IIC通信时序及IIC驱动OLED

碌

807人浏览 · 2025-10-20 18:29:31

碌 · 2025-10-20 18:29:31 发布

前言

本文介绍以 IIC通信时序以及如何使用IIC驱动OLED屏幕

文章目录

前言
一、IIC通信时序
二、IIC驱动OLED屏幕

一、IIC通信时序

（1）在对应的.h文件（头文件）当中封装频繁使用的函数（以下模块会直接调用该头文件中的宏）

#ifndef __OLED_H__
#define __OLED_H__

#include "sys.h"
#define OLED_I2C_SCL_CLK()      __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
#define OLED_I2C_SCL_PORT       GPIOB
#define OLED_I2C_SCL_PIN        GPIO_PIN_8

#define OLED_I2C_SDA_CLK()      __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
#define OLED_I2C_SDA_PORT       GPIOB
#define OLED_I2C_SDA_PIN        GPIO_PIN_9

#define OLED_SCL_RESET()        HAL_GPIO_WritePin(OLED_I2C_SCL_PORT, OLED_I2C_SCL_PIN, GPIO_PIN_RESET)
#define OLED_SCL_SET()          HAL_GPIO_WritePin(OLED_I2C_SCL_PORT, OLED_I2C_SCL_PIN, GPIO_PIN_SET)

#define OLED_SDA_RESET()        HAL_GPIO_WritePin(OLED_I2C_SDA_PORT, OLED_I2C_SDA_PIN, GPIO_PIN_RESET)
#define OLED_SDA_SET()          HAL_GPIO_WritePin(OLED_I2C_SDA_PORT, OLED_I2C_SDA_PIN, GPIO_PIN_SET)

#endif

（2）起始信号

起始信号由主设备发起，用于通知总线上的所有设备即将开始数据传输。
当SCL为高电平时，SDA由高电平变为低电平，产生一个下降沿，表示起始信号的开始。

使用C语言和HAL库函数完成起始信号的代码如下：

//起始信号
void oled_i2c_start(void)
{
//初始时，将SCL(串行时钟线)和SDA（串行数据线）拉高
    OLED_SCL_SET();
    OLED_SDA_SET();
//SCL为高电平时，SDA由高到低产生下降沿，表示起始信号
    OLED_SDA_RESET();
    OLED_SCL_RESET();
}

（3）终止信号

停止信号也由主设备发起，用于通知总线上的所有设备，数据传输已经结束。
当SCL为高电平时，SDA由低电平变为高电平，产生一个上升沿，表示停止信号。

使用C语言和HAL库函数完成起始信号的代码如下：

void oled_i2c_stop(void)
{
	//SCL为高电平时
    OLED_SCL_SET();
    //SDA由低电平到高电平，产生上升沿，表示终止信号
    OLED_SDA_RESET();
    OLED_SDA_SET();
}

（4）响应信号

每当一个字节的数据传输完成后，接收方会向发送方发送一个应答信号（ACK）或非应答信号（NACK）。
应答信号在SCL的第9个时钟周期（当SCL为高电平时）发送。
如果SDA线为低电平，则表示ACK（有效应答），表示接收方已成功接收该字节。
如果SDA线为高电平，则表示NACK（非应答），通常表示接收方接收该字节没有成功。

使用C语言和HAL库函数完成起始信号的代码如下：

void oled_i2c_ack(void)
{
//I2C通信是必须有响应的协议，外部调用该函数，会产生一个响应信号，但是此处我们不做处理
    OLED_SCL_SET();
    OLED_SCL_RESET();
}

（5）读写时序

发送一个字节：SCL低电平期间，主机将数据位依次放到SDA线上（高位先行），然后释放SCL，从机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次，即可发送一个字节。
接收一个字节：SCL低电平期间，从机将数据位依次放到SDA线上（高位先行），然后释放SCL，主机将在SCL高电平期间读取数据位，所以SCL高电平期间SDA不允许有数据变化，依次循环上述过程8次，即可接收一个字节（主机在接收之前，需要释放SDA）

使用C语言和HAL库函数完成写一个字节的代码如下：

void oled_i2c_write_byte(uint8_t data)
{
    uint8_t i, tmp;
    tmp = data;
    //因为IIC是串行通信，是一位一位进行收发的，所以循环取出待发送数据的8位
    for(i = 0; i < 8; i++)
    {
        if((tmp & 0x80) == 0x80)	//如果这一位为1，就拉高SDA线（即将数据的这一位放在SDA线上，待从机读取）
            OLED_SDA_SET();
        else						//如果这一位为0，就拉低SDA线（即将数据的这一位放在SDA线上，待从机读取）
            OLED_SDA_RESET();
        tmp = tmp << 1;				//迭代，用于循环读取数据的8位
        OLED_SCL_SET();				//拉高SCL线，从机读取SDA线上的数据
        OLED_SCL_RESET();			//“发送完上一位数据后”，再拉低SCL线，放下一位数据
    }
}

二、IIC驱动OLED屏幕

（1）OLED通讯协议（IIC驱动）

OLED通信时序
如上图所示：

S表示IIC的起始信号
S之后跟了8位数据，其中Slave Address 表示从机的地址共有七位（前六位固定011110，若从机有上拉电阻则为1，没有上拉电阻则为0）；第8位（R/W）表示读写位，对从机写操作则为0。最终为：0111 10000，表示为16进制为：0x78
之后会跟一个ACK，表示从机对主机传输的第一个字节的确认。
紧接着的下一个字节，前两位分别为：Co，D/C#，低6位全为0。这一个字节用来配置发送的字节的“类型”。Co为1时，配置为：一个控制字节后加一个数据字节，再一个控制字节加要给数据字节，如此循环。Co为0时，配置为：仅有一个控制字节，后续全是数据字节。D/C位为0表示命令，D/C位为1时表示数据。
每发送一个字节后，都需要写一个ACK。
P，最后就是一个终止信号，表示IIC通信的结束。

（2）基于IIC的时序，实现向OLED发送一个字节的命令

代码如下：

void oled_write_cmd(uint8_t cmd)
{
    oled_i2c_start();
    oled_i2c_write_byte(0x78);//从机不接上拉电阻，所以第7位为0，主机对从机写，所以第8为也是0，最终第一个字节发送0x78
    oled_i2c_ack();
    oled_i2c_write_byte(0x00);//Co设置为0，D/C也设置为0，最终第二个字节发送0x00
    oled_i2c_ack();
    oled_i2c_write_byte(cmd);//此处才是想给OLED发送的真正的命令
    oled_i2c_ack();
    oled_i2c_stop();//停止信号
}

（2）基于IIC的时序，实现向OLED发送一个字节的数据

代码如下：

void oled_write_data(uint8_t data)
{
    oled_i2c_start();
    oled_i2c_write_byte(0x78);
    oled_i2c_ack();
    oled_i2c_write_byte(0x40);//Co依然配置为0，D/C配置为1，所以发送0x40
    oled_i2c_ack();
    oled_i2c_write_byte(data);
    oled_i2c_ack();
    oled_i2c_stop();
}

（3）指定在OLED的什么位置显示，什么内容

OLED屏幕的主控芯片为SSD1306,原理图如下：
SSD1306的原理图
原理图的大致意思如下：
SSD1306内置的MCU接收到其他设备通过IIC传输过来的一个字节的内容，先对其D/C位进行解析，如果D/C为0，表示这是一个命令字节，则最终会执行控制命令。如果如果D/C为1，表示这是一个数据字节，它就会将这个数据写入GDDRAM，简化后的示意图如下：
简化后的SSD1306的原理图
OLED屏幕显示内容的逻辑就是，根据GDDRAM去扫描点阵，1表示点亮那一个像素点，0表示不点亮。最终亮和不亮的像素点构成，你想显示的内容，如字符A。

（4）GDDRAM

GDDRAM一共有64行和128列，我们取8行为一个字节，64/8=8。我们称其为8个page和128列，如图：
GDDRAM
对其进行操作的命令如下：
操作gddram部分的
OLED命令

在OLED屏幕上显示相关内容的代码如下：

//指定在OLED的什么位置开始显示
void oled_set_cursor(uint8_t x, uint8_t y)
{
    oled_write_cmd(0xB0 + y);
    oled_write_cmd((x & 0x0F) | 0x00);
    oled_write_cmd(((x & 0xF0) >> 4) | 0x10);
}
//清空GDDRAM
void oled_fill(uint8_t data)
{
    uint8_t i, j;
    for(i = 0; i < 8; i++)
    {
        oled_set_cursor(0, i);
        for(j = 0; j < 128; j++)
            oled_write_data(data);
    }
}

//在oled屏幕上显示：请输入密码
void oled_show_input(void)
{
    oled_fill(0x00);
    oled_show_chinese(10, 1, 0, SHOW_INPUT_PWD);
    oled_show_chinese(30, 1, 1, SHOW_INPUT_PWD);
    oled_show_chinese(50, 1, 2, SHOW_INPUT_PWD);
    oled_show_chinese(70, 1, 3, SHOW_INPUT_PWD);
    oled_show_chinese(90, 1, 4, SHOW_INPUT_PWD);
    oled_show_char(110, 1, ':', 16);
}

//在oled屏幕上显示：密码正确
void oled_show_right(void)
{
    oled_fill(0x00);
    oled_show_chinese(20,1,0,SHOW_PWD_RIGHT);
    oled_show_chinese(45,1,1,SHOW_PWD_RIGHT);
    oled_show_chinese(70,1,2,SHOW_PWD_RIGHT);
    oled_show_chinese(95,1,3,SHOW_PWD_RIGHT);
}

//在oled屏幕上显示：密码错误
void oled_show_wrong(void)
{
    oled_fill(0x00);
    oled_show_chinese(20,1,0,SHOW_PWD_WRONG);
    oled_show_chinese(45,1,1,SHOW_PWD_WRONG);
    oled_show_chinese(70,1,2,SHOW_PWD_WRONG);
    oled_show_chinese(95,1,3,SHOW_PWD_WRONG);
}

//在oled屏幕上显示：请输入旧密码
void oled_show_old(void)
{
    oled_fill(0x00);
    oled_show_chinese(10,1,0,SHOW_INPUT_OLD_PWD);
    oled_show_chinese(30,1,1,SHOW_INPUT_OLD_PWD);
    oled_show_chinese(50,1,2,SHOW_INPUT_OLD_PWD);
    oled_show_chinese(70,1,3,SHOW_INPUT_OLD_PWD);
    oled_show_chinese(90,1,4,SHOW_INPUT_OLD_PWD);
    oled_show_chinese(110,1,5,SHOW_INPUT_OLD_PWD);
}

//在oled屏幕上显示：请输入新密码
void oled_show_new(void)
{
    oled_fill(0x00);
    oled_show_chinese(10,1,0,SHOW_INPUT_NEW_PWD);
    oled_show_chinese(30,1,1,SHOW_INPUT_NEW_PWD);
    oled_show_chinese(50,1,2,SHOW_INPUT_NEW_PWD);
    oled_show_chinese(70,1,3,SHOW_INPUT_NEW_PWD);
    oled_show_chinese(90,1,4,SHOW_INPUT_NEW_PWD);
    oled_show_chinese(110,1,5,SHOW_INPUT_NEW_PWD);
}

//在oled屏幕上显示：密码修改成功
void oled_show_set(void)
{
    oled_fill(0x00);
    oled_show_chinese(10,1,0,SHOW_SET_PWD);
    oled_show_chinese(30,1,1,SHOW_SET_PWD);
    oled_show_chinese(50,1,2,SHOW_SET_PWD);
    oled_show_chinese(70,1,3,SHOW_SET_PWD);
    oled_show_chinese(90,1,4,SHOW_SET_PWD);
    oled_show_char(110,1,':',16);
}

//在oled屏幕上显示：请设定密码
void oled_show_changed(void)
{
    oled_fill(0x00);
    oled_show_chinese(10,1,0,SHOW_PWD_CHANGED);
    oled_show_chinese(30,1,1,SHOW_PWD_CHANGED);
    oled_show_chinese(50,1,2,SHOW_PWD_CHANGED);
    oled_show_chinese(70,1,3,SHOW_PWD_CHANGED);
    oled_show_chinese(90,1,4,SHOW_PWD_CHANGED);
    oled_show_chinese(110,1,5,SHOW_PWD_CHANGED);
}

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