FPGA之旅设计99例之第九例-----驱动0.96寸OLED屏

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。

(一).OLED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。

(二).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。

always@(*)
begincase(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};endcase
end

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！

'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！

//OLED顶层模块
module OLED_Top(input           sys_clk,input           rst_n,//OLED IICoutput      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)
beginif(rst_n == 1'b0)state <= OLED_INIT;elsestate <= next_state;
end
always@(*)
begincase(state)OLED_INIT:if(init_finish == 1'b1)next_state <= OLED_IDLE;elsenext_state <= OLED_INIT;OLED_IDLE:next_state <= OLED_IDLE;default: next_state <= OLED_INIT;endcase
end
OLED_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！

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