STM32移植U8g2图形库——玩转OLED显示
本篇，介绍一下U8g2库如何移植到STM32上，进行OLED的图形显示。
本次的实验硬件为：
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STM32：型号为最常见的STM32F103C8T6
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OLED：0.96寸OLED，IIC接口（如果是SPI接口，文中也有对应的修改介绍）
U8g2 是一个用于嵌入式设备的单色图形库。U8g2支持单色OLED和LCD，并支持如SSD1306等多种类型的OLED驱动。
U8g2源码的开源库地址：https://github.com/olikraus/u8g2
2 移植步骤
首先下载U8g2的源码，因为STM32主要是使用C语言编程，所以只需关注源码中的C源码部分，即csrc文件夹下的文件。
2.1 精简c源码
U8g2支持多种显示驱动的屏幕，因为源码中也包含了各个驱动对应的文件，为了减小整个工程的代码体积，在移植U8g2时，可以删除一些无用的文件。
2.1.1 去掉无用的驱动文件
这些驱动文件通常是u8x8_d_xxx.c，xxx包括驱动的型号和屏幕分辨率。ssd1306驱动芯片的OLED，使用u8x8_ssd1306_128x64_noname.c这个文件，其它的屏幕驱动和分辨率的文件可以删掉。
2.1.2 精简u8g2_d_setup.c
由于我的OLED是IIC接口，只留一个本次要用到的u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_f就好（如果是SPI接口，需要使用u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_f这个函数），其它的可以删掉或注释掉。
#include "u8g2.h"
/* ssd1306 f */
void u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_f(u8g2_t *u8g2, const u8g2_cb_t *rotation, u8x8_msg_cb byte_cb, u8x8_msg_cb gpio_and_delay_cb)
{
uint8_t tile_buf_height;
uint8_t *buf;
u8g2_SetupDisplay(u8g2, u8x8_d_ssd1306_128x64_noname, u8x8_cad_ssd13xx_fast_i2c, byte_cb, gpio_and_delay_cb);
buf = u8g2_m_16_8_f(&tile_buf_height);
u8g2_SetupBuffer(u8g2, buf, tile_buf_height, u8g2_ll_hvline_vertical_top_lsb, rotation);
}注意，与这个函数看起来十分相似的函数的有：
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u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_1
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u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_2
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u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_f
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u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_1
-
u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_2
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u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_f
其中，前面3个，是给SPI接口的OLED用的，函数最后的数字或字母，代表显示时的buf大小：
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1：128字节
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2：256字节
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f：1024字节
2.1.3 精简u8g2_d_memory.c
由于用到的u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_f函数中，只调用了u8g2_m_16_8_f这个函数，所以留下这个函数，其它的函数一定要删掉或注释掉，否则编译时很可能会提示内存不足！！！
#include "u8g2.h"
uint8_t *u8g2_m_16_8_f(uint8_t *page_cnt)
{
#ifdef U8G2_USE_DYNAMIC_ALLOC
*page_cnt = 8;
return 0;
#else
static uint8_t buf[1024];
*page_cnt = 8;
return buf;
#endif
}2.2 编写移植函数
精简源码之后，还需要编写如下的配置函数。
2.2.1 GPIO初始化
对OLED用到的IIC接口进行GPIO的初始化配置：
#define SCL_Pin GPIO_Pin_6
#define SDA_Pin GPIO_Pin_7
#define IIC_GPIO_Port GPIOB
void IIC_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SCL_Pin|SDA_Pin;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP ; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(IIC_GPIO_Port, &GPIO_InitStructure);
}如果是SPI接口，则初始化对应的SPI接口即可。
2.2.2 u8x8_gpio_and_delay
这个函数也需要自己写，主要的修改包括：
-
赋予U8g2相应的延时函数，比如下面的delay_ms和delay_us
-
为U8g2提供IIC接口的高低电平调用:
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U8X8_MSG_GPIO_I2C_CLOCK：IIC的SCL
-
U8X8_MSG_GPIO_I2C_DATA：IIC的SDA
-
uint8_t u8x8_gpio_and_delay(u8x8_t *u8x8, uint8_t msg, uint8_t arg_int, void *arg_ptr)
{
switch (msg)
{
case U8X8_MSG_DELAY_100NANO: // delay arg_int * 100 nano seconds
__NOP();
break;
case U8X8_MSG_DELAY_10MICRO: // delay arg_int * 10 micro seconds
for (uint16_t n = 0; n < 320; n++)
{
__NOP();
}
break;
case U8X8_MSG_DELAY_MILLI: // delay arg_int * 1 milli second
delay_ms(1);
break;
case U8X8_MSG_DELAY_I2C: // arg_int is the I2C speed in 100KHz, e.g. 4 = 400 KHz
delay_us(5);
break; // arg_int=1: delay by 5us, arg_int = 4: delay by 1.25us
case U8X8_MSG_GPIO_I2C_CLOCK: // arg_int=0: Output low at I2C clock pin
if(arg_int == 1)
{
GPIO_SetBits(IIC_GPIO_Port, SCL_Pin);
}
else if(arg_int == 0)
{
GPIO_ResetBits(IIC_GPIO_Port, SCL_Pin);
}
break; // arg_int=1: Input dir with pullup high for I2C clock pin
case U8X8_MSG_GPIO_I2C_DATA: // arg_int=0: Output low at I2C data pin
if(arg_int == 1)
{
GPIO_SetBits(IIC_GPIO_Port, SDA_Pin);
}
else if(arg_int == 0)
{
GPIO_ResetBits(IIC_GPIO_Port, SDA_Pin);
}
break; // arg_int=1: Input dir with pullup high for I2C data pin
case U8X8_MSG_GPIO_MENU_SELECT:
u8x8_SetGPIOResult(u8x8, /* get menu select pin state */ 0);
break;
case U8X8_MSG_GPIO_MENU_NEXT:
u8x8_SetGPIOResult(u8x8, /* get menu next pin state */ 0);
break;
case U8X8_MSG_GPIO_MENU_PREV:
u8x8_SetGPIOResult(u8x8, /* get menu prev pin state */ 0);
break;
case U8X8_MSG_GPIO_MENU_HOME:
u8x8_SetGPIOResult(u8x8, /* get menu home pin state */ 0);
break;
default:
u8x8_SetGPIOResult(u8x8, 1); // default return value
break;
}
return 1;
}如果是SPI接口，可以参考如下写法：
uint8_t u8x8_gpio_and_delay(u8x8_t *u8x8, uint8_t msg, uint8_t arg_int, void *arg_ptr)
{
switch (msg)
{
case U8X8_MSG_GPIO_SPI_DATA:
lcd_sdin((uint8_t)arg_int); //SPI - MOSI
break;
case U8X8_MSG_GPIO_SPI_CLOCK: //SPI - CLK
lcd_sclk(arg_int);
break;
case U8X8_MSG_GPIO_AND_DELAY_INIT:
oled_init(); //OLED初始化
Delay(1);
break;
case U8X8_MSG_DELAY_MILLI:
Delay(arg_int); //延时
break;
case U8X8_MSG_GPIO_CS: //SPI - CS
lcd_cs((uint8_t)arg_int);
case U8X8_MSG_GPIO_DC:
lcd_dc((uint8_t)arg_int); //SPI - MISO
break;
case U8X8_MSG_GPIO_RESET:
break;
}
return 1;
}可以看出，对于IIC与SPI接口，只有分别进行对应的配置即可。
2.2.3 u8g2Init
U8g2的初始化，需要调用下面这个u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_f函数，该函数的4个参数含义：
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u8g2：传入的U8g2结构体
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U8G2_R0：默认使用U8G2_R0即可（用于配置屏幕是否要旋转）
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u8x8_byte_sw_i2c：使用软件IIC驱动，该函数由U8g2源码提供
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u8x8_gpio_and_delay：就是上面我们写的配置函数
void u8g2Init(u8g2_t *u8g2)
{
u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_f(u8g2, U8G2_R0, u8x8_byte_sw_i2c, u8x8_gpio_and_delay); // 初始化 u8g2 结构体
u8g2_InitDisplay(u8g2); // 根据所选的芯片进行初始化工作，初始化完成后，显示器处于关闭状态
u8g2_SetPowerSave(u8g2, 0); // 打开显示器
u8g2_ClearBuffer(u8g2);
}2.2.4 显示测试函数
使用U8g2提供的测试函数，用于查看显示效果
void draw(u8g2_t *u8g2)
{
u8g2_SetFontMode(u8g2, 1); /*字体模式选择*/
u8g2_SetFontDirection(u8g2, 0); /*字体方向选择*/
u8g2_SetFont(u8g2, u8g2_font_inb24_mf); /*字库选择*/
u8g2_DrawStr(u8g2, 0, 20, "U");
u8g2_SetFontDirection(u8g2, 1);
u8g2_SetFont(u8g2, u8g2_font_inb30_mn);
u8g2_DrawStr(u8g2, 21,8,"8");
u8g2_SetFontDirection(u8g2, 0);
u8g2_SetFont(u8g2, u8g2_font_inb24_mf);
u8g2_DrawStr(u8g2, 51,30,"g");
u8g2_DrawStr(u8g2, 67,30,"\xb2");
u8g2_DrawHLine(u8g2, 2, 35, 47);
u8g2_DrawHLine(u8g2, 3, 36, 47);
u8g2_DrawVLine(u8g2, 45, 32, 12);
u8g2_DrawVLine(u8g2, 46, 33, 12);
u8g2_SetFont(u8g2, u8g2_font_4x6_tr);
u8g2_DrawStr(u8g2, 1,54,"github.com/olikraus/u8g2");
}2.3 源码加入到MDK编译
在一个STM32的基础例程上进行修改。
2.3.1添加u8g2源码到工程
左侧工程目录添加U8g2源码，然后再添加U8g2的头文件搜寻目录，如下：
2.3.2 主函数
主函数中，首先是IIC的初始化和U8g2的初始化，然后就可以测试U8g2的图形显示功能了：
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "u8g2.h"
int main(void)
{
delay_init();
IIC_Init();
u8g2_t u8g2;
u8g2Init(&u8g2);
while(1)
{
u8g2_FirstPage(&u8g2);
do
{
draw(&u8g2);
} while (u8g2_NextPage(&u8g2));
}
}3 测试效果
演示视频：
https://www.bilibili.com/video/BV1JY411J7Rv?spm_id_from=333.999.0.0
4 总结
本篇介绍了如何将U8g2图形库移植到STM32中，其中主要的修改包括：
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精简源码中的u8g2_d_setup.c和u8g2_d_memory.c
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OLED所用IIC接口的GPIO初始化
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编写u8x8_gpio_and_delay和u8g2Init
其中，u8g2_d_memory.c文件一定要去掉无用的函数，否则编译时会提示内存不足；对于SPI接口的OLED，参考IIC接口进行类似的修改即可。
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