FPGA驱动OLED屏幕

[导读]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!

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。

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。

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@(*)begin case(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}; endcaseend

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 IIC output    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)begin if(rst_n == 1'b0) state <= OLED_INIT; else state <= next_state;endalways@(*)begin case(state) OLED_INIT: if(init_finish == 1'b1) next_state <= OLED_IDLE; else next_state <= OLED_INIT; OLED_IDLE: next_state <= OLED_IDLE; default: next_state <= OLED_INIT; endcaseendOLED_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