如何使用FPGA驅(qū)動(dòng)OLED屏幕

一. 簡(jiǎn)介

? ?

這是FPGA之旅設(shè)計(jì)的第九例啦?。?！本例將介紹如何使用FPGA驅(qū)動(dòng)OLED屏幕，并在接下來(lái)的幾例中，配合其它模塊，進(jìn)行一些有趣的綜合實(shí)驗(yàn)。由于使用的OLED屏是IIC接口的，對(duì)IIC接口不是很清楚的，可以參考第五例的設(shè)計(jì)，同時(shí)使用第五例寫(xiě)好的IIC模塊，驅(qū)動(dòng)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(lái)存儲(chǔ)顯示的數(shù)據(jù)。

1OLED的存儲(chǔ)區(qū)域

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

這就難免會(huì)有些疑問(wèn)了，128×8，不應(yīng)該是128×64嘛？8個(gè)page，為什么是64行呢？數(shù)據(jù)寫(xiě)入的呢？

每一個(gè)page包括8行，所以說(shuō)8個(gè)page共有64行。IIC每次發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，是發(fā)送一個(gè)byte的，也就是8bit，這8bit數(shù)據(jù)會(huì)存儲(chǔ)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(chǔ)區(qū)域就弄懂了。

OLED的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式

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

模式一: 當(dāng)我們指定了一個(gè)page和某一列的時(shí)候，每寫(xiě)一個(gè)數(shù)據(jù)，列會(huì)自動(dòng)加一，當(dāng)寫(xiě)到page的最后一列的時(shí)候，列數(shù)，會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到第零列，需要手動(dòng)的切換page。

模式二：與模式一不同的時(shí)候，當(dāng)寫(xiě)達(dá)到page的最后一列的時(shí)候，列數(shù)跳轉(zhuǎn)到第零列的同時(shí)，page數(shù)也會(huì)加一。

模式三: 與前兩個(gè)模式不同，模式三，是一列一列的寫(xiě)，每寫(xiě)完一個(gè)數(shù)據(jù)，page數(shù)加一，當(dāng)加到最后一個(gè)page的時(shí)候，列數(shù)加一，page跳轉(zhuǎn)到第一個(gè)page。

在實(shí)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(xiàng)目來(lái)，怎么方便怎么來(lái)！

了解了上面兩個(gè)部分后，基本就可以編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序啦，不要問(wèn)為什么，(#^.^#)，初始化OLED就是配置一些列命令的過(guò)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(gè)命令就可以啦。想要深入的了解OLED的功能的話(huà)，可以閱讀對(duì)應(yīng)的芯片手冊(cè)哦！在后面的例程中也會(huì)介紹部分功能強(qiáng)大的命令。

三. OLED關(guān)鍵命令介紹

? ?

0xAE/0xAF: 對(duì)應(yīng)著開(kāi)啟OLED顯示和關(guān)閉OLED顯示
0x20-0x22: 對(duì)應(yīng)著上面的三種OLED數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式，默認(rèn)為0x22，模式一
0x00-0x0F: 設(shè)置列地址的低四位，默認(rèn)為0x00
0x10-0x1F: 設(shè)置列地址的高四位，默認(rèn)為0x10
0xB0-0xB7: 設(shè)置page，第四位表示page

暫時(shí)差不多只需要了解上面的這些寄存器。

四. IIC驅(qū)動(dòng)OLED數(shù)據(jù)格式

? ?

驅(qū)動(dòng)OLED分為寫(xiě)數(shù)據(jù)和寫(xiě)命令(讀暫時(shí)不考慮)。寫(xiě)命令就是配置的過(guò)程，寫(xiě)數(shù)據(jù)就是寫(xiě)入GRAM中進(jìn)行顯示的過(guò)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(jī)地址，我這里是0x78。

命令/數(shù)據(jù)中，0x00表示接下來(lái)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(shuō)每一次IIC需要傳輸24bit，3個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，和第五例的IIC模塊完美對(duì)應(yīng)，那事情就好辦啦！

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(gè)命令，第一個(gè)是上面介紹的0xAE命令，關(guān)閉OLED顯示。最后一個(gè)也是介紹的0xAF命令，開(kāi)啟OLED顯示，沒(méi)有配置模式，直接使用的默認(rèn)的模式一，配置完成后，可以看到OLED屏被點(diǎn)亮，內(nèi)容是雜亂的

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中寫(xiě)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(gè)命令，然后寫(xiě)入數(shù)據(jù)即可，配置頁(yè)和列地址，只有在模式一有效，也就是上電默認(rèn)的模式。

這樣就可以顯示數(shù)據(jù)啦，親測(cè)可用哦！

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

其實(shí)驅(qū)動(dòng)OLED也沒(méi)有那么復(fù)雜嘛。

七. 上板驗(yàn)證

? ?

先來(lái)編寫(xiě)個(gè)簡(jiǎn)單的模塊，用來(lái)初始化OLED。下載程序后，我的OLED是亮起來(lái)了，你的呢！

//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(qǐng)求 ?.write_done ? ? ?(IICWriteDone), ? ? ?//一組初始化數(shù)據(jù)完成信號(hào) ? ?.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(shí)鐘*/ ? .rst_n ? ? ? ?(rst_n), ? ? ? ? ? ? /*系統(tǒng)復(fù)位*/
 ? ?.IICSCL ? ? ? ?(OLED_SCL), ? ? ? ? ? ?/*IIC 時(shí)鐘輸出*/ ? ?.IICSDA ? ? ? ?(OLED_SDA), ? ? ? ? ? ? /*IIC 數(shù)據(jù)線(xiàn)*/

 ? ?.IICSlave ? ? ?({Init_data[15:8],Init_data[23:16]}), ? ? ? ? ? /*從機(jī) 8bit的寄存器地址 + 8bit的從機(jī)地址*/
 ? ?.IICWriteReq ? ?(init_req), ? ? ? /*IIC寫(xiě)寄存器請(qǐng)求*/ ? ?.IICWriteDone ? ?(IICWriteDone), ? ? ?/*IIC寫(xiě)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(qǐng)求*/ ? ?.IICReadDone ? ? ?(), ? ? ? /*IIC讀寄存器完成*/ ? ?.IICReadData ? ? ? ?() ? ?/*IIC讀取數(shù)據(jù)*/);endmodule