如何使用FPGA驅(qū)動OLED屏幕

一. 簡介

這是FPGA之旅設(shè)計的第九例啦?。?！本例將介紹如何使用FPGA驅(qū)動OLED屏幕，并在接下來的幾例中，配合其它模塊，進行一些有趣的綜合實驗。由于使用的OLED屏是IIC接口的，對IIC接口不是很清楚的，可以參考第五例的設(shè)計，同時使用第五例寫好的IIC模塊，驅(qū)動OLED屏。Let's do it!

二. 0.96寸OLED屏介紹

這里就只介紹最常用的0.96寸屏，其它的一樣。OLED共支持8080并口、SPI和IIC三種接口，同樣也只介紹IIC接口的用法。0.96寸OLED屏幕的分辨率為128×64，內(nèi)部有一塊GRAM用來存儲顯示的數(shù)據(jù)。

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1OLED的存儲區(qū)域

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這塊存儲區(qū)域分為8個page，每個page下面共有128bit，如下圖所示

這就難免會有些疑問了，128×8，不應(yīng)該是128×64嘛？8個page，為什么是64行呢？數(shù)據(jù)寫入的呢？

每一個page包括8行，所以說8個page共有64行。IIC每次發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，是發(fā)送一個byte的，也就是8bit，這8bit數(shù)據(jù)會存儲到某一列的八行中，例如圖中SEG0區(qū)域，是第一列的頭八行。這樣GRAM的存儲區(qū)域就弄懂了。

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OLED的數(shù)據(jù)存儲模式

當我們向OLED的GRAM發(fā)送顯示數(shù)據(jù)的過程中，OLED內(nèi)部共有三種處理模式。

模式一: 當我們指定了一個page和某一列的時候，每寫一個數(shù)據(jù)，列會自動加一，當寫到page的最后一列的時候，列數(shù)，會自動跳轉(zhuǎn)到第零列，需要手動的切換page。

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模式二：與模式一不同的時候，當寫達到page的最后一列的時候，列數(shù)跳轉(zhuǎn)到第零列的同時，page數(shù)也會加一。

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模式三: 與前兩個模式不同，模式三，是一列一列的寫，每寫完一個數(shù)據(jù)，page數(shù)加一，當加到最后一個page的時候，列數(shù)加一，page跳轉(zhuǎn)到第一個page。

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在實際的使用中，具體使用那一種模式，可以根據(jù)自己的子模軟件或者項目來，怎么方便怎么來！

了解了上面兩個部分后，基本就可以編寫驅(qū)動程序啦，不要問為什么，(#^.^#)，初始化OLED就是配置一些列命令的過程，而這些寄存器和配置的值一般都是copy現(xiàn)成的。然后了解一下關(guān)鍵的一兩個命令就可以啦。想要深入的了解OLED的功能的話，可以閱讀對應(yīng)的芯片手冊哦！在后面的例程中也會介紹部分功能強大的命令。

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三. OLED關(guān)鍵命令介紹

• 0xAE/0xAF: 對應(yīng)著開啟OLED顯示和關(guān)閉OLED顯示

• 0x20-0x22: 對應(yīng)著上面的三種OLED數(shù)據(jù)存儲模式，默認為0x22，模式一

• 0x00-0x0F: 設(shè)置列地址的低四位，默認為0x00

• 0x10-0x1F: 設(shè)置列地址的高四位，默認為0x10

• 0xB0-0xB7: 設(shè)置page，第四位表示page

暫時差不多只需要了解上面的這些寄存器。

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四. IIC驅(qū)動OLED數(shù)據(jù)格式

驅(qū)動OLED分為寫數(shù)據(jù)和寫命令(讀暫時不考慮)。寫命令就是配置的過程，寫數(shù)據(jù)就是寫入GRAM中進行顯示的過程。

IIC數(shù)據(jù)格式 ?：OLED地址 + 命令 / 數(shù)據(jù) + ?值。

OLED地址，就是IIC協(xié)議中的從機地址，我這里是0x78。

命令/數(shù)據(jù)中，0x00表示接下來的值代表命令，0x40表示接下的值表示數(shù)據(jù)，存入GRMA。

值，具體的命令或者數(shù)據(jù)

也就是說每一次IIC需要傳輸24bit，3個字節(jié)的數(shù)據(jù)，和第五例的IIC模塊完美對應(yīng)，那事情就好辦啦！

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五. OLED初始化

直接copy某例程提供的配置參數(shù),共需要配置26個命令，第一個是上面介紹的0xAE命令，關(guān)閉OLED顯示。最后一個也是介紹的0xAF命令，開啟OLED顯示，沒有配置模式，直接使用的默認的模式一，配置完成后，可以看到OLED屏被點亮，內(nèi)容是雜亂的

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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

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六. 向GRAM中寫入數(shù)據(jù)

初始化后，就可以顯示內(nèi)容啦，僅僅只需要配置page和起始列三個命令，然后寫入數(shù)據(jù)即可，配置頁和列地址，只有在模式一有效，也就是上電默認的模式。

這樣就可以顯示數(shù)據(jù)啦，親測可用哦！

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'd0:show_data_reg <= {8'h78,8'h00,8'hb0 + show_pag}; ? ? ? ?//配置頁'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，寫入顯示的數(shù)據(jù)

其實驅(qū)動OLED也沒有那么復(fù)雜嘛。

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七. 上板驗證

先來編寫個簡單的模塊，用來初始化OLED。下載程序后，我的OLED是亮起來了，你的呢！

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//OLED頂層模塊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; ? ? ?//空閑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), ? ? ? ?//初始化請求 ?.write_done ? ? ?(IICWriteDone), ? ? ?//一組初始化數(shù)據(jù)完成信號 ? ?.init_finish ? ?(init_finish), ? ? ?//初始化完成輸出
 ?.Init_data ? ? ?(Init_data)//初始化的數(shù)據(jù));IIC_Driver IIC_DriverHP_OLED( ? .sys_clk ? ? ? ?(sys_clk), ? ? ? ? ? /*系統(tǒng)時鐘*/ ? .rst_n ? ? ? ?(rst_n), ? ? ? ? ? ? /*系統(tǒng)復(fù)位*/
 ? ?.IICSCL ? ? ? ?(OLED_SCL), ? ? ? ? ? ?/*IIC 時鐘輸出*/ ? ?.IICSDA ? ? ? ?(OLED_SDA), ? ? ? ? ? ? /*IIC 數(shù)據(jù)線*/

 ? ?.IICSlave ? ? ?({Init_data[15:8],Init_data[23:16]}), ? ? ? ? ? /*從機 8bit的寄存器地址 + 8bit的從機地址*/
 ? ?.IICWriteReq ? ?(init_req), ? ? ? /*IIC寫寄存器請求*/ ? ?.IICWriteDone ? ?(IICWriteDone), ? ? ?/*IIC寫寄存器完成*/ ? ?.IICWriteData ? ?(Init_data[7:0]), ? ? ? /*IIC發(fā)送數(shù)據(jù) ?8bit的數(shù)據(jù)*/
 ? ?.IICReadReq ? ? ?(1'b0), ? ? ? ?/*IIC讀寄存器請求*/ ? ?.IICReadDone ? ? ?(), ? ? ? /*IIC讀寄存器完成*/ ? ?.IICReadData ? ? ? ?() ? ?/*IIC讀取數(shù)據(jù)*/);endmodule

FPGA驅(qū)動OLED就結(jié)束啦！

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