如何使用FPGA驱动OLED屏幕

一. 简介

   

这是FPGA之旅设计的第九例啦！！！本例将介绍如何使用FPGA驱动OLED屏幕，并在接下来的几例中，配合其它模块，进行一些有趣的综合实验。由于使用的OLED屏是IIC接口的，对IIC接口不是很清楚的，可以参考第五例的设计，同时使用第五例写好的IIC模块，驱动OLED屏。Let's do it!

二. 0.96寸OLED屏介绍

   

这里就只介绍最常用的0.96寸屏，其它的一样。OLED共支持8080并口、SPI和IIC三种接口，同样也只介绍IIC接口的用法。0.96寸OLED屏幕的分辨率为128×64，内部有一块GRAM用来存储显示的数据。

 

1OLED的存储区域

 

这块存储区域分为8个page，每个page下面共有128bit，如下图所示

这就难免会有些疑问了，128×8，不应该是128×64嘛？8个page，为什么是64行呢？数据写入的呢？

每一个page包括8行，所以说8个page共有64行。IIC每次发送数据的时候，是发送一个byte的，也就是8bit，这8bit数据会存储到某一列的八行中，例如图中SEG0区域，是第一列的头八行。这样GRAM的存储区域就弄懂了。

 

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OLED的数据存储模式

当我们向OLED的GRAM发送显示数据的过程中，OLED内部共有三种处理模式。

模式一: 当我们指定了一个page和某一列的时候，每写一个数据，列会自动加一，当写到page的最后一列的时候，列数，会自动跳转到第零列，需要手动的切换page。

 

模式二：与模式一不同的时候，当写达到page的最后一列的时候，列数跳转到第零列的同时，page数也会加一。

 

模式三: 与前两个模式不同，模式三，是一列一列的写，每写完一个数据，page数加一，当加到最后一个page的时候，列数加一，page跳转到第一个page。

 

在实际的使用中，具体使用那一种模式，可以根据自己的子模软件或者项目来，怎么方便怎么来！

了解了上面两个部分后，基本就可以编写驱动程序啦，不要问为什么，(#^.^#)，初始化OLED就是配置一些列命令的过程，而这些寄存器和配置的值一般都是copy现成的。然后了解一下关键的一两个命令就可以啦。想要深入的了解OLED的功能的话，可以阅读对应的芯片手册哦！在后面的例程中也会介绍部分功能强大的命令。

 

三. OLED关键命令介绍

   

• 0xAE/0xAF: 对应着开启OLED显示和关闭OLED显示

• 0x20-0x22: 对应着上面的三种OLED数据存储模式，默认为0x22，模式一

• 0x00-0x0F: 设置列地址的低四位，默认为0x00

• 0x10-0x1F: 设置列地址的高四位，默认为0x10

• 0xB0-0xB7: 设置page，第四位表示page

暂时差不多只需要了解上面的这些寄存器。

 

四. IIC驱动OLED数据格式

   

驱动OLED分为写数据和写命令(读暂时不考虑)。写命令就是配置的过程，写数据就是写入GRAM中进行显示的过程。

IIC数据格式  ：OLED地址 + 命令 / 数据 +  值。

OLED地址，就是IIC协议中的从机地址，我这里是0x78。

命令/数据中，0x00表示接下来的值代表命令，0x40表示接下的值表示数据，存入GRMA。

值，具体的命令或者数据

也就是说每一次IIC需要传输24bit，3个字节的数据，和第五例的IIC模块完美对应，那事情就好办啦！

 

五. OLED初始化

   

直接copy某例程提供的配置参数,共需要配置26个命令，第一个是上面介绍的0xAE命令，关闭OLED显示。最后一个也是介绍的0xAF命令，开启OLED显示，没有配置模式，直接使用的默认的模式一，配置完成后，可以看到OLED屏被点亮，内容是杂乱的

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always@(*)begin  case(Init_index)        'd0:    Init_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'hAE};  //OLED地址 + 命令  +  值。**    'd1:    Init_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'h00};    'd2:    Init_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'h10};    'd3:    Init_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'h40};    'd4:    Init_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'hB0};    'd5:    Init_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'h81};    'd6:    Init_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'hFF};    'd7:    Init_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'hA1};    'd8:    Init_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'hA6};    'd9:    Init_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'hA8};    'd10:    Init_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'h3F};    'd11:    Init_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'hC8};    'd12:    Init_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'hD3};    'd13:    Init_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'h00};    'd14:    Init_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'hD5};    'd15:    Init_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'h80};    'd16:    Init_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'hD8};    'd17:    Init_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'h05};    'd18:    Init_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'hD9};    'd19:    Init_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'hF1};    'd20:    Init_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'hDA};    'd21:    Init_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'h12};    'd22:    Init_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'hDB};    'd23:    Init_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'h30};    'd24:    Init_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'h8D};    'd25:    Init_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'h14};    'd26:    Init_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'hAF};    default:      Init_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'hAE};    endcaseend

 

六. 向GRAM中写入数据

   

初始化后，就可以显示内容啦，仅仅只需要配置page和起始列三个命令，然后写入数据即可，配置页和列地址，只有在模式一有效，也就是上电默认的模式。

这样就可以显示数据啦，亲测可用哦！

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'd0:show_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'hb0 + show_pag};        //配置页'd1:show_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'h00 +start_x[3:0]};     //配置列的低四位'd2:show_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'h10 + start_x[6:4]};    //配置列的高四位，128列只需要配置高三位即可。'd3:show_data_reg <= {8'h78,8'h40, data};            //向配置的地址中，写入显示的数据

其实驱动OLED也没有那么复杂嘛。

 

七. 上板验证

   

先来编写个简单的模块，用来初始化OLED。下载程序后，我的OLED是亮起来了，你的呢！

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//OLED顶层模块module OLED_Top(  input      sys_clk,  input      rst_n,  //OLED IIC  output    OLED_SCL,  inout      OLED_SDA);localparam  OLED_INIT = 'd0;      //初始化localparam  OLED_IDLE = 'd1;      //空闲reg[4:0]  state , next_state;wire      init_finish;wire[23:0]  Init_data;wire       init_req;wire      IICWriteDone;assign init_req = (state == OLED_INIT) ? 1'b1 : 1'b0;always@(posedge sys_clk or negedge rst_n)begin  if(rst_n == 1'b0)    state <= OLED_INIT;  else    state <= next_state;endalways@(*)begin  case(state)  OLED_INIT:    if(init_finish == 1'b1)      next_state <= OLED_IDLE;    else      next_state <= OLED_INIT;  OLED_IDLE:    next_state <= OLED_IDLE;  default: next_state <= OLED_INIT;  endcaseendOLED_Init OLED_Init(    .sys_clk        (sys_clk),  .rst_n        (rst_n),    .init_req      (init_req),        //初始化请求  .write_done      (IICWriteDone),      //一组初始化数据完成信号    .init_finish    (init_finish),      //初始化完成输出
  .Init_data      (Init_data)//初始化的数据);IIC_Driver IIC_DriverHP_OLED(   .sys_clk        (sys_clk),           /*系统时钟*/   .rst_n        (rst_n),             /*系统复位*/
    .IICSCL        (OLED_SCL),            /*IIC 时钟输出*/    .IICSDA        (OLED_SDA),             /*IIC 数据线*/

    .IICSlave      ({Init_data[15:8],Init_data[23:16]}),           /*从机 8bit的寄存器地址 + 8bit的从机地址*/
    .IICWriteReq    (init_req),       /*IIC写寄存器请求*/    .IICWriteDone    (IICWriteDone),      /*IIC写寄存器完成*/    .IICWriteData    (Init_data[7:0]),       /*IIC发送数据  8bit的数据*/
    .IICReadReq      (1'b0),        /*IIC读寄存器请求*/    .IICReadDone      (),       /*IIC读寄存器完成*/    .IICReadData        ()    /*IIC读取数据*/);endmodule

FPGA驱动OLED就结束啦！

 

　　审核编辑：汤梓红