S3c2440裸機-spi編程-3.gpio模擬spi驅動OLED

操作OLED，通過三條線(SCK、DO、CS)與OLED相連，這里沒有DI是因為2440只會向OLED傳數據而不用接收數據。

gpio_spi.c來實現gpio模擬spi，負責spi通訊。對於OLED，有專門的指令和數據格式，要傳輸的數據內容，在oled.c這一層來實現，負責組織數據。

因此，我們需要實現以上兩個文件。

 

1.SPI初始化

新建一個gpio_spi.c文件，實現SPI初始化SPIInt()

 

1.1 GPIO init（pinmux管腳等配置）

上圖J3為板子pin2pin到OLED的底座。

GPF1作為OLED片選引腳，設置為輸出；
GPG4作為OLED的數據(Data)/命令(Command)選擇引腳，設置為輸出；
GPG5作為SPI的MISO，設置為輸入（實際用不到）；
GPG6作為SPI的MOSI，設置為輸出；
GPG7作為SPI的時鍾CLK，設置為輸出；

 

 

 根據gpio相關寄存器進行配置如下：用gpio配置成spi使用的各個引腳。

void SPIInit(void){
    /* 初始化引腳 */
    SPI_GPIO_Init();
}
static void SPI_GPIO_Init(void){
    /* GPF1 as OLED_CSn output */
    GPFCON &= ~(3<<(1*2));
    GPFCON |= (1<<(1*2));
    GPFDAT |= (1<<1);//取消OLED_CSn片選，pull up
   /* GPG2 FLASH_CSn output
    * GPG4 OLED_DC   output
    * GPG5 SPIMISO   input
    * GPG6 SPIMOSI   output
    * GPG7 SPICLK    output
    */
    GPGCON &= ~((3<<(2*2)) | (3<<(4*2)) | (3<<(5*2)) | (3<<(6*2)) | (3<<(7*2)));
    GPGCON |= ((1<<(2*2)) | (1<<(4*2)) | (1<<(6*2)) | (1<<(7*2)));
    GPGDAT |= (1<<2);//取消FLASH_CSn 片選，pull up
}

2.OLED初始化 

再新建一個oled.c文件，以實現初始化OLEDInit(),這里就對應power up sequence。

void OLEDInit(void){
    /* 向OLED發命令以初始化 */
    OLEDWriteCmd(0xAE); /*display off*/
    OLEDWriteCmd(0x00); /*set lower column address*/
    OLEDWriteCmd(0x10); /*set higher column address*/
    OLEDWriteCmd(0x40); /*set display start line*/
    OLEDWriteCmd(0xB0); /*set page address*/
    OLEDWriteCmd(0x81); /*contract control*/
    OLEDWriteCmd(0x66); /*128*/
    OLEDWriteCmd(0xA1); /*set segment remap*/
    OLEDWriteCmd(0xA6); /*normal / reverse*/
    OLEDWriteCmd(0xA8); /*multiplex ratio*/
    OLEDWriteCmd(0x3F); /*duty = 1/64*/
    OLEDWriteCmd(0xC8); /*Com scan direction*/
    OLEDWriteCmd(0xD3); /*set display offset*/
    OLEDWriteCmd(0x00);
    OLEDWriteCmd(0xD5); /*set osc division*/
    OLEDWriteCmd(0x80);
    OLEDWriteCmd(0xD9); /*set pre-charge period*/
    OLEDWriteCmd(0x1f);
    OLEDWriteCmd(0xDA); /*set COM pins*/
    OLEDWriteCmd(0x12);
    OLEDWriteCmd(0xdb); /*set vcomh*/
    OLEDWriteCmd(0x30);
    OLEDWriteCmd(0x8d); /*set charge pump enable*/
    OLEDWriteCmd(0x14);
}

D/C即數據(Data)/命令(Command)選擇引腳，它為高電平時，OLED即認為收到的是數據；它為低電平時，OLED即認為收到的是命令。先設置為命令模式，再片選OLED，再傳輸命令，再恢復成原來的模式和取消片選。

2.1 實現OLED寫功能

寫命令和寫數據：

static void OLEDWriteCmd(unsigned char cmd){
    OLED_Set_DC(0); /* command */
    OLED_Set_CS(0); /* select OLED */
    SPISendByte(cmd);
    OLED_Set_CS(1); /* de-select OLED */
    OLED_Set_DC(1); /*  gpio output default is pull up*/
}
static void OLEDWriteDat(unsigned char data){
    OLED_Set_DC(1); /* data*/
    OLED_Set_CS(0); /* select OLED */
SPISendByte(data);
OLED_Set_CS(1); /* de-select OLED */
}

命令模式和片選就是單純的gpio操作，非常簡單如下：

static void OLED_Set_DC(char val){
    if (val)
        GPGDAT |= (1<<4);
    else
        GPGDAT &= ~(1<<4);
}
static void OLED_Set_CS(char val){
    if (val)
        GPFDAT |= (1<<1);
    else
        GPFDAT &= ~(1<<1);
}

2.2 SPISendByte()

還剩下SPISendByte()函數，它屬於SPI協議，放在gpio_spi.c里面：

void SPISendByte(unsigned char val){
    int i;
    for (i = 0; i < 8; i++){
        SPI_Set_CLK(0);
        SPI_Set_DO(val & 0x80);//MSB
        SPI_Set_CLK(1);
        val <<= 1;
    }
}
static void SPI_Set_CLK(char val){
    if (val)
        GPGDAT |= (1<<7);
    else
        GPGDAT &= ~(1<<7);
}
static void SPI_Set_DO(char val){
    if (val)
        GPGDAT |= (1<<6);
    else
        GPGDAT &= ~(1<<6);
}

發送數據要滿足SPI的時序要求，參考前面的介紹：

 

SPISendByte是把一個byte數據從高位往低位依次發送到DO。spi配置模式0， 主控先設置CLK為低，由於是MSB, 先傳送高位，然后CLK為高，在CLK這個上升沿,DO的數據被鎖存，OLED就讀取了一位數據。接着左移一位，傳輸下一位。通過SPI_Set_CLK()和SPI_Set_DO()配置SCK和DO的時序，用gpio模擬出了spi。至此，SPI初始化和OLED初始化就基本完成了，接下來就是OLED顯示部分。

這里gpio模擬spi傳送時主控沒有加延時控制SCK的頻率，那是由於jz2440本身cpu運行就很慢，這里不延時也是能滿足該款外設的spi傳輸時序，如果cpu很快，那么需要控制spi時序。

3.驅動顯示OLED

如何在OLED上顯示一個字符？根據前面一節OLED面板的顯示原理。代碼實現如下：

static void OLEDSetPos(int page, int col){
    OLEDWriteCmd(0xB0 + page); /* page address */
    OLEDWriteCmd(col & 0xf);   /* Lower Column Start Address */
    OLEDWriteCmd(0x10 + (col >> 4));   /* Lower Higher Start Address */
}
/* page: 0-7
 * col : 0-127
 * 字符: 8x16象素
 */
void OLEDPutChar(int page, int col, char c){
    int i = 0;
    /* 得到字模 */
    const unsigned char *dots = oled_asc2_8x16[c - ' '];
    /* 發給OLED */
    OLEDSetPos(page, col);
    /* 發出8字節數據 */
    for (i = 0; i < 8; i++)
        OLEDWriteDat(dots[i]);
    OLEDSetPos(page+1, col);
    /* 發出8字節數據 */
    for (i = 0; i < 8; i++)
        OLEDWriteDat(dots[i+8]);
}
/* page: 0-7
 * col : 0-127
 * 字符: 8x16象素
 */
void OLEDPrint(int page, int col, char *str){
    int i = 0;
    while (str[i]){
        OLEDPutChar(page, col, str[i]);
        col += 8;
        if (col > 127) {
            col = 0;
            page += 2;
        }
        i++;
    }
}
static void OLEDSetPos(int page, int col){
    OLEDWriteCmd(0xB0 + page); /* page address */
    OLEDWriteCmd(col & 0xf);   /* Lower Column Start Address */
    OLEDWriteCmd(0x10 + (col >> 4));   /* Lower Higher Start Address */
}
static void OLEDClear(void){
    int page, i;
    for (page = 0; page < 8; page ++){
        OLEDSetPos(page, 0);
        for (i = 0; i < 128; i++)
            OLEDWriteDat(0);
    }
}

 完整代碼如下：

/************************** gpio_spi.c ****************/
#include "s3c24xx.h"
/* 用GPIO模擬SPI */
static void SPI_GPIO_Init(void)
{
    /* GPF1 OLED_CSn output */
    GPFCON &= ~(3<<(1*2));
    GPFCON |= (1<<(1*2));
    GPFDAT |= (1<<1);

    /* GPG2 FLASH_CSn output
    * GPG4 OLED_DC   output
    * GPG5 SPIMISO   input
    * GPG6 SPIMOSI   output
    * GPG7 SPICLK    output
    */
    GPGCON &= ~((3<<(2*2)) | (3<<(4*2)) | (3<<(5*2)) | (3<<(6*2)) | (3<<(7*2)));
    GPGCON |= ((1<<(2*2)) | (1<<(4*2)) | (1<<(6*2)) | (1<<(7*2)));
    GPGDAT |= (1<<2);
}

static void SPI_Set_CLK(char val)
{
    if (val)
        GPGDAT |= (1<<7);
    else
        GPGDAT &= ~(1<<7);
}

static void SPI_Set_DO(char val)
{
    if (val)
        GPGDAT |= (1<<6);
    else
        GPGDAT &= ~(1<<6);
}

void SPISendByte(unsigned char val)
{
    int i;
    for (i = 0; i < 8; i++)
    {
        SPI_Set_CLK(0);
        SPI_Set_DO(val & 0x80);
        SPI_Set_CLK(1);
        val <<= 1;
    }
    
}

void SPIInit(void)
{
    /* 初始化引腳 */
    SPI_GPIO_Init();
}

/******************* oled.c****************/
#include "oledfont.h"
#include "gpio_spi.h"
#include "s3c24xx.h"
static void OLED_Set_DC(char val)
{
    if (val)
        GPGDAT |= (1<<4);
    else
        GPGDAT &= ~(1<<4);
}
static void OLED_Set_CS(char val)
{
    if (val)
        GPFDAT |= (1<<1);
    else
        GPFDAT &= ~(1<<1);
}
static void OLEDWriteCmd(unsigned char cmd)
{
    OLED_Set_DC(0); /* command */
    OLED_Set_CS(0); /* select OLED */

    SPISendByte(cmd);

    OLED_Set_CS(1); /* de-select OLED */
    OLED_Set_DC(1); /*  */
}
static void OLEDWriteDat(unsigned char dat)
{
    OLED_Set_DC(1); /* data */
    OLED_Set_CS(0); /* select OLED */

    SPISendByte(dat);

    OLED_Set_CS(1); /* de-select OLED */
    OLED_Set_DC(1); /*  */
}
static void OLEDSetPageAddrMode(void)
{
    OLEDWriteCmd(0x20);
    OLEDWriteCmd(0x02);
}
static void OLEDSetPos(int page, int col)
{
    OLEDWriteCmd(0xB0 + page); /* page address */

    OLEDWriteCmd(col & 0xf);   /* Lower Column Start Address */
    OLEDWriteCmd(0x10 + (col >> 4));   /* Lower Higher Start Address */
}
static void OLEDClear(void)
{
    int page, i;
    for (page = 0; page < 8; page ++)
    {
        OLEDSetPos(page, 0);
        for (i = 0; i < 128; i++)
            OLEDWriteDat(0);
    }
}
void OLEDInit(void)
{
    /* 向OLED發命令以初始化 */
    OLEDWriteCmd(0xAE); /*display off*/ 
    OLEDWriteCmd(0x00); /*set lower column address*/ 
    OLEDWriteCmd(0x10); /*set higher column address*/ 
    OLEDWriteCmd(0x40); /*set display start line*/ 
    OLEDWriteCmd(0xB0); /*set page address*/ 
    OLEDWriteCmd(0x81); /*contract control*/ 
    OLEDWriteCmd(0x66); /*128*/ 
    OLEDWriteCmd(0xA1); /*set segment remap*/ 
    OLEDWriteCmd(0xA6); /*normal / reverse*/ 
    OLEDWriteCmd(0xA8); /*multiplex ratio*/ 
    OLEDWriteCmd(0x3F); /*duty = 1/64*/ 
    OLEDWriteCmd(0xC8); /*Com scan direction*/ 
    OLEDWriteCmd(0xD3); /*set display offset*/ 
    OLEDWriteCmd(0x00); 
    OLEDWriteCmd(0xD5); /*set osc division*/ 
    OLEDWriteCmd(0x80); 
    OLEDWriteCmd(0xD9); /*set pre-charge period*/ 
    OLEDWriteCmd(0x1f); 
    OLEDWriteCmd(0xDA); /*set COM pins*/ 
    OLEDWriteCmd(0x12); 
    OLEDWriteCmd(0xdb); /*set vcomh*/ 
    OLEDWriteCmd(0x30); 
    OLEDWriteCmd(0x8d); /*set charge pump enable*/ 
    OLEDWriteCmd(0x14); 

    OLEDSetPageAddrMode();

    OLEDClear();
    
    OLEDWriteCmd(0xAF); /*display ON*/    
}

/* page: 0-7
 * col : 0-127
 * 字符: 8x16象素
 */
void OLEDPutChar(int page, int col, char c)
{
    int i = 0;
    /* 得到字模 */
    const unsigned char *dots = oled_asc2_8x16[c - ' '];

    /* 發給OLED */
    OLEDSetPos(page, col);
    /* 發出8字節數據 */
    for (i = 0; i < 8; i++)
        OLEDWriteDat(dots[i]);

    OLEDSetPos(page+1, col);
    /* 發出8字節數據 */
    for (i = 0; i < 8; i++)
        OLEDWriteDat(dots[i+8]);

}

/* page: 0-7
 * col : 0-127
 * 字符: 8x16象素
 */
void OLEDPrint(int page, int col, char *str)
{
    int i = 0;
    while (str[i])
    {
        OLEDPutChar(page, col, str[i]);
        col += 8;
        if (col > 127)
        {
            col = 0;
            page += 2;
        }
        i++;
    }
}