RA4M2_MINI驱动OLED(1)----驱动OLED

概述

本章旨在通过 I²C 接口驱动 OLED 显示屏（常见型号如 SSD1312），实现图形和文本的显示功能。OLED 屏幕具有低功耗、自发光、对比度高等优点，适用于嵌入式人机界面显示。

最近在瑞萨RA的课程，需要样片的可以加qun申请：925643491。

视频教学

https://www.bilibili.com/video/BV12f8RzxEGX/

RA4M2

样品申请

https://www.wjx.top/vm/rCrkUrz.aspx

硬件准备

首先需要准备一个开发板，这里我准备的是自己绘制的开发板，需要的可以进行申请。
主控为R7FA4M2AD3CFL

参考程序

https://github.com/CoreMaker-lab/RA4M2_MINI_OLED

https://gitee.com/CoreMaker/RA4M2_MINI_OLED

新建工程

工程模板

保存工程路径

芯片配置

本文中使用R7FA4M2AD3CFL来进行演示。

工程模板选择

时钟设置

开发板上的外部高速晶振为12M.

需要修改XTAL为12M。

SWD调试口设置

OLED属性配置

查看手册，可以得知OLED的IIC地址为“b0111100” or “b0111101”，即0x3c或者0x3d。

IIC配置

IIC接口为P407和P408。

点击Stacks->New Stack->Connectivity -> I2C Master(r_sci_master)。

设置IIC的配置，需要注意从机的地址，这里从机地址为0x3c。
● 名称（Name）：设置为 g_i2c_master0，表示这是 I2C 主机的实例名称，用于代码中引用。
● 通道（Channel）：设为 0，表示使用的是 IIC 通道 0。
● 通讯速率模式（Rate）：设置为 Fast-mode，即使用 400kHz 作为 I2C 通信速度。
● 自定义速率（Custom Rate (bps)）：精确设置通信速率为 400000bps。
● 设备地址（Slave Address）：设为 0x3C，表示从设备的7位地址，常见于 OLED 屏。
● 地址位数模式（Address Mode）：设置为 7-Bit，即使用标准的 7 位地址。
● 超时模式（Timeout Mode）：设置为 Short Mode，表示启用短时超时机制。
● 回调函数（Callback）：设置为 i2c_master_callback，用于在通信完成或出错时触发处理函数。
● 中断优先级（Interrupt Priority Level）：设置为 Priority 12，用于控制中断响应优先级。
● SDA 管脚（SDA0）：分配在 P407，引脚用于数据传输线。
● SCL 管脚（SCL0）：分配在 P408，引脚用于时钟线。

选择对应的IIC管脚。

导入驱动

将这四个文件成功加入到 src 源文件目录中。

bmp.h这是图像数据头文件，包含多个 BMP[] 数组，例如 BMP1[]、BMP2[]、BMP3[] 等。
● 作用：保存点阵图像的原始像素数据，通常从 .bmp 图转换而来。
● 用途：用于在 OLED 上显示图标、LOGO 或图形界面。
● 配合函数：使用 OLED_ShowPicture() 将这些图片数据渲染到屏幕上。
oled.c这是 OLED 控制逻辑的实现文件，负责初始化和图形绘制等操作。
● 核心功能：
○ OLED_Init()：初始化 OLED 显示屏。
○ OLED_WR_Byte()、Send_Byte()：通过 I2C 向 OLED 发送命令或数据。
○ OLED_Refresh()：将显示缓冲区 OLED_GRAM 中的数据刷新到屏幕。
○ OLED_DrawPoint()、OLED_DrawLine()、OLED_ShowString() 等：提供点、线、字符、字符串的绘制功能。
○ OLED_ShowPicture()：显示 bmp.h 中的图片数组。
oled.h是 OLED 驱动函数的头文件，定义了所有对外接口和常量。
● 内容包括：
○ 所有在 oled.c 中实现的函数声明。
○ OLED_CMD 和 OLED_DATA 宏，用于命令/数据标志。
○ 屏幕尺寸相关宏（oled_x, oled_y）自动适配横屏或竖屏。
○ 类型定义：u8, u16, u32。
○ 提供清晰的接口给主程序调用，如 OLED_ShowString()、OLED_Clear() 等。
oledfont.h这是字体库文件，用于显示字符和数字时的字模数据。
● 内容：包含 6×8、8×16 等常用 ASCII 字符的点阵定义。
● 用途：配合 OLED_ShowChar() 或 OLED_ShowString() 函数使用，按指定位置和大小在 OLED 屏幕上显示文字。

头文件

添加头文件。

#include "oled.h"
#include "bmp.h"

R_IIC_MASTER_Open()函数原型

R_IIC_MASTER_Open()函数为执行IIC初始化，开启配置如下所示。

    /* Initialize the I2C module */err = R_IIC_MASTER_Open(&g_i2c_master0_ctrl, &g_i2c_master0_cfg);/* Handle any errors. This function should be defined by the user. */assert(FSP_SUCCESS == err);

R_IIC_MASTER_Write()函数原型

R_IIC_MASTER_Write()函数是向IIC设备中写入数据，写入格式如下所示。

    err = R_IIC_MASTER_Write(&g_i2c_master0_ctrl, &reg, 1, true);assert(FSP_SUCCESS == err);

Send_Byte(u8 dat) 函数的 I2C 发送实现逻辑，原来用的是模拟 I²C（bit-banging）方式，但已经注释掉了那段代码，并改用 Renesas FSP 的 I2C Master API 实现硬件 I2C 发送。

OLED_WR_Byte() 函数是 标准的 Renesas FSP I2C OLED 写入函数，它将命令或数据写入 OLED 控制器，区别在于控制字节 0x00 或 0x40，整个过程使用硬件 I2C 保证时序稳定。

R_IIC_MASTER_Read()函数原型

R_IIC_MASTER_Read()函数是向IIC设备中读取数据，读取格式如下所示。

    /* Read data from I2C slave */err = R_IIC_MASTER_Read(&g_i2c_master0_ctrl, bufp, len, false);assert(FSP_SUCCESS == err);

i2c_master_callback()回调函数

对于数据是否发送完毕，可以查看是否获取到I2C_MASTER_EVENT_TX_COMPLETE字段。

fsp_err_t err = FSP_SUCCESS;
/* Callback function */
i2c_master_event_t i2c_event = I2C_MASTER_EVENT_ABORTED;
uint32_t  timeout_ms = 1000000;
void i2c_master_callback(i2c_master_callback_args_t *p_args)
{i2c_event = I2C_MASTER_EVENT_ABORTED;if (NULL != p_args){/* capture callback event for validating the i2c transfer event*/i2c_event = p_args->event;}
}

初始化屏幕

1. OLED_Init()
   ● 初始化 OLED 屏幕工作状态。
   ● 发送一系列命令以配置页寻址模式、电荷泵开启、对比度调节、显示使能等。
   ● 必须在任何显示函数调用之前执行。
2. OLED_Clear()
   ● 清空 OLED 显存缓冲区 OLED_GRAM。
   ● 设置为全 0，表示关闭所有像素。
   ● 并通过 OLED_Refresh() 将清空的显存数据刷新到屏幕，确保视觉上是全黑状态。
3. OLED_ColorTurn(0)
   ● 设置显示颜色模式。
   ○ 0 为正显（背景黑，文字白）。
   ○ 1 为反显（背景白，文字黑）。
   ● 实际通过向 OLED 控制器写入 0xA6（正显）或 0xA7（反显）命令实现。
4. OLED_DisplayTurn(0)
   ● 设置显示方向。
   ○ 0 表示正常方向；
   ○ 1 表示上下翻转显示。
   ● 对应命令：
   ○ 正常显示：0xC8 + 0xA1
   ○ 翻转显示：0xC0 + 0xA0
5. OLED_ShowString(84, 0, “RA4M2”, 16, 1)
   ● 在指定坐标位置（x=84, y=0）显示字符串 “RA4M2”。
   ● 字体大小为 16（对应 8x16 字模）。
   ● 第五个参数为显示模式：1 表示正显。
   ● 字模数据来源于 oledfont.h，函数内部会将对应点阵写入显存缓冲 OLED_GRAM。
6. OLED_Refresh()
   ● 显存与实际 OLED 屏幕是分离的。
   ● 此函数将 OLED_GRAM 中的缓冲数据逐页写入 OLED 控制器，刷新显示内容。
   ● 若不调用本函数，ShowString() 写入的数据不会真正显示在屏幕上。

    /* Initialize the I2C module */err = R_IIC_MASTER_Open(&g_i2c_master0_ctrl, &g_i2c_master0_cfg);/* Handle any errors. This function should be defined by the user. */assert(FSP_SUCCESS == err);OLED_Init();              // 初始化 OLED 屏幕（发送初始化命令序列，设置工作模式）OLED_Clear();             // 清空显存（OLED_GRAM），并刷新，使屏幕全黑OLED_ColorTurn(0);        // 设置显示颜色模式：0 为正常显示，1 为反色显示（黑白反转）OLED_DisplayTurn(0);      // 设置显示方向：0 为正常方向，1 为上下翻转显示OLED_Clear();//清空 OLED 显存OLED_ShowString(0, 0, "RA4M2", 16, 1);//在坐标 (0,0) 显示RA4M2，字体16，正显OLED_ShowString(0, 16, "hello world!", 16, 0);//在坐标 (0,16) 显示hello world!，字体16，反显OLED_Refresh();// 将 OLED_GRAM 显存内容刷新到 OLED 屏幕上，显示数字和字符串R_BSP_SoftwareDelay(2000, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);  // 延时 200 毫秒

OLED 显示方向

OLED_DisplayTurn(uint8_t i) 是用于设置 OLED 显示方向（上下翻转）的函数。
控制 OLED 屏幕是 正常方向显示 还是 上下翻转显示，通常用于设备安装方向不同、或旋转 UI 的情况。