STM32——软件IIC显示字符

Deitymoon2026-05-19 14:07

一、整体说明

这是一套 STM32 软件模拟 I2C 驱动 0.96 寸 OLED（SSD1306） 的完整工程代码。特点：

  • 纯软件 I2C，不占用硬件 I2C 外设
  • 引脚：SCL=PB0、SDA=PB1
  • 驱动芯片：SSD1306
  • 支持：清屏、显示字符、显示汉字、显示图片

二、文件总览

整个工程由 3 个核心文件 组成：

  1. oledr.c ------ 驱动核心（最重要，本文重点讲解）
  2. oledr.h ------ 宏定义、函数声明
  3. codetab.h ------ 字库（ASCII、汉字、图片取模数据）

三、oledr.c 超详细逐模块讲解（博客核心）

模块 1：延时函数（软件 I2C 必须靠延时控制时序）

复制代码 
// 微秒级延时（粗略延时，满足I2C时序即可）
static void delay_us(unsigned char num)
{
	unsigned char i;
	while(num--)
	{
		i = 10;
		while(i--);
	}
}

// 毫秒级延时（用于初始化等待、上电稳定）
static void delay_ms(unsigned int ms)
{
	unsigned int x,y;
	for(x = ms;x > 0;x--)
		for(y=12000;y>0;y--);
}

作用

  • delay_us：控制 I2C 通信时序，保证 SDA/SCL 变化稳定
  • delay_ms：OLED 上电需要稳定时间，初始化前必须等待

模块 2：GPIO 初始化（软件 I2C 最重要一步）

复制代码 
static void OLED_GPIO_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
	
	// 开 GPIOB + AFIO 时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
	
	// 模式：通用开漏输出（软件I2C必须用这个！）
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;
	// 引脚：PB0(SCL) + PB1(SDA)
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1;
	// 速度：50MHz
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
	
	// 初始状态：SCL=1，SDA=1（I2C 总线空闲状态）
	OLED_SCLK_Set();
	OLED_SDIN_Set();
}

关键知识点

  1. 必须开 AFIO 时钟
  2. 模式必须是 Out_OD 开漏输出
    • 硬件 I2C 用 AF_OD
    • 软件 I2C 必须用通用开漏
  3. I2C 空闲状态 = SCL=1，SDA=1

模块 3：I2C 起始信号（通信的 "开场白"）

复制代码 
static void OLED_IIC_Start(void)
{
	OLED_SCLK_Set();   // SCL=1
	OLED_SDIN_Set();   // SDA=1
	delay_us(1);       // 稳定
	OLED_SDIN_CLR();   // SDA 从 1→0（产生起始信号）
	delay_us(1);
        OLED_SCLK_CLR();    // 拉低时钟，准备传输数据
}

I2C 起始信号规则（标准）

SCL 保持高电平时，SDA 由高变低 → 起始信号OLED 检测到这个信号，才知道 "要开始通信了"。

模块 4：I2C 停止信号（通信的 "结束语"）

复制代码 
static void OLED_IIC_Stop(void)
{
	OLED_SDIN_CLR();
	delay_us(1);
	OLED_SCLK_Set();
	delay_us(1);
	OLED_SDIN_Set();   // SDA 从 0→1（产生停止信号）
	delay_us(1);
}

规则

SCL 高电平时，SDA 由低变高 → 停止信号

模块 5：I2C 等待 ACK 应答（确认 OLED 收到数据）

复制代码 
static unsigned char IIC_Wait_Ack(void)
{
	unsigned char ack;
	
	OLED_SCLK_CLR();
	delay_us(1);
	OLED_SDIN_Set();
	delay_us(1);
	OLED_SCLK_Set();
	delay_us(1);
	
	// 读取 SDA 电平
	if(OLED_READ_SDIN())
		ack = IIC_NO_ACK; // 无应答
	else
		ack = IIC_ACK;    // 有应答
	
	OLED_SCLK_CLR();
	delay_us(1);
	
	return ack;
}

作用

每发 1 个字节，OLED 必须拉低 SDA 表示 "我收到了"。如果无应答 → 通信失败。

模块 6：I2C 发送一个字节（核心收发函数）

复制代码 
static void Write_IIC_Byte(unsigned char IIC_Byte)
{
	unsigned char i;
	for(i=0;i<8;i++)  // 一个字节8位
	{
		OLED_SCLK_CLR();    // 拉低时钟，准备放数据
		delay_us(1);
		
		// 从最高位开始发送
		if(IIC_Byte & 0x80)
			OLED_SDIN_Set();
		else
			OLED_SDIN_CLR();
		
		IIC_Byte <<= 1;     // 左移，准备下一位
		delay_us(1);
		OLED_SCLK_Set();    // 上升沿发送数据
		delay_us(1);
	}
	OLED_SCLK_CLR();
	delay_us(1);	
	IIC_Wait_Ack();       // 等待应答
}

原理

I2C 发送数据规则：

  • SCL 低 → 放数据
  • SCL 高 → 数据被读取
  • 高位先发

模块 7：发送命令 / 发送数据（OLED 指令规则）

发送命令（设置 OLED：亮度、地址、模式等）

复制代码 
static void Write_IIC_Command(unsigned char IIC_Command)
{
	OLED_IIC_Start();
	Write_IIC_Byte(0x78);    // OLED 地址
	Write_IIC_Byte(0x00);    // 0x00 = 写命令
	Write_IIC_Byte(IIC_Command);
	OLED_IIC_Stop();
}

发送数据（显示内容：点亮像素）

复制代码 
static void Write_IIC_Data(unsigned char IIC_Data)
{
	OLED_IIC_Start();
	Write_IIC_Byte(0x78);    // OLED 地址
	Write_IIC_Byte(0x40);    // 0x40 = 写数据
	Write_IIC_Byte(IIC_Data);
	OLED_IIC_Stop();
}

超级重点

  • 0x00 = 写命令
  • 0x40 = 写数据
  • 0x78 = OLED 设备地址这是 SSD1306 严格规定的通信格式！

模块 8：写命令 / 写数据 封装函数

复制代码 
void OLED_WR_Byte(unsigned char data, unsigned char cmd)
{
	if(cmd)
		Write_IIC_Data(data);   // cmd=1 → 数据
	else
		Write_IIC_Command(data);// cmd=0 → 命令
}

模块 9：设置光标坐标（决定在哪里显示）

复制代码 
void OLED_Set_Pos(unsigned char x,unsigned char y)
{
	OLED_WR_Byte(0xb0+y,OLED_CMD);           // 设置页地址（Y）
	OLED_WR_Byte((x&0x0f),OLED_CMD);          // 列地址低4位
	OLED_WR_Byte(((x&0xf0)>>4)|0x10,OLED_CMD); // 列地址高4位
}

OLED 128×64 分为 8 页 × 128 列

  • 一页 = 8 行
  • 所以 Y 方向 0~7
  • X 方向 0~127

模块 10：开显示 / 关显示

复制代码 
void OLED_Display_On(void)
{
	OLED_WR_Byte(0x8D,OLED_CMD);
	OLED_WR_Byte(0x14,OLED_CMD); // 开启电荷泵
	OLED_WR_Byte(0xAF,OLED_CMD); // 开显示
}

void OLED_Display_Off(void)
{
	OLED_WR_Byte(0x8D,OLED_CMD);
	OLED_WR_Byte(0x10,OLED_CMD); // 关闭电荷泵
	OLED_WR_Byte(0xAE,OLED_CMD); // 关显示
}

模块 11：清屏函数

复制代码 
void OLED_Clear(void)
{
	unsigned char i,n;
	for(i=0;i<8;i++) // 8页
	{
		OLED_WR_Byte(0xb0+i,OLED_CMD);
		OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);
		OLED_WR_Byte(0x10,OLED_CMD);
		for(n=0;n<128;n++) // 128列
			OLED_WR_Byte(0,OLED_DATA); // 全部写0
	}
}

模块 12：显示一个 ASCII 字符

复制代码 
void OLED_ShowChar(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char chr)
{
	unsigned char c = 0,i = 0;
	c = chr - ' '; // 偏移量计算
	
	if(SIZE == 16) // 16×8大小字符
	{
		OLED_Set_Pos(x,y);
		for(i=0;i<8;i++)
			OLED_WR_Byte(F8X16[c*16+i],OLED_DATA);
		
		OLED_Set_Pos(x,y+1);
		for(i=0;i<8;i++)
			OLED_WR_Byte(F8X16[c*16+8+i],OLED_DATA);
	}
	else // 6×8大小
	{
		OLED_Set_Pos(x,y);
		for(i=0;i<6;i++)
			OLED_WR_Byte(F6x8[c][i],OLED_DATA);
	}
}

原理

  • 一个 16×8 字符占 2 页
  • 先写上 8 行，再写下 8 行
  • 数据来自 codetab.h 字库

模块 13：OLED 初始化（最关键！必须按顺序发）

复制代码 
void OLED_Init(void)
{
	OLED_GPIO_Init();	
	delay_ms(200);	

	OLED_WR_Byte(0xAE,OLED_CMD);	// 关显示
	OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);	// 列低地址
	OLED_WR_Byte(0x10,OLED_CMD);	// 列高地址
	OLED_WR_Byte(0x40,OLED_CMD);	// 起始行
	OLED_WR_Byte(0xB0,OLED_CMD);	// 页地址
	
	OLED_WR_Byte(0x81,OLED_CMD); 	
	OLED_WR_Byte(0xFF,OLED_CMD);	// 亮度
	
	OLED_WR_Byte(0xA1,OLED_CMD);	// 左右反转
	OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD);	// 正常显示
	
	OLED_WR_Byte(0xA8,OLED_CMD);	
	OLED_WR_Byte(0x3F,OLED_CMD);	// 64行
	
	OLED_WR_Byte(0xC8,OLED_CMD);	// 上下反转

	OLED_WR_Byte(0xD3,OLED_CMD);	
	OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);	
	
	OLED_WR_Byte(0xD5,OLED_CMD);	
	OLED_WR_Byte(0x80,OLED_CMD);	
	
	OLED_WR_Byte(0xD9,OLED_CMD);	
	OLED_WR_Byte(0xF1,OLED_CMD);	
	
	OLED_WR_Byte(0xDA,OLED_CMD);	
	OLED_WR_Byte(0x12,OLED_CMD);	
	
	OLED_WR_Byte(0xDB,OLED_CMD);	
	OLED_WR_Byte(0x40,OLED_CMD);	
	
	OLED_WR_Byte(0x8D,OLED_CMD);	
	OLED_WR_Byte(0x14,OLED_CMD);	
	
	OLED_WR_Byte(0xAF,OLED_CMD);	// 开显示
	OLED_Clear();        
	OLED_Set_Pos(0,0); 	
}

作用

按 SSD1306 官方要求初始化：

  • 时钟
  • 驱动路数
  • 内存模式
  • 扫描方向
  • 对比度
  • 开启电荷泵（必须开，否则不亮）

四、oledr.h 头文件

复制代码 
#ifndef _OLEDR_H
#define _OLEDR_H

#include "stm32f10x.h"

//==================== 1. I2C 引脚操作宏定义 ====================
#define OLED_SCLK_Set()    GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0)   // SCL=1
#define OLED_SCLK_CLR()    GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0) // SCL=0
#define OLED_SDIN_Set()    GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_1)   // SDA=1
#define OLED_SDIN_CLR()    GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_1) // SDA=0
#define OLED_READ_SDIN()   GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1)  // 读SDA电平

//==================== 2. 命令/数据标志位 ====================
#define IIC_ACK      0     // 应答信号
#define IIC_NO_ACK   1     // 非应答信号

#define OLED_CMD     0     // 写命令
#define OLED_DATA    1     // 写数据

//==================== 3. 字库选择 ====================
#define SIZE        16     // 字体大小：16=16*8, 其他=6*8

//==================== 4. 函数声明 ====================
void OLED_WR_Byte(unsigned char data, unsigned char cmd);
void OLED_Set_Pos(unsigned char x,unsigned char y);
void OLED_Display_On(void);
void OLED_Display_Off(void);
void OLED_Clear(void);
void OLED_ShowChar(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char chr);
void OLED_Init(void);

#endif

详细解释

1. 防止头文件重复包含

复制代码 
#ifndef _OLEDR_H
#define _OLEDR_H
...
#endif
  • 作用：防止一个 .c 文件多次包含同一个头文件，导致重复定义报错。
  • 所有正式的 C 语言头文件都必须这么写。

2. 包含 STM32 库文件

复制代码 
#include "stm32f10x.h"
  • 作用：引入 STM32 的标准库，让编译器认识 GPIO_SetBits、GPIO_InitTypeDef 等函数和结构体。
  • 没有这一行，所有 GPIO 操作都无法编译。

3. I2C 引脚操作宏（核心！）

复制代码 
#define OLED_SCLK_Set()    GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0)
#define OLED_SCLK_CLR()    GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0)
#define OLED_SDIN_Set()    GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_1)
#define OLED_SDIN_CLR()    GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_1)
#define OLED_READ_SDIN()   GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1)
作用：

把 STM32 复杂的库函数，简化成一句话：

  • SCLK_Set() → 让 PB0 输出高电平
  • SCLK_CLR() → 让 PB0 输出低电平
  • SDIN_Set() → 让 PB1 输出高电平
  • SDIN_CLR() → 让 PB1 输出低电平
  • READ_SDIN() → 读取 PB1 现在是高电平还是低电平
为什么要写宏？

原来代码要写：

复制代码 
GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);

现在只需要写：

复制代码 
OLED_SCLK_CLR();

代码更简洁、可读性更强、移植更方便。

硬件对应：
  • PB0 = I2C_SCL（时钟线）
  • PB1 = I2C_SDA（数据线）

4. 命令 / 数据标志

复制代码 
#define OLED_CMD     0     // 写命令
#define OLED_DATA    1     // 写数据
  • OLED 通信规则：
    • 给 0 → 发送命令（设置屏幕、亮度、坐标）
    • 给 1 → 发送数据（显示内容、点亮像素点）

5. 字体大小定义

复制代码 
#define SIZE        16
  • SIZE=16 → 使用 16×8 大小的 ASCII 字符（两行高度）
  • 不是 16 → 使用 6×8 大小的 ASCII 字符（一行高度）

6. 函数声明

复制代码 
void OLED_Init(void);
void OLED_Clear(void);
void OLED_ShowChar(...);
...
  • 作用：告诉编译器，这些函数在 oledr.c 里实现，
  • 这样 main.c 包含头文件后，就可以直接调用这些函数。

五、main.c 主函数详细解释

复制代码 
#include "stm32f10x.h"
#include "main.h"
#include "stdio.h"
#include "oledr.h"

// 毫秒级延时函数
void delay(uint16_t time)
{
	uint16_t i = 0;
	while(time--)
	{
		i = 12000;
		while(i--);
	}
}

extern const unsigned char BMP2[];

int main(void)
{
    // 中断分组（本工程暂时没用）
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

    // 1. 初始化 OLED
    OLED_Init();

    // 2. 等待 2 秒
    delay(2000);

    // 3. 清屏（全部熄灭）
    OLED_Clear();

    // 4. 显示字符
    OLED_ShowChar(30,2,'O');
    OLED_ShowChar(38,2,'K');

    // 死循环，程序停在这里
    while(1)
    {

    }
}

1. 头文件包含

复制代码 
#include "stm32f10x.h"
#include "main.h"
#include "oledr.h"
  • stm32f10x.h：STM32 核心库
  • oledr.h：OLED 驱动头文件（必须包含，否则不能用 OLED 函数）

2. 延时函数

复制代码 
void delay(uint16_t time)
{
	uint16_t i = 0;
	while(time--)
	{
		i = 12000;
		while(i--);
	}
}
  • 作用：毫秒级粗略延时
  • 用于：初始化后等待屏幕稳定、方便观察效果

3. 主函数入口

复制代码 
int main(void)
{
  • 程序从这里开始执行

4. OLED 初始化（最重要）

复制代码 
OLED_Init();
  • 内部执行：
    1. 初始化 PB0、PB1 为开漏输出
    2. 发送一系列 SSD1306 初始化命令
    3. 打开屏幕电荷泵（必须开，否则不亮）
    4. 默认清屏

5. 延时 2 秒

复制代码 
delay(2000);
  • 等待屏幕稳定，防止刚上电就操作导致异常

6. 清屏

复制代码 
OLED_Clear();
  • 把屏幕所有点都写 0 → 全部熄灭

7. 显示字符

复制代码 
OLED_ShowChar(30,2,'O');
OLED_ShowChar(38,2,'K');
  • 格式：OLED_ShowChar(x, y, 字符)
  • x=30 → 水平第 30 列
  • y=2 → 垂直第 2 页（一页 8 行）
  • 功能：在屏幕上显示 OK
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