1 OLED模块介绍

1.1 模块

OLED：organic/polymer light emitting diode 高分子有机电激发光二极管
OLED模块原理图：

OLED模块结构图：

市面上统一尺寸的配置和设计大差不差的，OLED生产商大部分都是中景园电子，官网可以下载OLED 显示屏裸屏的资料。

以驱动芯片为SSD1306的屏为例：
OLED 显示屏裸屏外观：

驱动芯片SSD1306尺寸很小，6.76*0.86mm。仔细看在液晶屏下面一点点可以看到一个长条就是了。

1.2 SSD1306简介

SSD1306是一款带控制器的单片CMOS OLED/PLED驱动，用于OLED点阵图形显示系统。它由128个segment和64个common组成。该集成电路是为普通阴极型OLED面板设计的。

SSD1306内置了对比度控制、显示RAM和振荡器，减少了外部组件的数量和功耗。它有256级亮度控制。数据/命令从通用MCU通过硬件可选的6800/8000串行兼容并行接口，I2C接口或串行外设接口发送。它适用于许多小型便携式应用，如手机子显示器、MP3播放器和计算器等。

1.2 SSD1306引脚

SSD1306单片机接口由8个数据引脚和5个控制引脚组成。不同接口模式下的引脚分配如下表所示。

1.3 SSD1306接口配置

不同的MCU模式可以通过BS[2:0]引脚上的硬件选择来设置。根据原理图可知这款的BS[2:0]=3’b010。设置为I2C驱动。

I2C写数据与命令的时序：

contorl byte: 8’h40(数据)，8’h00(指令)
关于I2C时序，这里注意几个关键参数就行，其他的都是标准接口：

I2C时钟周期最小为2.5us，即400KHz。
刷新率:
取I2C时钟频率fI2Cf_{I^2C}fI2C=350KHz。I2C驱动模块系统时钟为4倍I2C时钟频率fsysf_{sys}fsys=1.4MHz。
从触发一次写到写完成大概需要130个系统时钟。
完成一次刷新需要1048次I2C写，其中1024个数据以及24个指令。
所以刷新率为：
frefresh=fsys/130/1048≈10.276Hzf_{refresh} = f_{sys} / 130 / 1048 \approx 10.276Hzfrefresh=fsys/130/1048≈10.276Hz

关于配置空间，注意：

显存地址与数据排列

将整个显示像素点128*64分为8行，127列的8bit数据，数据的低位对应低坐标点。
设置页寻址模式的下列起始地址(00h~0Fh)
设置页面寻址模式的高列起始地址(10h~1Fh)
设置页面寻址方式的页面起始地址(B0h~B7h)

2 驱动（oled_ctrl.v）

初始化主要指令：

case (R_init_cmd_cnt)7'd0 :O_i2c_data <= {8'h00,8'hAE};//--turn off oled panel7'd1 :O_i2c_data <= {8'h00,8'h00};//---set low column address7'd2 :O_i2c_data <= {8'h00,8'h10};//---set high column address7'd3 :O_i2c_data <= {8'h00,8'h40};//--set start line address  Set Mapping RAM Display Start Line (0x00~0x3F)7'd4 :O_i2c_data <= {8'h00,8'h81};//--set contrast control register7'd5 :O_i2c_data <= {8'h00,8'hCF};// Set SEG Output Current Brightness7'd6 :O_i2c_data <= {8'h00,8'hA1};//--Set SEG/Column Mapping     0xa0左右反置 0xa1正常7'd7 :O_i2c_data <= {8'h00,8'hC8};//Set COM/Row Scan Direction   0xc0上下反置 0xc8正常7'd8 :O_i2c_data <= {8'h00,8'hA6};//--set normal display7'd9 :O_i2c_data <= {8'h00,8'hA8};//--set multiplex ratio(1 to 64)7'd10:O_i2c_data <= {8'h00,8'h3F};//--1/64 duty7'd11:O_i2c_data <= {8'h00,8'hD3};//-set display offset   Shift Mapping RAM Counter (0x00~0x3F)7'd12:O_i2c_data <= {8'h00,8'h00};//-not offset7'd13:O_i2c_data <= {8'h00,8'hD5};//--set display clock divide ratio/oscillator frequency7'd14:O_i2c_data <= {8'h00,8'h80};//--set divide ratio, Set Clock as 100 Frames/Sec7'd15:O_i2c_data <= {8'h00,8'hD9};//--set pre-charge period7'd16:O_i2c_data <= {8'h00,8'hF1};//Set Pre-Charge as 15 Clocks & Discharge as 1 Clock7'd17:O_i2c_data <= {8'h00,8'hDA};//--set com pins hardware configuration7'd18:O_i2c_data <= {8'h00,8'h12};//7'd19:O_i2c_data <= {8'h00,8'hDB};//--set vcomh7'd20:O_i2c_data <= {8'h00,8'h40};//Set VCOM Deselect Level7'd21:O_i2c_data <= {8'h00,8'h20};//-Set Page Addressing Mode (0x00/0x01/0x02)7'd22:O_i2c_data <= {8'h00,8'h02};//7'd23:O_i2c_data <= {8'h00,8'h8D};//--set Charge Pump enable/disable7'd24:O_i2c_data <= {8'h00,8'h14};//--set(0x10) disable7'd25:O_i2c_data <= {8'h00,8'hA4};// Disable Entire Display On (0xa4/0xa5)7'd26:O_i2c_data <= {8'h00,8'hA6};// Disable Inverse Display On (0xa6/a7) 7'd27:O_i2c_data <= {8'h00,8'hAF};default : /* default */;
endcase

数据刷新：

case (R_data_cnt)11'd0:O_i2c_data <= {8'h00,8'hB0};11'd1:O_i2c_data <= {8'h00,8'h00}; 11'd2:O_i2c_data <= {8'h00,8'h10};// page 011'd131:O_i2c_data <= {8'h00,8'hB1};11'd132:O_i2c_data <= {8'h00,8'h00}; 11'd133:O_i2c_data <= {8'h00,8'h10};// page 111'd262:O_i2c_data <= {8'h00,8'hB2};11'd263:O_i2c_data <= {8'h00,8'h00}; 11'd264:O_i2c_data <= {8'h00,8'h10};// page 211'd393:O_i2c_data <= {8'h00,8'hB3};11'd394:O_i2c_data <= {8'h00,8'h00}; 11'd395:O_i2c_data <= {8'h00,8'h10};// page 311'd524:O_i2c_data <= {8'h00,8'hB4};11'd525:O_i2c_data <= {8'h00,8'h00}; 11'd526:O_i2c_data <= {8'h00,8'h10};// page 411'd655:O_i2c_data <= {8'h00,8'hB5};11'd656:O_i2c_data <= {8'h00,8'h00}; 11'd657:O_i2c_data <= {8'h00,8'h10};// page 511'd786:O_i2c_data <= {8'h00,8'hB6};11'd787:O_i2c_data <= {8'h00,8'h00}; 11'd789:O_i2c_data <= {8'h00,8'h10};// page 611'd917:O_i2c_data <= {8'h00,8'hB7};11'd918:O_i2c_data <= {8'h00,8'h00}; 11'd919:O_i2c_data <= {8'h00,8'h10};// page 7default : O_i2c_data <= R_i2c_data; //binary dataendcase

刷新的过程。设置好page的地址，然后从第一列开始写128个数据到显存，完成这个page的刷新。

首先B0_{B7：设置GDDRAM页面起始地址(PAGE0}PAGE7)用于使用X[2:0]的页面寻址模式。
8’h00：设置页面寻址模式的列起始地址的低四位为4’b0000
8’h10：设置页面寻址模式的列起始地址的高四位为4’b0000

关于I2C的读写，采用的是正点原子写的I2C读写模块，正点原子针不戳。

完整代码见附件。

3 一个简单的应用

上位机使用Python实现，代码：

import serial
import time
import pyautogui
import cv2
# import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import threadingserialPort = "COM3"
baudRate = 921600
timeout1 = 0.5
frame_cnt = 0try:ser = serial.Serial(serialPort, baudRate, timeout=timeout1)
except:print("串口打开失败!")
else:print("参数设置：串口=%s ，波特率=%d" % (serialPort, baudRate))def fun_refresh(): global frame_cntprint("frame_cnt:%d" % frame_cnt)frame_cnt = frame_cnt + 1img = pyautogui.screenshot()    # x,y,w,himg_128x64 = np.asarray(img)[0:1024:16, 0:1920:15, :]# cv2.imshow(img_128x64)gray = cv2.cvtColor(np.asarray(img_128x64), cv2.COLOR_RGB2GRAY)ret, binary = cv2.threshold(gray, 0, 255, cv2.THRESH_OTSU)head_hex_str = bytes.fromhex('55 55 55')ser.write(head_hex_str)for i in range(0, 8):for j in range(0, 128):a = np.array(binary[i * 8:(i + 1) * 8, j] / 255).astype(int)c = a[::-1]Bi_conver_op = 2 ** np.arange(a.shape[0])  # shape=[1,6]b = c.dot(Bi_conver_op[::-1].T)string = str(hex(b))if len(string) == 3:string1 = '0' + string[2]else:string1 = string[2] + string[3]ser.write(bytes.fromhex(string1))t = time.time()print("time(ms): %d" % int(round(t * 1000)))global timertimer = threading.Timer(0.1, fun_refresh)timer.start()timer = threading.Timer(1, fun_refresh)
timer.start()time.sleep(600)
timer.cancel()
ser.close()

上位机功能：每隔0.1s截取屏幕1920*1080p，并转换成128*64p，并使用opencv完成灰度转化以及二值化处理，最后通过串口发送数据。帧头为0x55_55_55。

oled_display：缓存数据帧并对数据帧采用乒乓处理。

oled_ctrl：初始化OLED并完成OLED的刷新，刷新时输出每个page数据的地址，从oled_display获得要显示的数据。

i2c_dri：I2C驱动。

效果：

附件

工程：
链接：https://pan.baidu.com/s/1jRdPJOrJ0g3FqO9D6fZyPg
提取码：open
资料：
链接：https://pan.baidu.com/s/1QmSNjwLDqDJCRPrtUOtIYA
提取码：open

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