OLED显示屏学习笔记

别了，李亚普诺夫2026-04-11 9:02

文章目录

  • 前言
  • 一、控制原理
    • [1.1 像素底层逻辑](#1.1 像素底层逻辑)
    • [1.2 驱动OLED屏幕](#1.2 驱动OLED屏幕)
  • 二、单片机控制OLED
    • [2.1 通信原理](#2.1 通信原理)
    • [2.2 代码实现](#2.2 代码实现)
      • [2.2.1 写命令](#2.2.1 写命令)
      • [2.2.2 OLED初始化代码](#2.2.2 OLED初始化代码)
      • [2.2.3 测试程序](#2.2.3 测试程序)
      • [2.2.4 画点函数](#2.2.4 画点函数)
  • 三、移植Keysking的代码显示字模
    • [3.1 代码移植](#3.1 代码移植)
    • [3.2 注意事项](#3.2 注意事项)
  • 总结

前言

单片机开发中我们经常会用到OLED显示屏，这篇文章对OLED的控制原理、如何与单片机通信，以及如何移植别人的代码，来实现自己想要的显示效果做出介绍，主要是为了复习查看，参考 B站Keysking 的 OLED教学视频 所写。

一、控制原理

1.1 像素底层逻辑

OLED，即有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode)。我们以中景园电子的OLED为例进行说明。

OLED的分辨率是 128 × 64 ，也就是说屏幕上总共有 8192 个会发光的小点（像素）。如果你每次只控制一个点，不仅写代码累死，屏幕刷新也会非常慢，我们的单片机也没有这么多的控制引脚！

因此，就需要用到屏幕驱动芯片，下面以SSD1306屏幕驱动芯片 为例，进行说明。

为了高效地控制这8192个像素点，SSD1306芯片在硬件设计和软件驱动上，采用了一种 "降维打击"和"分层抽象" 的策略。

1.2 驱动OLED屏幕

SSD1306芯片并不支持你"随心所欲地控制任意一个单独的点"。

在最常用的工作模式下，它是按 "页（Page）" 来管理的。

  1. 分块 ： 屏幕宽128，高64。它把高度切成了 8个横条，每个横条称为一"页"（Page 0 到 Page 7）。
  2. 1个字节控制一列： 每一"页"的高度刚好是 8个像素。
  3. 关键点 ： 当STM32通过I2C给OLED发送 1个字节（8位二进制数，比如 0x01，即 0000 0001） 时，OLED会在当前位置竖着点亮对应的8个像素。

硬件层面上，你每次操作的最小单位不是1个点，而是竖排的8个点（1个字节）。

设置完一字节的8个像素后，列地址会自动+1.

二、单片机控制OLED

2.1 通信原理

SSD1306 是一个非常强大的多面手，它支持多达 5种 不同的通信接口，具体用哪种接口，是由芯片上的三个硬件引脚（BS0, BS1, BS2）的电平（接高电平还是低电平）来决定的。

我买的模块已经固定死了，也就是大家常见的 4针脚 I2C 总线通信的那款，需要两根线：SCL（时钟线，控制节奏） 和 SDA（数据线，传输内容）。

如上图所示，I2C通信的流程和它的数据帧格式是相对应的由起始位，寻址位，数据传输和停止位构成。

（1）第一句先喊"名字"（设备地址） ：OLED模块通常有一个固定的I2C地址 ，大部分是 0x78（也有部分是0x7A，看模块背面的电阻怎么焊的）。每次通信，STM32必须先发 0x78，OLED听到叫自己，才会搭理你。

（2）第二句说明"意图"（控制字） ：OLED芯片有两个截然不同的"大脑"：一个是设置寄存器 （管亮度、对比度、在哪一页画图），另一个是显存GRAM（管哪个灯亮）。

  • 如果STM32接着发 0x00 ，OLED就知道："哦，接下来你要发的是命令（Command），比如让我清屏或者调节亮度。"
  • 如果STM32接着发 0x40 ，OLED就知道："哦，接下来你要发的是数据（Data），让我按顺序点亮屏幕上的灯。"

（3）第三句发送"内容"（具体的字节） ：根据第二步的意图，发送具体的命令代码或像素数据。

2.2 代码实现

用HAL库实现，采用CubeMX + Keil 的方式，这里选择硬件I2C，使用单片机的I2C1外设，对引脚进行初始化。

在现代STM32开发中，我们不需要自己手动去拉高拉低引脚电平来模拟I2C时序，ST官方提供的 HAL库 中的 HAL_I2C_Master_Transmit 函数已经帮我们搞定了最底层的时序。

2.2.1 写命令

我们只需要一层一层往上写代码，先写一个函数用于向OLED发送指令

c 复制代码 
// OLED器件地址
#define OLED_ADDRESS 0x78

/**
 * @brief 向OLED发送指令
 */
void OLED_SendCmd(uint8_t cmd){
	uint8_t sendBuffer[2];
	sendBuffer[0] = 0x00;
	sendBuffer[1] = cmd;
	HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1,OLED_ADDRESS,sendBuffer,2,HAL_MAX_DELAY);
}

2.2.2 OLED初始化代码

SSD1306刚上电时是懵的，你必须发一长串特定的命令给它，配置它的时钟、电荷泵、扫描方向等。这串代码在所有的OLED驱动里都是固定的，直接抄就行（这就是查数据手册得来的） 。

参考数据手册中的命令，对OLED进行初始化操作

c 复制代码 
// ========================== OLED驱动函数 ==========================

/**
 * @brief 初始化OLED (SSD1306)
 * @note 此函数是移植本驱动时的重要函数 将本驱动库移植到其他驱动芯片时应根据实际情况修改此函数
 */
void OLED_Init(void){
	OLED_SendCmd(0xAE); /*关闭显示 display off*/

  OLED_SendCmd(0x20);
  OLED_SendCmd(0x10);

  OLED_SendCmd(0xB0);

  OLED_SendCmd(0xC8);

  OLED_SendCmd(0x00);
  OLED_SendCmd(0x10);

  OLED_SendCmd(0x40);

  OLED_SendCmd(0x81);

  OLED_SendCmd(0xDF);
  OLED_SendCmd(0xA1);

  OLED_SendCmd(0xA6);
  OLED_SendCmd(0xA8);

  OLED_SendCmd(0x3F);

  OLED_SendCmd(0xA4);

  OLED_SendCmd(0xD3);
  OLED_SendCmd(0x00);

  OLED_SendCmd(0xD5);
  OLED_SendCmd(0xF0);

  OLED_SendCmd(0xD9);
  OLED_SendCmd(0x22);

  OLED_SendCmd(0xDA);
  OLED_SendCmd(0x12);

  OLED_SendCmd(0xDB);
  OLED_SendCmd(0x20);

  OLED_SendCmd(0x8D);
  OLED_SendCmd(0x14);

  OLED_SendCmd(0xAF); /*开启显示 display ON*/
}

2.2.3 测试程序

我们对OLED进行了初始化配置，那么接下来写一段测试程序，测试它的显示效果。

这里我们从第0页，第0列开始绘图，观察实验现象，之前说过驱动芯片设置完一字节的像素后，列地址会自动+1。

这里，我们将要发送的数据，填入一个数组，方便滚屏操作。

类似这样，将页地址递增8次，就可以完成整个屏幕的设置。

c 复制代码 
void OLED_Test(void){
	OLED_SendCmd(0xB0);//页地址，第0页
	OLED_SendCmd(0x00);//列地址(0x00),第0列的低四位
	OLED_SendCmd(0x10);//第0列高四位
	
	uint8_t sendBuffer[] = {0x40,0xAA,0xAA,0xAA,0xAA,0xAA,0xAA,0xAA,0xAA,0xAA,0xAA,0xAA};//
	HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1,OLED_ADDRESS,sendBuffer,sizeof(sendBuffer),HAL_MAX_DELAY);
}

在main函数中，调用初始化函数，然后在 while 中调用 OLED_Test() 函数，你将看到下面左图的显示效果。

得到这样一个花的屏幕，是因为刚启动的SSD1306中的数据是随机的，这样数据为1亮，数据为0灭，就是这样的效果。

而我们实际想要的是右图的效果，因此，我们需要对OLED显示屏清屏。

具体做法是在单片机内存里建一个数组，模拟屏幕，将128*64个像素全部设置为0；然后把内存中的数组一次性"倒"入OLED芯片里.

OLED_NewFrame 函数实现清屏操作，OLED_ShowFrame的作用是将显存显示到屏幕。

c 复制代码 
// OLED参数
#define OLED_PAGE 8            // OLED页数
#define OLED_ROW 8 * OLED_PAGE // OLED行数
#define OLED_COLUMN 128        // OLED列数

// 显存
uint8_t OLED_GRAM[OLED_PAGE][OLED_COLUMN];

/**
 * @brief 清空显存 绘制新的一帧
 */
void OLED_NewFrame(void){
	for(int i=0;i<8;i++){
		for(int j=0;i<128;j++){
			OLED_GRAM[i][j] = 0;
		}
	}
}

/**
 * @brief 将当前显存显示到屏幕上
 * @note 此函数是移植本驱动时的重要函数 将本驱动库移植到其他驱动芯片时应根据实际情况修改此函数
 */
void OLED_ShowFrame(void){
	static uint8_t sendBuffer[129];
  sendBuffer[0] = 0x40;
	for(uint8_t i=0;i<8;i++){
		for(uint8_t j=0;j<128;j++){
				sendBuffer[j+1] = OLED_GRAM[i][j];
		}
		OLED_SendCmd(0xB0+i);//设置页地址
		OLED_SendCmd(0x00);//设置列地址低4位
		OLED_SendCmd(0x10);//设置列地址高四位
		HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1,OLED_ADDRESS,sendBuffer,sizeof(sendBuffer),HAL_MAX_DELAY);
	}
}

2.2.4 画点函数

我们想要绘制一个像素点该怎么处理，下面编写画点函数。

把OLED想象成一块画布，假设你要在坐标 (x, y) 画一个点：

  1. 算它在哪一页（Y坐标除以8）：page = y / 8;
  2. 算它在这一页的第几位（Y坐标对8取余）：bit = y % 8;
  3. 修改STM32里的数组（把这一位置1，其他位不动）：OLED_GRAM[page][x] |= (1 << bit);

所有的字符、汉字显示，底层都在调用类似这样的改写内存的逻辑。

c 复制代码 
/**
 * @brief 设置一个像素点
 * @param x 横坐标
 * @param y 纵坐标
 * @param color 颜色
 */
void OLED_SetPixel(uint8_t x,uint8_t y){
	//判断X或Y是否越界
	if(x>=128 || y>=64) return;
	
	OLED_GRAM[y/8][x] |= 0x01 << (y % 8);
}

刷新屏幕 ：当你把想画的点、想写的字都在STM32的 OLED_GRAM 数组里修改好之后，调用一个 OLED_ShowFrame() 函数。这个函数会以极快的速度，把这1024个字节一次性打包扔给OLED屏幕。屏幕瞬间显示出你画的内容！

至此，OLED的基础配置完成。

当有一天，想换一个SPI接口的屏幕，或者想把屏幕移植到另一款单片机（比如ESP32、51单片机）上时，你只需要修改最底层的 OLED_SendCmd 函数。只要搞定了发命令和发数据的方式，上面几层的画点、画字、刷新代码，完全不用改，直接照搬！ 这就是理解底层驱动逻辑的最大意义。

三、移植Keysking的代码显示字模

3.1 代码移植

B站 UP Keysking 做了详细的OLED显示屏教学，并且在他的开源网站 波特律动文档站 给了丰富的驱动文件，因此我们就无需自己再去实现字模和图像的函数了，直接从网站下载移植即可。

并且他制作的取模软件，不仅可以取字模，还可以实现图片的效果！

3.2 注意事项

移植后的代码，一般包含4个文件，OLED.c 和 OLED.h 是OLED显示屏的驱动文件；而 font.c 和 font.h 是字体库，我们取模后要将字模或者图模存放在这里面，如果是图片则需要在front.h文件中进行声明！

看看自己的驱动芯片通信方式和引脚是什么，然后修改引脚和通信方式。

如果使用Keil，编码方式要改为UTF-8，否则无法显示中文 。

图片显示效果如下

总结

以上为所有内容，有了这个驱动文件之后，我们的OLED可以有更加丰富的显示效果！

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