(Charge Pump).pdf”，如果要使用这些方式，请大家参考该手册并自行实现相应的功能代码。

21.1.2 OLED显存
接下来，我们介绍一下模块的显存，SSD1306的显存总共为128 * 64bit大小，SSD1306将这些显存分为了8页，不使用显存对应的行列的重映射，其对应关系如表21.1.2.1所示：

表21.1.2.1 SSD1306显存与屏幕对应关系表
可以看出，SSD1306的每页包含了128个字节，总共8页，这样刚好是128 * 64的点阵大小。当GRAM的写入模式为页模式时，需要设置低字节起始的列地址（0x00~0x0F）和高字节的起始列地址（0x10~0x1F），芯片手册中给出了写入GRAM与显示的对应关系，写入列地址在写完一字节后自动按列增长，如图21.1.2.1所示：

图21.1.2.1 SSD1306页2显存写入字节与屏幕坐标的关系
因为每次写入都是按字节写入的，这就存在一个问题，如果我们使用只写方式操作模块，那么，每次要写8个点，这样，我们在画点的时候，就必须把要设置的点所在的字节的每个位都搞清楚当前的状态（0/1？），否则写入的数据就会覆盖掉之前的状态，结果就是有些不需要显示的点，显示出来了，或者该显示的没有显示了。这个问题在能读的模式下，我们可以先读出来要写入的那个字节，得到当前状况，在修改了要改写的位之后再写进GRAM，这样就不会影响到之前的状况了。但是这样需要能读GRAM，对于4线SPI模式/IIC模式，模块是不支持读的，而且读à改à写的方式速度也比较慢。
所以我们采用的办法是在ESP32的内部建立一个虚拟的OLED的GRAM（共128 * 8=1024个字节），每次修改时，只修改ESP32上的GRAM（实际上就是SRAM），在修改完成后一次性把ESP32上的GRAM写入到OLED的GRAM。当然这个方法也有坏处，一个对于那些SRAM很小的单片机（比如51系列）不太友好，另一个是每次都写入全屏，屏幕刷新率会变低。
SSD1306的命令比较多，这里我们仅介绍几个比较常用的命令，如表21.1.2.2所示：

表21.1.2.2 SSD1306常用命令表
第0个命令为0X81，用于设置对比度的，这个命令包含了两个字节，第一个0X81为命令，随后发送的一个字节为要设置的对比度的值。这个值设置得越大屏幕就越亮。
第1个命令为0XAE/0XAF。0XAE为关闭显示命令；0XAF为开启显示命令。
第2个命令为0X8D，该指令也包含2个字节，第一个为命令字，第二个为设置值，第二个字节的BIT2表示电荷泵的开关状态，该位为1，则开启电荷泵，为0则关闭。在模块初始化的时候，这个必须要开启，否则是看不到屏幕显示的。
第3个命令为0XB0~B7，该命令用于设置页地址，其低三位的值对应着GRAM的页地址。
第4个指令为0X00~0X0F，该指令用于设置显示时的起始列地址低四位。
第6个指令为0X10~0X1F，该指令用于设置显示时的起始列地址高四位。
其他命令，我们就不在这里一一介绍了，大家可以参考SSD1306 datasheet的第28页。从这页开始，对SSD1306的指令有详细的介绍。
最后，我们再来介绍一下OLED模块的初始化过程，SSD1306典型初始化框图如图21.1.2.2：

图21.1.2.2 SSD1306初始化框图
驱动IC的初始化代码，我们直接使用厂家推荐的设置就可以了，只要对细节部分进行一些修改，使其满足我们自己的要求即可，其他不需要变动。
OLED的介绍就到此为止，我们重点向大家介绍了正点原子OLED模块的相关知识，接下来我们将使用这个模块来显示字符和数字。通过以上介绍，我们可以得出OLED显示需要的相关设置步骤如下：
1）设置ESP32与OLED模块相连接的IO。
这一步，先将我们与OLED模块相连的IO口设置为输出，具体使用哪些IO口，这里需要根据连接电路以及OLED模块所设置的通讯模式来确定。这些将在硬件设计部分向大家介绍。
2）初始化OLED模块。
其实这里就是上面的初始化框图的内容，通过对OLED相关寄存器的初始化，来启动OLED的显示。为后续显示字符和数字做准备。
3）通过函数将字符和数字显示到OLED模块上。
这里就是通过我们设计的程序，将要显示的字符送到OLED模块就可以了，这些函数将在程序设计部分向大家介绍。
通过以上三步，我们就可以使用正点原子OLED模块来显示字符和数字了，在后面我们还将会给大家介绍显示汉字的方法。这一部分就先介绍到这里。

21.2 硬件设计

21.2.1 例程功能
使用IIC模式驱动OLED模块，不停的显示ASCII码和码值。
21.2.2 硬件资源

1. LED灯
   LED - IO1
2. XL9555
   IIC_SDA-IO41
   IIC_SCL-IO42
3. OLED
   IIC_SCL - IO4
   IIC_SDA - IO5
   D2 - IO6
   DC - IO38
   RST - IO_05(XL9555)
   21.2.3 原理图
   OLED模块的原理图在前面已有详细说明了，这里我们介绍OLED模块与我们开发板的连接，开发板上有一个OLED/CAMERA的接口（P6接口）可以和正点原子OLED模块直接对插（靠左插！），连接如图21.2.3.1所示：
   
   图21.2.3.1 OLED模块与开发板连接示意图

21.3 程序设计

21.3.1 程序流程图
程序流程图能帮助我们更好的理解一个工程的功能和实现的过程，对学习和设计工程有很好的主导作用。下面看看本实验的程序流程图：

图21.3.1.1 OLED实验程序流程图

21.3.2 IIC_OLED函数解析
由于OLED是基于IIC协议进行通讯的，并且ESP32的IIC函数在前面的章节已经详细讲解过了，因此，关于ESP32的IIC函数这一部分内容，请读者们回顾之前的内容，笔者在此不再赘述。

21.3.3 IIC_OLED驱动解析
这里我们只讲解核心代码，详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码，OLED的驱动主要包括三个文件：oled.c、oled.h和oledfont.h。oledfont.h头文件存放的是ASCII字符集，oled.h存放的是引脚接口宏定义和函数声明等，oled.c则是驱动代码。
1，oledfont.h文件
首先看oledfont.h文件的ASCII字符集内容：

/* 常用ASCII表
* 偏移量32
* ASCII字符集: !"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]
^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~
* PC2LCD2002取模方式设置：阴码+逐列式+顺向+C51格式
* 总共：3个字符集（12*12、16*16和24*24），用户可以自行新增其他分辨率的字符集。
* 每个字符所占用的字节数为:(size/8+((size%8)?1:0))*(size/2),其中size:是字库生成时的点
*  阵大小(12/16/24...)
*/
/* 12*12 ASCII字符集点阵 */
const unsigned char oled_asc2_1206[95][12]={ ...这里省略字符集库... };
/* 16*16 ASCII字符集点阵 */
const unsigned char oled_asc2_1608[95][16]={ ...这里省略字符集库... };
/* 24*24 ASICII字符集点阵 */
const unsigned char oled_asc2_2412[95][36]={ ...这里省略字符集库... };
该头文件中包含三个大小不同的ASCII字符集点阵，其中包括：12*12ASCII字符集点阵、16*16ASCII字符集点阵、24*24ASICII字符集点阵。每个字符集点阵都包含95个常用的ASCII字符集，从空格符开始(即ASCII码表编号的32~127对应的字符)，分别为：!"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~。

上面的ASCII字符集，我们可以使用一个款很好的字符提取软件来制作获取。字符提取软件为：PCtoLCD2002完美版，该软件可以提供各种字符，包括汉字（字体和大小都可以自己设置）阵提取，且取模方式可以设置好几种，常用的取模方式，该软件都支持。该软件还支持图形模式，也就是用户可以自己定义图片的大小，然后画图，根据所画的图形再生成点阵数据，这功能在制作图标或图片的时候很有用。
该软件的界面如图21.3.3.1所示：

图21.3.3.1 PCtoLCD2002软件界面
然后我们选择设置，在设置里面设置取模方式如图21.3.3.2所示：

图21.3.3.2 设置取模方式
上图设置的取模方式，在右上角的取模说明里面有，即：从第一列开始向下每取8个点作为一个字节，如果最后不足8个点就补满8位。取模顺序是从高到低，即第一个点作为最高位。如*-------取为10000000。其实就是按如图21.3.3.3所示的这种方式：

图21.3.3.3 取模方式图解
从上到下，从左到右，高位在前。我们按这样的取模方式，然后把ASCII字符集按12 6大小、16 8和24 12大小取模出来（对应汉字大小为12 12、16 16和24 24，字符的只有汉字的一半大！），每个12 6的字符占用12个字节，每个16 8的字符占用16个字节，每个24 * 12的字符占用36个字节。
2，oled.h文件
下面我们先解析oled.h的程序。对OLED模块IIC引脚和OLED器件地址做了相关定义。

#define OLED_ADDR           0X3C    /* 7位器件地址 */
#define OLED_CMD        0x00    /* 写命令 */
#define OLED_DATA       0x40    /* 写数据 */
#define OLED_SCL_PIN       4
#define OLED_SDA_PIN       5
#define OLED_D2_PIN        6
#define OLED_DC_PIN        38

我们选择使用IO4作为IIC的时钟线，IO5作为IIC的数据线，IO6为OLED_D2_PIN，IO38为OLED_DC_PIN。OLED的器件地址为0x3C。
由于会使用到RST引脚，而RST引脚是XL9555器件上的IO，这里便有OLED_RST宏用来控制RST引脚输出高低电平，实现OLED的硬件复位。

#define OLED_RST(x)  xl9555_pin_set(OV_RESET, x ? IO_SET_HIGH : IO_SET_LOW);

3，oled.c文件
最后就是oled.c文件的驱动源码介绍。先是OLED(SSD1306)的初始化函数，以8080并口方式为例，其定义如下：

/**
* @brief       初始化OLED
* @param       i2c_obj_t self: 传入的IIC初始化参数，用以判断是否已经完成IIC初始化
* @retval      无
*/
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;         /* 失能引脚中断 */
   gpio_init_struct.mode = GPIO_MODE_INPUT;              /* 输入输出模式 */
   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;   /* 设置的引脚的位掩码 */
    gpio_config(&gpio_init_struct);
   gpio_init_struct.intr_type = GPIO_INTR_DISABLE;         /* 失能引脚中断 */
   gpio_init_struct.mode = GPIO_MODE_OUTPUT;               /* 输入输出模式 */
   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;   /* 设置的引脚的位掩码 */
    gpio_config(&gpio_init_struct);
   
    OLED_DC(0);
   
    /* 配置复位引脚电平 */
   xl9555_pin_write(OV_RESET_IO, 1);
    /*复位OLED*/
    OLED_RST(0);
    vTaskDelay(100);
    OLED_RST(1);
    vTaskDelay(100);
    /* 初始化代码 */
    oled_write_Byte(0xAE, OLED_CMD);    /* 关闭显示 */
    oled_write_Byte(0xD5, OLED_CMD);    /* 设置时钟分频因子,震荡频率 */
    oled_write_Byte(80, OLED_CMD);      /* [3:0],分频因子;[7:4],震荡频率 */
    oled_write_Byte(0xA8, OLED_CMD);    /* 设置驱动路数 */
    oled_write_Byte(0X3F, OLED_CMD);    /* 默认0X3F(1/64) */
    oled_write_Byte(0xD3, OLED_CMD);    /* 设置显示偏移 */
    oled_write_Byte(0X00, OLED_CMD);    /* 默认为0 */
    oled_write_Byte(0x40, OLED_CMD);    /* 设置显示开始行 [5:0],行数 */
    oled_write_Byte(0x8D, OLED_CMD);    /* 电荷泵设置 */
    oled_write_Byte(0x14, OLED_CMD);    /* bit2，开启/关闭 */
oled_write_Byte(0x20, OLED_CMD);    /* 设置内存地址模式 */
/* [1:0],00，列地址模式;01，行地址模式;10,页地址模式;默认10; */
    oled_write_Byte(0x02, OLED_CMD);
oled_write_Byte(0xA1, OLED_CMD);    /* 段重定义设置,bit0:0,0->0;1,0->127; */
/* 设置COM扫描方向;bit3:0,普通模式;1,重定义模式 COM[N-1]->COM0;N:驱动路数 */
    oled_write_Byte(0xC0, OLED_CMD);
    oled_write_Byte(0xDA, OLED_CMD);    /* 设置COM硬件引脚配置 */
    oled_write_Byte(0x12, OLED_CMD);    /* [5:4]配置 */
            
    oled_write_Byte(0x81, OLED_CMD);    /* 对比度设置 */
    oled_write_Byte(0xEF, OLED_CMD);    /* 1~255;默认0X7F (亮度设置,越大越亮) */
    oled_write_Byte(0xD9, OLED_CMD);    /* 设置预充电周期 */
    oled_write_Byte(0xf1, OLED_CMD);    /*[3:0],PHASE 1;[7:4],PHASE 2; */
oled_write_Byte(0xDB, OLED_CMD);    /* 设置VCOMH 电压倍率 */
/* [6:4]000,0.65*vcc;001,0.77*vcc;011,0.83*vcc; */
    oled_write_Byte(0x30, OLED_CMD);
/* 全局显示开启;bit0:1,开启;0,关闭;(白屏/黑屏) */
    oled_write_Byte(0xA4, OLED_CMD);
    oled_write_Byte(0xA6, OLED_CMD);    /* 设置显示方式;bit0:1,反相显示;0,正常显示 */
    oled_write_Byte(0xAF, OLED_CMD);    /* 开启显示 */
    /* 打开oled */
    oled_on();
    oled_clear();
}

该函数的结构比较简单，开始是对GPIO口的初始化，这里我们用了宏定义来决定要设置的IO口，后面的就是一些初始化序列了，我们按照厂家提供的资料来做就可以。值得注意一点的是，因为OLED是无背光的，在初始化之后，我们把显存都清空了，所以我们在屏幕上是看不到任何内容的，就像没通电一样，不要以为这就是初始化失败，要写入数据模块才会显示的。
接着，要介绍的是oled_refresh_gram更新显存到OLED函数，该函数的作用是把我们在程序中定义的二维数组g_oled_gram的值一次性刷新到OLED的显存GRAM中。我们在oled.c文件开头定义了如下一个二维数组：

/*OLED的显存
    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];

该数组值与OLED显存GRAM值一一对应。在操作的时候我们只需要先修改该数组的值，然后再通过调用oled_refresh_gram函数把数组的值一次性刷新到OLED 的GRAM上即可。oled_refresh_gram函数定义如下：

/**
* @brief       更新显存到OLED
* @param       无
* @retval      无
*/
void oled_refresh_gram(void)
{
    uint8_t i, n;
    for (i = 0; i < 8; i++)
    {
       oled_wr_byte (0xb0 + i, OLED_CMD); /* 设置页地址（0~7） */
       oled_wr_byte (0x00, OLED_CMD);     /* 设置显示位置—列低地址 */
       oled_wr_byte (0x10, OLED_CMD);     /* 设置显示位置—列高地址 */
        for (n = 0; n < 128; n++)
        {
           oled_wr_byte(g_oled_gram[n], OLED_DATA);
        }
    }
}

oled_refresh_gram函数先设置页地址，然后写入列地址（也就是纵坐标），然后从0开始写入128个字节，写满该页，最后循环把8页的内容都写入，就实现了整个从ESP32显存到OLED显存的拷贝。
oled_refresh_gram()函数还调用了oled_write_Byte()这个函数，也就是我们接着要介绍的函数：该函数和硬件相关，该函数定义如下：

/**
* @brief       oled 写命令
* @param       tx_data：数据
* @param       command：命令值
* @retval      无
*/
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()函数还调用oled_write()函数，其定义如下：
/**
* @brief       oled IIC写数据
* @param       data_wr：发送的数据或者命令
* @param       size  ：发送数据的大小
* @retval      0：发送成功；非0值：发送失败
*/
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()函数的处理方法，是通过调用IIC控制块下的收发函数来发送数据和命令。先将传入的参数统一存放到通过IIC控制块定义的一个结构体数组中，由该数组统一管理发送的数据和命令，最后以指针类型的方式传递给收发函数i2c_transfer()。关于函数i2c_transfer()的描述请参照19.3.3小节的内容。
g_oled_gram 128二维数组中的128代表列数（x坐标），而8代表的是页，每页又包含8行，总共64行（y坐标），从高到低对应行数从小到大，如表21.3.3.1所示：

表21.3.3.1 OLED_GRAM和OLED屏坐标对应关系
上表中G代表OLED_GRAM，G0就表示OLED_GRAM 0。比如，我们要在x=3，y=9这个点写入1，则可以用这个句子实现：

                                          OLED_GRAM[3][1] |= 1<<1；

一个通用的在点（x，y）置1表达式为：

                                          OLED_GRAM[x][y/8] |= 1<<(y%8)；

其中x的范围为：0~127；y的范围为：0~63。
因此，我们可以得出接下来介绍的这个比较重要的函数：OLED画点函数，其定义如下：

/**
* @brief       OLED画点
* @param       x : 0~127
* @param       y : 0~63
* @param       dot: 1 填充 0,清空
* @retval      无
*/
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;  /* 超出范围了 */
   
    pos = y / 8;     /* 计算GRAM里面的y坐标所在的字节, 每个字节可以存储8个行坐标 */
   
    bx = y % 8;         /* 取余数,方便计算y在对应字节里面的位置,及行(y)位置 */
    temp = 1 << bx;  /* 高位表示高行号, 得到y对应的bit位置,将该bit先置1 */
    if (dot)         /* 画实心点 */
    {
        OLED_GRAM[x][pos] |= temp;
    }
    else              /* 画空点,即不显示 */
    {
        OLED_GRAM[x][pos] &= ~temp;
    }
}

该函数有3个形参，前两个是横纵坐标，第三个t为要写入1还是0。该函数实现了我们在OLED模块上任意位置画点的功能。
前面我们知道取模方式是：从上到下，从左到右，高位在前。下面根据取模的方式来编写显示字符oled_show_char函数，其定义如下：

/**
* @brief        在指定位置显示一个字符,包括部分字符
* @param        x   : 0~127
* @param        y   : 0~63
* @param        size:选择字体 12/16/24
* @param        mode:0,反白显示;1,正常显示
* @retval       无
*/
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;
/* 得到字体一个字符对应点阵集所占的字节数 */
    uint8_t csize = (size / 8 + ((size % 8) ? 1 : 0)) * (size / 2);
chr = chr - ' ';    /* 得到偏移后的值,因为字库是从空格开始存储的,第一个字符是空格 */
    if (size == 12)      /* 调用1206字体 */
    {
        pfont = (uint8_t *)oled_asc2_1206[chr];
    }
    else if (size == 16)    /* 调用1608字体 */
    {
        pfont = (uint8_t *)oled_asc2_1608[chr];
    }
    else if (size == 24)    /* 调用2412字体 */
    {
        pfont = (uint8_t *)oled_asc2_2412[chr];
    }
    else                   /* 没有的字库 */
    {
        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;
            }
        }
    }
}

该函数为字符以及字符串显示的核心部分，函数中chr = chr - ' ';这句是要得到在字符点阵数据里面的实际地址，因为我们的取模是从空格键开始的，例如oled_asc2_1206 0，代表的是空格符开始的点阵码。在接下来的代码，我们也是按照从上到小(先y++)，从左到右（再x++）的取模方式来编写的，先得到最高位，然后判断是写1还是0，画点；接着读第二位，如此循环，直到一个字符的点阵全部取完为止。这其中涉及到列地址和行地址的自增，根据取模方式来理解，就不难了。
oled.c的内容比较多，其他的函数请大家自行理解。

21.3.4 CMakeLists.txt文件
打开本实验BSP下的CMakeLists.txt文件，其内容如下所示：

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)

上述的红色OLED驱动以及esp_lcd依赖库需要由开发者自行添加，以确保OLED驱动能够顺利集成到构建系统中。这一步骤是必不可少的，它确保了OLED驱动的正确性和可用性，为后续的开发工作提供了坚实的基础。

21.3.5 实验应用代码
打开main/main.c文件，该文件定义了工程入口函数，名为app_main。该函数代码如下。

i2c_obj_t i2c0_master;
i2c_obj_t i2c1_master;
/**
* @brief       程序入口
* @param       无
* @retval      无
*/
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();                      /* 更新显示到OLED */
   
    t = ' ';
    while(1)
    {
       oled_show_char(36, 52, t, 12, 1);    /* 显示ASCII字符 */
       oled_show_num(94, 52, t, 3, 12);     /* 显示ASCII字符的码值 */
       oled_refresh_gram();                   /* 更新显示到OLED */
        t++;
        if (t > '~')
        {
            t = ' ';
        }
        vTaskDelay(500);
        LED_TOGGLE();                           /* LED闪烁 */
    }
}

在实验章节中我们也介绍到OLED以IIC协议进行通讯，肯定要分配一个IIC端口，然而IO扩展芯片XL9555也需要分配到一个IIC端口（IIC0）。为了保证两个设备之间不被干扰，我们分配另一个IIC端口（IIC1）给OLED使用，如此一来避免了因端口使用冲突而带来的影响，这也是我们在主函数中定义了两个IIC端口的原因。
main.c主要功能就是在OLED上显示一些实验信息字符，然后开始从空格键开始不停的循环显示ASCII字符集，并显示该字符的ASCII值。最后LED闪烁提示程序正在运行。

21.4 下载验证

下载代码后，LED不停的闪烁，提示程序已经在运行了。同时OLED模块显示ASCII字符集等信息，如图21.4.1所示：

图21.4.1 OLED显示效果
OLED显示了三种尺寸的字符：2412（ALIENTEK）、168（0.96’ OLED TEST）和12 * 6（剩下的内容）。说明我们的实验是成功的，实现了三种不同尺寸ASCII字符的显示，在最后一行不停的显示ASCII字符以及其码值。