2020年10月09日 | 51单片机OLED12864 I2C接口使用教程

       现在能买到的OLED12864显示屏大多为SPI和I2C接口的，I2C通信协议只需要两条总线就可以进行通信，下面介绍一下如何用51单片机使用I2C接口的OLED12864。

       首先介绍一下I2C通信协议，I2C（Inter-Integrated Circuit）字面上的意思是集成电路之间，它其实是I2CBus简称，所以中文应该叫集成电路总线，它是一种串行通信总线，使用多主从架构，由飞利浦公司在1980年代为了让主板、嵌入式系统或手机用以连接低速周边设备而发展。I2C的正确读法为“I平方C”（"I-squared-C"）。

       I2C只使用两条双向漏极开路（Open Drain）（串行数据（SDA）及串行时钟频率（SCL））总线，且利用上拉电阻将两条总线的电位上拉。I2C允许相当大的工作电压范围，但典型的电压准位为+3.3V或+5V。

       I2C的参考设计使用一个7比特长度的地址空间但保留了16个地址，所以在一组总线最多可和112个节点通信[a]。常见的I2C总线依传输速率的不同而有不同的模式：标准模式（100 Kbit/s）、低速模式（10 Kbit/s），但时钟频率可被允许下降至零，这代表可以暂停通信。而新一代的I2C总线可以和更多的节点（支持10比特长度的地址空间）以更快的速率通信：快速模式（400 Kbit/s）、高速模式（3.4 Mbit/s）。

       我们在51单片机中使用I2C通信协议的时候，需要编写程序去模拟I2C总线的通信，详细的I2C通信协议的介绍可以参考：http://www.51hei.com/bbs/dpj-110328-1.html

       对于I2C通信协议，需要补充的一点是：在实际通信传输数据时，SCL总线拉高的时间只要大于1.5μs都能够正常传输数据。

       OLED12864的裸屏是由SSD1306驱动的，I2C接口的OLED12864模块对外一共有4个接口，从左到右分别是GND（接地）、VCC（电源正极，可加3.3V，也可加5V）、SCL（时钟总线）、SDA（数据总线）：

       模块背面的IIC ADRESSSELECT表示该模块在I2C通信作为从机时的地址，当中间的脚用电阻和左边接起来时，地址为0x78，当和右边接起来时，地址为0x7A。

       SSD1306的I2C总线数据格式，可以看出，往OLED12864写数据时，先发送一个起始信号，接着发送从机地址，从机地址带有读写位（低电平为写），之后就可以发送指令或数据。在发送指令或数据之前，一般都需要发送一个控制字节，如图，控制字节的最高位为连续位（如果连续位为0，接下来发送的信息只能包含数据字节），次高位为数据/指令选择位（该位声明接下来发送的是数据还是指令，0为指令，1为数据），控制字节的低六位为0。可以在一个声明连续发送数据的控制字节后面跟上多个数据字节。

#include "IIC.h"

void delay5us()               

{

}

void I2C_init()                                   //初始化

{

        SDA = 1;

        _nop_();

        SCL = 1;

        _nop_();                //空闲时，两条线均为高电平         

}

/*I2C通信起始信号*/

void I2C_start()

{

        SCL = 1;   //此时主机有总线控制权，先把SCL线拉高

        _nop_();   //稳定一下

        SDA = 1;   //把SDA线拉高，以便发出起始信号（不确定是否为高）

        delay5us();//通信协议规定延时大于4.7us

        SDA = 0;   //拉低SDA线，制造下降沿的起始信号

        delay5us();//通信协议规定延时大于4us

}

/*I2C通信终止信号*/

void I2C_stop()

{

        SDA = 0;   //拉低SDA线，以便发出终止信号

        _nop_();   //稳定一下

        SCL = 1;   //拉高SCL线

        delay5us();//通信协议规定延时大于4us

        SDA = 1;   //拉高SDA线

        delay5us();//通信协议规定延时大于4.7us

}

/*从机应答检测*/

bit Test_ack()

{

        SCL = 1;        

        //拉高SCL线，以便主机读取从机发出的应答或非应答信号

        delay5us();//通信协议规定延时大于4us

        if(SDA)           

        //主机读取的SDA线为高，说明从机发送了一个非应答信号

        {

                SCL = 0;/*接下来准备发送停止信号，所以让时钟总线SCL拉低，

                                让I2C_stop();函数中的SDA可变为0*/

                _nop_();//稳定总线

                I2C_stop();

                return 0;//结束检测从机应答函数

        }        

        else

        //主机读取的SDA线为低，说明从机发送了一个应答信号

        {

                SCL = 0;/*将时钟总线SCL拉低，此时SDA上数据的变化才有效，

                                因为接下来会继续发数据*/

                _nop_();//稳定总线

                return 1;

        }

}

/*I2C通信：发送一个字节*/

void I2C_send_byte(uint8_t byte)

{

        uint8_t i;//声明一个计数变量i

        for(i = 0; i < 8; i++)//一个字节有8位，发8次

        {

                SCL = 0;//拉低SCL，让数据总线SDA变化有效

                _nop_();//稳定总线

                if(byte & 0x80)//1000 0000 & byte

/*如果（要发送数据的当前传输位）byte的最高位为1，执行该if语句，

  如果（要发送数据的当前传输位）byte的最高位为0，不执行该if语句*/

                {

                        SDA = 1;   

                        //（当前传输位）byte的最高位为1，即把1放到SDA线上

                        _nop_();//稳定总线

                }        

                else

                //如果（当前发送位）byte的最高位为0（不为1），给SDA送0

                {

                        SDA = 0;

                        _nop_();//稳定总线

                }

                SCL = 1;//拉高SCL线，使从机能够从SDA线上读取到当前的数据

                _nop_();//稳定总线

                byte <<= 1;

/*使byte左移一位，即原来已被发送到SDA线上的最高位被移除，

第七位（还未发送的数据位）变成最高位变为下一次循环的当前发送位*/

        }

        SCL = 0;

        //发送完数据之后，将SCL拉低，以便从机改变SDA线，发出应答信号

        _nop_();//稳定总线

        SDA = 1;//释放总线控制权

        _nop_();//稳定总线

}

OLED_12864.c

#include "OLED_12864.h"

void Delay300ms()

{

}

/*写指令函数，第一个参数为指令，第二、三个参数选择是否需要通信开始和结束函数，=1有，=0没有*/

bit OLED12864_Write_Commmand(uint8_t cmd, bit start, bit stop)

{

        if(start)

        {

                I2C_start();

                I2C_send_byte(OLED_12864_Address+0);//写从机地址，并且加上读写标志位（最后一位）

                if(!Test_ack())

                {

                        return 0;

                }

                /*执行从机应答检测函数，如果从机发送了非应答信号，那么就退出数据发送函数*/

        }

        I2C_send_byte(0x80 | 0x00 | 0x00);  //Co位为1（接下来要传指令），DC为0（接下来是指令）

        if(!Test_ack())

        {

                return 0;

        }

        /*执行从机应答检测函数，如果从机发送了非应答信号，那么就退出数据发送函数*/

        I2C_send_byte(cmd);

        if(!Test_ack())

        {

                return 0;

        }

        /*执行从机应答检测函数，如果从机发送了非应答信号，那么就退出数据发送函数*/

        if(stop)

                I2C_stop();

        return 1;

}

/*写连续数据函数，第一个参数为数据，第二个参数为发送连多少位连续的数据，第三、四个参数选择是否需要通信开始和结束函数，=1有，=0没有*/

bit OLED12864_Write_Continuous_Data(uint8_t* dat, uint8_t count, bit start, bit stop)

{

        uint8_t i = 0;//定义计数变量

        if(start)

        {

                I2C_start();

                I2C_send_byte(OLED_12864_Address+0);//写从机地址，并且加上读写标志位（最后一位）

                if(!Test_ack())

                {

                        return 0;

                }

                /*执行从机应答检测函数，如果从机发送了非应答信号，那么就退出数据发送函数*/

        }

        I2C_send_byte(0x00 | 0x40 | 0x00);  //Co位为0（接下来只传数据），DC为1（接下来是数据）

        if(!Test_ack())

        {

                return 0;

        }

        /*执行从机应答检测函数，如果从机发送了非应答信号，那么就退出数据发送函数*/

        for(i = 0 ;i < count ;i++)

        {

                I2C_send_byte(*dat++);

                if(!Test_ack())

                {

                        return 0;

                }

        /*执行从机应答检测函数，如果从机发送了非应答信号，那么就退出数据发送函数*/

        }

        if(stop)

                I2C_stop();

        return 1;

}

/*写相同的连续数据函数，第一个参数为数据，第二参数为发送的次数*/

bit OLED12864_Write_Same_Continuous_Data(uint8_t dat, uint8_t count)

{

        uint8_t i = 0;//定义计数变量

        I2C_start();

        I2C_send_byte(OLED_12864_Address+0);//写从机地址，并且加上读写标志位（最后一位）

        if(!Test_ack())

        {

                return 0;