Подключение OLED дисплея SSD1306 к Arduino Uno

Большинство из вас наверняка уже знакомы со стандартным ЖК дисплеем 16×2, который широко используется радиолюбителями во всем мире. Однако при всей простоте и доступности ЖК дисплеи имеют ряд существенных ограничений. В этой статье мы рассмотрим какие бывают OLED дисплеи и как их использовать вместе с Arduino.

Внешний вид подключения OLED дисплея SSD1306 к Arduino Uno

Сейчас на рынке существует достаточно много типов OLED дисплеев и достаточно много способов как работать с ними. В этой статье мы также немного рассмотрим тему классификации подобных дисплеев и какие из них наиболее подойдут для ваших проектов.

Необходимые компоненты

Плата Arduino Uno/Nano
7-пиновый 128×64 модуль OLED дисплея (SSD1306)
Макетная плата
Соединительные провода
Компьютер/лэптоп

Общие сведения об OLED дисплеях

OLED означает “Organic Light emitting diode“, что переводится как органический светоизлучающий диод, или, более коротко – органический светодиод. OLED дисплеи для радиолюбителей изготавливаются по той же самой технологии, что и большинство современных телевизоров, но имеют гораздо меньше пикселов по сравнению с ними. Но устройства на их основе (в том числе и с использованием Arduino) смотрятся потрясающе.

Внешний вид OLED дисплея SSD1306 Контакты OLED дисплея SSD1306

В нашем проекте мы будем использовать монохромный 7-пиновый SSD1306 0.96” OLED дисплей. Причина, по которой мы выбрали данный дисплей, заключается в том, что он может работать с тремя разными протоколами связи, трехпроводный SPI (Serial Peripheral Interface — последовательный интерфейс) режим, четырехпроводный SPI режим и режим IIC. В данной статье мы рассмотрим его подключение по четырехпроводному SPI режиму как самому скоростному из приведенных.

Контакты дисплея и выполняемые ими функции описаны в следующей таблице.

Номер контакта Название контакта Альтернативное название контакта Назначение контакта
1 Gnd Ground земля
2 Vdd Vcc, 5V напряжение питания (в диапазоне 3-5 В)
3 SCK D0, SCL, CLK используется как контакт часов (clock pin). Применяется в интерфейсах I2C и SPI
4 SDA D1, MOSI контакт данных. Применяется в интерфейсах I2C и SPI
5 RES RST, RESET контакт сброса модуля. Применяется в интерфейсе SPI
6 DC A0 контакт команд (Data Command pin). Применяется в интерфейсе SPI
7 CS Chip Select (выбор чипа) используется когда несколько устройств взаимодействуют по интерфейсу SPI

Сообществом Arduino разработано достаточно много библиотек для работы с подобными дисплеями. Мы выбрали из них библиотеку Adafruit_SSD1306 как весьма простую и в то же время содержащую достаточно много полезных функций. Но если ваш проект имеет жесткие ограничения по памяти/скорости, то тогда вам лучше использовать библиотеку U8g поскольку она работает быстрее и занимает меньше места в памяти.

Работа схемы

Схема устройства представлена на следующем рисунке.

Внешний вид подключения OLED дисплея SSD1306 к Arduino Uno

В данном проекте мы будем устанавливать связь по протоколу SPI между OLED дисплеем и платой Arduino. Поскольку OLED дисплеи успешно работают с напряжениями 3V-5V это значит что они потребляют мало электроэнергии и не требуют внешнего источника питания. Достаточно просто сделать соединения, показанные на схеме. Дополнительно эти необходимые соединения продублированы в следующей таблице.

Номер контакта Наименование контакта К какому контакту Arduino необходимо подключить
1 Gnd, Ground Ground
2 Vdd, Vcc, 5V 5V
3 SCK, D0,SCL,CLK 10
4 SDA, D1,MOSI 9
5 RES, RST,RESET 13
6 DC, A0 11
7 CS, Chip Select 12

Примечание: вы не сможете визуализировать фоновую подсветку OLED модуля просто подав на нее питание. Для этого вы должны корректно ее запрограммировать чтобы иметь возможность замечать изменения на OLED дисплее.

Программирование OLED дисплея SSD1306 для Arduino

Когда все соединения с OLED дисплеем сделаны можно начинать программирование Arduino. Как уже отмечалось, мы будем использовать библиотеки Adafruit и GFX для взаимодействия с нашим ЖК дисплеем. Выполните следующую последовательность действий:

Шаг 1. Скачайте библиотеки Adafruit и GFX с Github по следующим ссылкам:

Шаг 2. В предыдущем шаге вы скачали два Zip файла с библиотеками. Теперь добавьте их в вашу программную среду Arduino с помощью Sketch->Include Library -> Add Zip library как показано на следующем рисунке. За один раз вы можете добавить только одну библиотеку, поэтому этот шаг вам придется выполнить 2 раза.

Добавление библиотеки в Arduino IDE

Шаг 3. Запустите пример программы, расположенный по адресу File->Examples->Adafruit SSD1306 -> SSD1306_128*64_SPI.ino как показано на следующем рисунке.

Запуск примера из библиотеки

Шаг 4. В этой программе найдите строчку с номером 64 и перед ней добавьте строку “#define SSD1306_LCDHEIGHT 64” как показано на следующем рисунке.

Изменение кода примера

Шаг 5. Теперь загрузите программу в плату Arduino и посмотрите как работает эта тестовая программа.

Эта тестовая программа показывает вам все возможности графики на OLED экране. Этого кода вполне достаточно чтобы создавать битовые карты (матрицы), рисовать линии, круги, прямоугольники, играть с пикселями, отображать символы и строки с различными шрифтами и размерами и многое другое.

Если вы хотите узнать больше об этой библиотеке и ее функциях вы можете продолжить чтение. Каждый кусок кода объяснен с помощью комментариев. Полный текст программы приведен в конце статьи.

Отображение и стирание информации на дисплее

Рисование на OLED дисплее подобно рисованию на школьной доске: вы должны отобразить какую-либо информацию и стереть ее до вывода следующей порции информации. Следующие команды используются для записи на дисплей и его стирания.

Отображение символьной переменной

Для отображения контента внутри переменной необходимо использовать следующий участок кода.

Рисование линии, круга, прямоугольника, треугольника

Для отображения на экране дисплея этих графических фигур необходимо использовать следующие участки кода.

Отображение строки на экране

Следующий участок кода может быть использован для отображения любого сообщения на дисплее в заданном месте и заданного размера.

Отображение битового (растрового) изображения

Для этого можно использовать следующий участок кода

Как можно видеть из представленного кода для отображения растрового изображения на дисплее битовые данные должны храниться в памяти программ в форме PROMGMEM директивы. То есть мы должны просто “проинструктировать” OLED дисплей что ему делать с каждым пикселом при помощи передачи ему последовательности данных в виде массива. Этот массив будет содержать битовые данные изображения.

При необходимости вы можете использовать следующий веб-сервис для конвертирования любого изображения в массив битовых данных. Для этого просто загрузите изображение в сервис, установите настройки его отображения, потом нажмите “Generate Code”, скопируйте и вставьте полученный код в ваш массив. Потом загрузите программу в плату Arduino и все сделано. Мы для примера отобразили картинку летучей мыши на дисплее.

Получение массива данных для отображения летучей мыши на дисплее

Отображение картинки летучей мыши на экране дисплея

Существует еще очень много полезных вещей в этих библиотеках. Чтобы узнать все возможности этих библиотек, посетите их официальную страницу — Adafruit GFX graphics Primitives page.

Исходный код программы

Далее представлен полный текст программы взаимодействия платы Arduino с монохромными OLED дисплеями, использующими SSD1306 драйверы. Представленная программа работает с размером дисплея 128×64 и использует протокол SPI для взаимодействия с ним. Для подключения подобного дисплея используется 4 или 5 контактов.

Представленный код программы написан Limor Fried/Ladyada для Adafruit Industries, является ее собственностью и распространяется по BSD лицензии. При любой публикации текста программы обязательна печать первых строк ее кода, заключенных в комментарии (собственно говоря, мы эти строки кратко перевели в этом разделе статьи). Если статья вызовет интерес, то могу перевести и комментарии к строкам приведенной программы (если нужно, конечно). В принципе, смысл программы достаточно простой — в функции setup() последовательно вызываются функции, рисующие на экране дисплея различные графические фигуры — все это достаточно детально показано в видео, приведенном в конце статьи.

Видео, демонстрирующее работу схемы

(Проголосуй первым!)
Загрузка...
187 просмотров


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *