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(jìn)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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OLED的存儲區(qū)域

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(dāng)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(dāng)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(dāng)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。

模式二：與模式一不同的時候，當(dāng)寫達(dá)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。

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(dāng)加到最后一個page的時候，列數(shù)加一，page跳轉(zhuǎn)到第一個page。

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(qiáng)大的命令。

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(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

暫時差不多只需要了解上面的這些寄存器。

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(jìn)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(jī)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！

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(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(rèn)的模式。

這樣就可以顯示數(shù)據(jù)啦，親測可用哦！

'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。

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！

//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(jī) 8bit的寄存器地址 + 8bit的從機(jī)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！