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【玩转APM32的DMA】手把手教你用I2C的DMA实现OLED刷屏

嵌入式微处理器 · 公众号 · · 2024-10-30 12:00

正文

一、前言

1.1、关于OLED

OLED屏是一种常见的显示屏，下面以0.96寸OLED模块为例，用IIC的DMA来实现OLED屏幕的刷新。

采用DMA方式不需要程序一个个字节发送，通过启动DMA自动完成整个屏幕的刷新，可以节约大量的CPU时间。

该屏幕分辨率为128x64，每个点占用1bit，于是整个显存占用128x64/8=1024Byte，驱动芯片为SSD1306，支持SPI和IIC接口。

这里采用IIC接口，只需要接三根线SCL、SDA、RES，这里IIC接到I2C1上。 RES是复位可以用硬件复位，也可以通过IO控制复位，这里随便接一个IO即可。

时钟 SCL -- PB6
数据 SDA -- PB7
复位 RES -- PB5

显存中的第一个字节表示第1列的第1到8行这8个点，也就是坐标为X[0]，Y[0-7]的点，整个显存如下图所示：

1.2、关于IIC的DMA通道

APM32E103的IIC是支持DMA的收发的，通过芯片的用户手册可知I2C1_TX的对应的是 DMA1的通道6。

二、IIC的DMA发送

2.1、IIC初始化

这里我们可以参考SDK中的“I2C\I2C_TwoBoards\I2C_TwoBoards_Master”例程，配置为主机模式，修改一下地址即可：

void oled_i2c_hardware_init(void){    GPIO_Config_T gpioConfigStruct;    I2C_Config_T i2cConfigStruct;    /** Enable I2C related Clock */    RCM_EnableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_GPIOB | RCM_APB2_PERIPH_AFIO);    RCM_EnableAPB1PeriphClock(RCM_APB1_PERIPH_I2C1);
    /** Free I2C_SCL and I2C_SDA */    gpioConfigStruct.mode = GPIO_MODE_AF_OD;    gpioConfigStruct.speed = GPIO_SPEED_50MHz;    gpioConfigStruct.pin = GPIO_PIN_6;    GPIO_Config(GPIOB, &gpioConfigStruct);
    gpioConfigStruct.mode = GPIO_MODE_AF_OD;    gpioConfigStruct.speed = GPIO_SPEED_50MHz;    gpioConfigStruct.pin = GPIO_PIN_7;    GPIO_Config(GPIOB, &gpioConfigStruct);
    /**  Config I2C1 */    I2C_Reset(I2C1);    i2cConfigStruct.mode = I2C_MODE_I2C;    i2cConfigStruct.dutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2;    i2cConfigStruct.ackAddress = I2C_ACK_ADDRESS_7BIT;    //i2cConfigStruct.ownAddress1 = 0XA0;    i2cConfigStruct.ownAddress1 = SSD1306_ADDRESS;    i2cConfigStruct.ack = I2C_ACK_ENABLE;    i2cConfigStruct.clockSpeed = 400000;
    I2C_Config(I2C1, &i2cConfigStruct);
    /** Enable I2Cx */    I2C_Enable(I2C1);

    i2c_dma_init();
}

2.2、DMA初始化

在SDK中“DMA_MemoryToMemory”的基础上进行修改，官方例程中是内存到内存，而这里是从内存到IIC外设，所以需要根据实际情况作修改。

修改传输方向，以外设作为目的地址：

DMA_ConfigStruct.dir = DMA_DIR_PERIPHERAL_DST;

外设的地址填 I2C1_DATA 寄存器的地址，查看用户手册可知DATA寄存器的偏移地址是0x10：

DMA_ConfigStruct.peripheralBaseAddr = (uint32_t)(I2C1_BASE + 0x10) ;

数据大小改为按字节传输：

DMA_ConfigStruct.memoryDataSize = DMA_MEMORY_DATA_SIZE_BYTE;

完整的IIC的DMA初始化代码如下：

void i2c_dma_init(void){    DMA_Config_T    DMA_ConfigStruct;    RCM_EnableAHBPeriphClock(RCM_AHB_PERIPH_DMA1);
    DMA_Reset(DMA1_Channel6);
    DMA_ConfigStruct.peripheralBaseAddr = (uint32_t)(I2C1_BASE + 0x10) ;    DMA_ConfigStruct.memoryBaseAddr     = (uint32_t)NULL;    DMA_ConfigStruct.dir                = DMA_DIR_PERIPHERAL_DST;    DMA_ConfigStruct.bufferSize         = 0;    DMA_ConfigStruct.peripheralInc      = DMA_PERIPHERAL_INC_DISABLE;    DMA_ConfigStruct.memoryInc          = DMA_MEMORY_INC_ENABLE;    DMA_ConfigStruct.peripheralDataSize = DMA_PERIPHERAL_DATA_SIZE_BYTE;    DMA_ConfigStruct.memoryDataSize     = DMA_MEMORY_DATA_SIZE_BYTE;    DMA_ConfigStruct.loopMode = DMA_MODE_NORMAL;    DMA_ConfigStruct.priority = DMA_PRIORITY_HIGH;    DMA_ConfigStruct.M2M      = DMA_M2MEN_DISABLE;
    DMA_Config(DMA1_Channel6, &DMA_ConfigStruct);
    I2C_EnableDMA(I2C1);




    

}

2.3、用IIC的DMA发送

在启动DMA的传输之前，要配置源数据内存地址，传输长度，然后使能传输，使能传输之后CPU可以做其他事情，也可以等待传输完成：

void i2c_dma_transmit_buffer(unsigned char *buffer, unsigned int length){
    DMA_Disable(DMA1_Channel6);    DMA1_Channel6->CHMADDR = (uint32_t)buffer;    DMA1_Channel6->CHNDATA = length;    DMA_Enable(DMA1_Channel6);    while (DMA_ReadStatusFlag(DMA1_FLAG_TC6) == RESET);
}

三、OLED的驱动

3.1、修改OLED地址模式

OLED的默认是页地址模式，每写入一行都要设置一下坐标。这样的话，传输给OLED的数据就多了很多命令和地址，非常不适合这里的DMA方式刷屏。

而理想的方式是只发一次地址，驱动芯片内部能对地址自增，这样就可以一次性发送所有显存中的数据，这里修改一下OLED的地址模式就可以实现。

官方例程默认是页地址模式，每次换行显示时需要重新发送地址，改为垂直地址模式就不用每次都发送地址，省去了额外的数据。

对于128x64的屏幕来说，只要发送128x64/8=1024字节即可。

查看SSD1306的的数据手册可知，地址模式默认是10b，把地址为0x20的寄存器值写成00b就是水平地址模式。

这样配置驱动芯片SSD1306：

void oled_register_config(){    oled_i2c_wr_byte(0xAE, OLED_CMD);
    oled_i2c_wr_byte(0xAE, OLED_CMD); //--turn off oled panel    oled_i2c_wr_byte(0x00, OLED_CMD); //---set low column address    oled_i2c_wr_byte(0x10, OLED_CMD); //---set high column address    oled_i2c_wr_byte(0x40, OLED_CMD); //--set start line address  Set Mapping RAM Display Start Line (0x00~0x3F)    oled_i2c_wr_byte(0x81, OLED_CMD); //--set contrast control register    oled_i2c_wr_byte(0xCF, OLED_CMD); // Set SEG Output Current Brightness    oled_i2c_wr_byte(0xA0, OLED_CMD); //oled_i2c_wr_byte(0xA1,OLED_CMD);//--Set SEG/Column Mapping     0xa0左右反置 0xa1正常    oled_i2c_wr_byte(0xC0, OLED_CMD); //oled_i2c_wr_byte(0xC8,OLED_CMD);//Set COM/Row Scan Direction   0xc0上下反置 0xc8正常    oled_i2c_wr_byte(0xA6, OLED_CMD); //--set normal display    oled_i2c_wr_byte(0xA8, OLED_CMD); //--set multiplex ratio(1 to 64)    oled_i2c_wr_byte(0x3f, OLED_CMD); //--1/64 duty    oled_i2c_wr_byte(0xD3, OLED_CMD); //-set display offset   Shift Mapping RAM Counter (0x00~0x3F)    oled_i2c_wr_byte(0x00, OLED_CMD); //-not offset    oled_i2c_wr_byte(0xd5, OLED_CMD); //--set display clock divide ratio/oscillator frequency    oled_i2c_wr_byte(0x80, OLED_CMD); //--set divide ratio, Set Clock as 100 Frames/Sec    oled_i2c_wr_byte(0xD9, OLED_CMD); //--set pre-charge period    oled_i2c_wr_byte(0xF1, OLED_CMD); //Set Pre-Charge as 15 Clocks & Discharge as 1 Clock    oled_i2c_wr_byte(0xDA, OLED_CMD); //--set com pins hardware configuration    oled_i2c_wr_byte(0x12, OLED_CMD);    oled_i2c_wr_byte(0xDB, OLED_CMD); //--set vcomh    oled_i2c_wr_byte(0x40, OLED_CMD); //Set VCOM Deselect Level                                #if 1                oled_i2c_wr_byte(0x20, OLED_CMD); //-Set Page Addressing Mode (0x00/0x01/0x02) 设置地址模式    oled_i2c_wr_byte(0x00, OLED_CMD); //00b, Horizontal Addressing Mode  水平地址模式                #else    oled_i2c_wr_byte(0x20, OLED_CMD); //-Set Page Addressing Mode (0x00/0x01/0x02)    oled_i2c_wr_byte(0x02, OLED_CMD); //10b, Page Addressing Mode (RESET)                #endif                    oled_i2c_wr_byte(0x8D, OLED_CMD); //--set Charge Pump enable/disable    oled_i2c_wr_byte(0x14, OLED_CMD); //--set(0x10) disable    oled_i2c_wr_byte(0xA4, OLED_CMD); // Disable Entire Display On (0xa4/0xa5)    oled_i2c_wr_byte(0xA6, OLED_CMD); // Disable Inverse Display On (0xa6/a7)    oled_i2c_wr_byte(0xAF, OLED_CMD); //--turn on oled panel
    oled_i2c_wr_byte(0xAF, OLED_CMD); /*display ON*/}

3.2、实现OLED刷全屏

在发送显示数据之前，还是先发一个从机设备地址0x78，再发一个写数据指令0x40。

接着，以DMA方式发送1024字节的显示数据，这样就完成了整个屏幕的刷新，刷新过程中不需要CPU的干预：

void oled_i2c_write_buffer(unsigned char *buffer, unsigned int length){
    I2C_EnableGenerateStart(I2C1);    while (!I2C_ReadEventStatus(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT));  //EV5
    I2C_Tx7BitAddress(I2C1, SSD1306_ADDRESS, I2C_DIRECTION_TX);    while (!I2C_ReadEventStatus(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED)); //EV6
    I2C_TxData(I2C1, 0x40);    while (!I2C_ReadEventStatus(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTING));  //EV8
    i2c_dma_transmit_buffer(buffer, length);  //DMA Transmit
}

//刷新整个屏幕void oled_refresh(unsigned char mem[]){    oled_i2c_write_buffer(mem, OLED_MEM_SIZE);
    oled_delay_ms(200);}

四、效果演示

为了测试IIC的DMA刷屏，用GIF转了个12帧的位图，在循环中依次调用全屏刷新函数，可以看到动画效果。

int main(void){         oled_init();         while(1)        {                  oled_refresh(&mario1[BMP_OFFSET]);                  oled_refresh(&mario2[BMP_OFFSET]);                 oled_refresh(&mario3[BMP_OFFSET]);                  oled_refresh(&mario4[BMP_OFFSET]);                  oled_refresh(&mario5[BMP_OFFSET]);                  oled_refresh(&mario6[BMP_OFFSET]);                  oled_refresh(&mario7[BMP_OFFSET]);                  oled_refresh(&mario8[BMP_OFFSET]);                  oled_refresh(&mario9[BMP_OFFSET]);                  oled_refresh(&mario10[BMP_OFFSET]);                  oled_refresh(&mario11[BMP_OFFSET]);                  oled_refresh(&mario12[BMP_OFFSET]);           }}

位图的取模可以用工具PCtoLCD2003，取模方式按如下设置。这里需要注意选择行列式，低位在前，输出格式调成数组即可：

【玩转APM32的DMA】手把手教你用I2C的DMA实现OLED刷屏

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