AI摘要 一款基于STM32G474的四开关Buck-Boost数字电源，支持TypeC接口PD诱骗输入和DC5.5接口输入，输入/输出最高48V10A。通过PID算法实现输出控制与保护，含原理图、PCB、源码等开源资料。 此内容根据文章生成，仅用于文章内容的解释与总结 一款基于STM32G474的四开关Buck-Boost数字电源，支持TypeC接口PD诱骗输入和DC5.5接口输入，输入/输出最高48V10A，这是我的毕业设计，现在开源出来，含原理图、PCB、程序源码、外壳3D模型等资料。做得一般，勿喷，欢迎友好交流。作品演示视频：https://www.bilibili.com/video/BV1Ui421y7ip/基于CH32V307的智能电子负载开源，嵌入式大赛作品开源：https://blog.zeruns.com/archives/785.html本项目的立创开源平台开源链接：https://url.zeruns.com/noGf0电子/单片机技术交流QQ群：2169025065资料下载地址在文章末尾。硬件电路使用的嘉立创EDA软件来设计，这款软件真的很好用。简介​ 本文设计基于STM32的同步整流Buck-Boost数字电源，该电源电路由MOSFET驱动电路、4开关Buck-Boost电路、信号调理电路、PD快充协议电路、辅助电源电路、单片机控制电路等部分组成。​ 该电源可通过DC接口或Type-C接口供电，而且Type-C接口支持与充电器通过PD快充协议通讯，自动请求并获取最高20V的工作电压。该电源使用STM32G474单片机对输入输出的电压和电流实时监测，并通过PID控制算法来调整输出的PWM占空比，以及实现过压过流保护，还可采样主板温度来实现过温保护。此外可通过OLED屏实时查看电源的参数，并通过旋转编码器和按钮来设置输出电压和电流，还可以通过另一个Type-C接口与上位机通信，通过上位机软件可实时查看电源的各项参数和波形。设计性能参数​ 电源设计性能参数如下表：项目参数指标输入电压范围12Vdc~48Vdc输入电流范围0~10A输出最大功率450W输出电压范围0.5Vdc~48Vdc输出电流范围0~10A输出电压纹波峰峰值≤200mV开关频率181.333kHz实物图使用VOFA+作为上位机软件，可实时查看电源各项参数（输入电压和电流、输出电压和电流、主板温度、MCU温度、电源转换效率等）和波形变化。如下图所示。系统框架图硬件电路设计器件选型计算电感计算​ 在同步BUCK-BOOST电源中，电感的计算需要考虑BUCK模式和BOOST模式下的工作情况，以确保在两种模式下都能满足电路的工作要求。通常，电感的选择会基于两种模式中对电感要求更高的那个模式来进行。​ 当电源工作于BUCK降压模式时，假设输入电压最大为48V，输出电压最小为5V，计算最小的PWM占空比：$$ D_{min} = \frac{V_{out\_min}}{V_{in\_max}} = \frac{5V}{48V} = 10.417\% $$​ 定义电感电流波动量(25%的最大额定电流脉动，设最大额定电流为10A)：$$ \Delta I_L = 25\% \cdot I_{out\_nom} = 25\% \times 10A = 2.5A $$​ 计算最小需要的BUCK电感：$$ L_{minBuck} = \frac{V_{out\_min} \cdot (1 - D_{min})}{\Delta I_L \cdot f_{switch}} = \frac{5V}{2.5A \times 181333Hz} \times (1 - 10.417\%) \approx 9.88\mu H $$​ 当电源工作于BOOST升压模式时，以输入额定电压24V为计算点，计算PWM占空比：$$ D_{Bo} = 1 - \frac{V_{in\_nom}}{V_{out\_max}} = 1 - \frac{24V}{48V} = 50\% $$​ Boost 模式下，取1A（ $I_{minb}$ ）时Boost进入连续模式（CCM），计算电感：$$ L_{minBoost} = \frac{V_{out\_max} \cdot D_{Bo}(1-D_{Bo})^2}{2 \cdot I_{minb} \cdot f_{switch}} = \frac{48V \times 50\% \times (1 - 50\%)^2}{2 \times 1A \times 181333Hz} = 16.544\mu H $$​ 基于公式得出的计算结果，确定了为满足预定纹波电流要求所需的最小电感值。为了确保满足这一条件，应选用一个电感值略高于计算值的电感元件。同时，必须确保所选电感的饱和电流能够承载电路中的最高电流峰值。由于在计算过程中未将效率因素纳入考虑，实际的占空比和峰值电流可能会低于理论计算值。因此，在进行选择时，应该考虑到一定的安全余量，以适应实际工作条件下可能出现的各种情况。​ 综合考虑以上因素，本设计选用1770贴片封装的饱和电流10A以上的22μH的电感作为BUCK-BOOST电路的电感元件。电容计算​ 为了获得较好的输出电压纹波，取设计的电压纹波为50mV。$$ \Delta V_{out} = 0.05V $$​ 上面选用的电感为 22μH 的，所以这里计算也用这个电感值：$$ L_{BB}=22\mu H $$​ 分别计算工作于BUCK降压模式下和BOOST升压模式下所需要的最小电容量 $C_{minBuck}$ 和 $C_{minBoost}$ ：$$ C_{minBuck}=\frac{V_{out\_min}\cdot(1-\frac{V_{out\_min}}{V_{in\_max}})}{8\cdot L_{BB}\cdot \Delta V_{out}\cdot {f_{switch}}^2}=15.48\mu F $$$$ C_{minBoost}=\frac{I_{out\_nom}\cdot(1-\frac{Vin\_min}{Vout\_max})}{\Delta Vout\cdot fswitch}=413.6\mu F $$​ 设计需要留有一定余量，以及为更低的输出纹波，所以选用一颗低ESR的220μF的固态电容加一颗470μF的普通电解电容，共690μF。MOS选型计算​ 在额定输入输出电压范围内，计算输入MOS电流的有效值为：$$ i_{mos\_rms}=7.098A $$​ MOSFET选型中MOS管的额定电流值$I_D$需按流过MOS管最大电流的2倍以上（以防止故障或短路状态下电流过大造成冲击损坏）。$$ 2×i_{mos\_rms}=14.196A $$​ MOSFET选型的额定耐压值$V_{DS}$需大于最大输入电压的1.5倍（以防止尖峰击穿）$$ 1.5×Vin\_max=72V $$​ 在参考了之前的计算之后，对于常规的应用场景，可以选择额定电流超过15安培（A）且耐压等级为100伏特（V）的MOSFET，下管MOSFET选型和上管一样，考虑到发热的情况，为了最大限度地减少导通和开关过程中的能量损耗，应优先选用具有低导通电阻（$R_{DS(on)}$）和低输出电容（Coss）的MOSFET。​ 本设计选用的MOSFET型号为CJAC80SN10，该器件由江苏长晶科技股份有限公司生产，是一款国产化的MOSFET。它具备100V的漏源耐压（$V_{DS}$）和最大80A的漏源电流（$I_D$）。其导通电阻（$R_{DS(on)}$）仅为6.2mΩ，这一低阻特性有利于减少器件在导通状态下的功率损耗。同时，该器件的输出电容Coss具有420pF的典型值，这一较低的电容量有利于降低开关转换过程中的动态损耗。因此，CJAC80SN10在满足项目所需的电气特性的同时，还能有效减少能量损耗，提高系统的整体效率。电源板电路设计主功率电路​ 下图为同步BUCK-BOOST电源主功率电路图，左侧为输入，同步 BUCK降压电路由MOS管Q2和Q4与电感L1组成，同步BOOST升压电路由MOS管Q3和Q5与电感L1组成，每颗MOS管的栅极和源极间均并有10kΩ的电阻，以确保MOS的栅极不悬空，防止误动作导通。​ 主功率电路整体上左右对称结构，输入输出端都设有1个470μF/63V的铝电解电容器和1个220μF/63V的固态铝质电解电容，此外，还有2个小的贴片MLCC（多层陶瓷电容器），参数为10μF/50V，用以过滤端口处的高频噪声干扰。R9和R10作为输入输出端口的假负载，可以在电源断开时能够迅速耗散电路内残留的能量。R13与R14是高精度的5mΩ电阻，用于电流采样，后级接差分放大电路来放大输入输出的电流信号。CNT1和CNT2为输出端子。L1和L2分别是贴片1770封装和直插磁环电感封装，选其中一个焊接即可，两个都画是为了方便测试不同电感的效果和性能。电源输入和快充协议电路​ 下图为电源的输入接口和PD快充协议通信的电路图。​ 电源输入采用了两种接口，分别是DC5.5*2.5mm的母口和TypeC母口，其中TypeC接口支持BC1.2，PD3.0/2.0等多种快充协议，使用的快充协议芯片型号是CH224K，可以与快充充电器通信使充电器输出最高20V的电压，最高支持100W功率。​ D1、D3、D4二极管作用是防止DC接口电压倒灌TypeC接口，设计上是不允许两个接口同时接入的。D5是用于反接保护的二极管。FH1为电源输入保险座，插12A的保险丝。驱动电路​ 在同步BUCK-BOOST电源的设计中，BUCK电路和BOOST电路均包含高侧N-MOSFET。传统上，对于这些高侧N-MOSFET的驱动通常采用变压器隔离驱动的方式，但这种方法会增加电路的复杂性，并且扩大了电路板的尺寸。​ 本设计选用两颗自带自举电路功能的MOS管驱动芯片EG3112用以驱动BUCK电路和BOOST电路的MOS管。EG3112是一款非隔离型的互补双通道驱动芯片；其2A的输出驱动电流能力确保了MOSFET能够迅速导通；芯片还内置了死区时间控制功能，以防止输出驱动信号发生直通，从而提高了系统的稳定性。具体电路如下图所示。​ 以BOOST升压电路的MOS管驱动为例，PWM2L与PWM2H是来自STM32G474微控制器输出的PWM信号，送入EG3112驱动芯片的LIN和HIN引脚，LO为下管驱动信号输出，驱动电阻阻值为10Ω，HO为上管驱动信号输出，驱动电阻阻值为 10Ω，D7为上管驱动电路自举二极管，D9和D11二极管用于快速释放栅极电荷，加快MOS管的关断速度，C14为自举电容。​ 驱动电阻作用是在MOSFET开关过程中，驱动信号可能会在PCB走线、分布电容、电感等元件上产生反射和振荡，通过串联电阻可以减少这种振荡，提高系统的稳定性和可靠性。辅助电源​ 下图是电源板辅助电源供电电路原理图。​ 第一级12V输出的辅助电源电路选用了集成高侧MOSFET的BUCK型电源芯片TPS54360B来设计。按照芯片手册，RT引脚接一个下拉电阻可以设置开关频率，这里选取110kΩ的电阻，对应开关频率是876.5kHz，较高的开关频率可以选择小一点的电感节省空间，根据这个频率计算电感取值应大于9.75μH，这里选取10μH的电感，选取SS310为续流二极管。C26与C27是输入滤波电容；反馈分压电阻R19和R25分压出0.8V的基准电压给芯片FB引脚后保证输出电压在12V时。C18和C19为第一级12V输出辅助电源的滤波电容。第一级12V输出主要供第二级6V降压电路的输入，以及MOSFET驱动电路和散热风扇使用。​ 第二级6V输出的辅助电源电路选用了集成MOSFET的同步整流BUCK型电源芯片SY8205来设计。按照芯片手册说明，芯片开关频率固定为500kHz，选取辅助电源BUCK电路的电感为10μH。C21与C22为输入滤波电容；反馈分压电阻R23和R26分压出0.6V的基准电压给芯片FB引脚后保证输出电压在6V时。C24和C25为第二级6V输出辅助电源的滤波电容。由于直接使用线性稳压器从12V降压到5V会造成比较大的损耗，所以采用先用开关电源降压至接近5V的电压再用线性稳压器降压至目标电压，这样可以保证较高的效率和较低的输出纹波。​ 第二级输出的6V电压经线性稳压芯片AMS1117-5降压成5V作为第三级辅助电源，电压基准芯片REF3033，供信号调理，OLED显示，USB通信等功能电路使用。5V直流电经线性稳压芯片AMS1117-3.3降压成3.3V作为第四级辅助电源，供MCU，蜂鸣器，Flash芯片等电路使用。​ 电压基准芯片REF3033输出3.3V的基准电压供MCU的VREF端口使用，作为MCU内置ADC的参考电压，提高ADC的采样准确性。信号调理电路​ 如上图所示，本设计的输入和输出电压的采样和信号调理电路采用了差分放大技术。差分放大拓扑可以有效地降低开关电源中高频噪声对信号调理电路的干扰，提高了信号稳定和可靠性。在此电路中，选用了低零偏运算放大器GS8558-SR，以提升转换的精度。GS8558-SR运放具有优异的直流精度和低偏置电流特性，这对于提高整个信号调理电路的性能至关重要。​ 差分放大电路的反馈电阻：$$ R_{38}=4.7kΩ $$$$ R_{36}=75kΩ $$​ 计算差分放大倍数：$$ K_V=\frac{R_{38}}{R_{36}}=0.062667 $$​ MCU的ADC最大采样电压为电压基准芯片输出的3.3V，则可以计算出能采样到的输入和输出电压最大值为：$$ V_{max}=\frac{3.3V}{K_V}=52.66V $$​ 为了更好抑制开关电源中的高频噪声对差分放大电路的干扰，在运放的供电管脚添加去耦电容C40和C41用以滤波，电容选用MLCC（多层陶瓷电容器），MLCC由于具有较低的ESR和ESL，在高频噪声的滤波中具有更好的效果，同时输出端添加R35电阻和C39电容构成RC低通滤波器电路，用以滤除高频噪声。​ 如上图所示，输入和输出电流调理电路采用差分放大的方式，输出电流采样电阻为：$$ R_{14}=5mΩ $$​ 差分放大电路的反馈电阻：$$ R_{48}=6.2kΩ $$$$ R_{46}=100Ω $$​ 计算差分放大倍数：$$ K_I=\frac{R_{48}}{R_{46}}=62 $$​ 也就是每1A电流输出310mV的电压。​ MCU的ADC最大采样电压为电压基准芯片输出的3.3V，则可以计算出能采样到的输入和输出电流最大值为：$$ I_{max}=\frac{3.3V}{K_I \times R_{14}}=10.65A $$MCU控制电路​ 本项数字电源设计选用了STM32G474RET6芯片作为控制器，该控制器具有外围电路简洁、控制方式多样、扩展能力优越等显著特点。为了实现精确的时钟信号，控制器采用了外部晶振X1，即一个频率为25兆赫兹（MHz）的石英晶体振荡器。此外，电路中还包含了多个滤波电容器，包括C45、C51、C56、C46和C52，它们分别用于微控制器（MCU）的不同数字电源引脚，以确保电源的稳定性和减少噪声干扰。R49电阻和C49电容构成上电复位电路，SW1为MCU复位按钮。U11是USB转串口的芯片，型号为CH340C，与第二个TypeC接口连接，串口与MCU的USART1接口连接。U10是Flash存储芯片，型号为W25Q64，用来存储参数设置等信息，与MCU的SPI3接口连接。Q6为蜂鸣器的驱动MOS管，用于控制蜂鸣器，MOS管栅极与MCU的PB5端口连接。H1接线端是SWD烧录口。H2和H4是PH2.0接线座，用于与控制面板连接，接线座预留有USART2接口，可方便将控制面板方案更换为串口屏，还可外加ESP32以增加联网和无线控制等功能。D13为5V反接保护二极管。散热风扇驱动和主板温度采样电路​ 主板温度采样电路和散热风扇驱动电路原理图如下图所示。电源主板温度采样的原理是使用NTC热敏电阻R2与下拉电阻R4串联分压输出到MCU的ADC端口进行采样，使用的NTC热敏电阻阻值为10kΩ的，B值为3950K。​ 散热风扇是使用一个N-MOS管来驱动，型号为AO3400，散热风扇接口上反向并联一个二极管D2用于防止由于电机产生的反电动势（back EMF）造成的损害。当电机断电时，由于旋转惯量，电机的转子不会立即停止转动，而是会继续旋转并产生电动势。这个电动势可能会导致电路中的晶体管或集成电路损坏，特别是当电机与这些元件通过半导体开关（如MOSFET）连接时。控制面板电路设计​ 控制面板的电路原理图如下图所示。SW1是旋转编码器，用于设置参数等，SW2和SW3是按钮，SW2用于切换设置项，SW3用于控制电源输出的开启和关闭。LED1是系统运行状态指示灯，正常运行时以500mS的间隔闪烁，LED2是输出状态指示灯，输出开启时亮灯，输出关闭是灭灯。OLED1是OLED屏幕，用于显示电源参数和状态等信息。PCB截图电源板顶层电源板GND层电源板内层2电源板底层面板顶层面板底层使用说明​ 通过按钮和旋转编码器可以设置输出的电压和电流值。如下图所示，反色显示的数值为当前要设置的位，通过旋转编码器可以增加或减少，按下编码器可以切换到下一位进行设置，通过SW2按键可以切换要设置的项目。设置的数据会自动保存到Flash存储芯片里，下次开机会从存储芯片里读出数据。​ SW3按钮开启/关闭电源输出。​ 可切换到数据显示页面查看电源当前的输入输出电压和电流，以及主板温度和MCU温度等信息，如下图所示。​ 可切换到设置页面设置过温/过流/过压保护的阈值，如下图所示。设置的数据会自动保存到Flash存储芯片里，下次开机会从存储芯片里读出数据。纹波测试​ 使用电子负载和示波器测试电源输出性能和输出纹波，如下图所示。在36V输入，12V2A输出时纹波峰峰值测得42mV左右，如下图所示。转换效率测试​ 测试20V输入，12V10A输出时的电源转换效率为92%，如下图所示。​ 下表为各个不同的输入和输出电压下的转换效率，最高效率为94.3%。输入电压(V)输入电流(A)输入功率(W)输出电压(V)输出电流(A)输出功率(W)转换效率(%)20.0034.03580.71215.0105.00075.05092.98547.9995.335256.07524.0409.900237.99692.94048.0007.875378.00036.0209.900356.59894.33848.0009.860473.28045.0309.900445.79794.19323.9988.835212.02248.0704.000192.28090.68923.9989.830235.90035.9986.001216.02491.57412.0999.166110.89924.0704.00096.28086.81720.0082.64552.9214.9709.00044.73084.52220.00810.550211.08424.0308.000192.24091.07336.0006.418231.04824.0109.000216.09093.52636.00010.540379.44035.9509.800352.31092.850MOS管栅极波形​ 测试20V输入，24V输出时的各个MOS栅极波形。​ BUCK电路上下管对地电压波形图：​ BOOST电路上下管对地电压波形图：发热情况测试空载时的热成像图像：输出10A电流10分钟后的热成像图像，MOS管温度100度左右：优利德UTi261M热成像仪开箱测评：https://blog.zeruns.com/archives/798.html元器件购买地址这个项目用到的大部分元件购买地址都在这里：0805电阻电容样品本：https://s.click.taobao.com/begdsktSTM32G474RE芯片：https://s.click.taobao.com/C5yYWltCH224K芯片：https://s.click.taobao.com/4t4bsktCJAC80SN10 MOS管：https://s.click.taobao.com/aPsWWltEG3112芯片：https://s.click.taobao.com/1k9Zskt220μF 63V 固态电容：https://s.click.taobao.com/n60Yskt470μF 63V红宝石电容：https://s.click.taobao.com/WTRUWltGS8558运放：https://s.click.taobao.com/usSVsktTPS54360芯片：https://s.click.taobao.com/r6lSWltSY8205芯片：https://s.click.taobao.com/GxMUsktAMS1117芯片：https://s.click.taobao.com/mxASWltREF3033基准芯片：https://s.click.taobao.com/eOcTsktW25Q64JVSSIQ芯片：https://s.click.taobao.com/QX7TsktCH340C芯片：https://s.click.taobao.com/QYRQWlt3.3V有源蜂鸣器：https://s.click.taobao.com/sovPWltTypeC母座 16P：https://s.click.taobao.com/vjLRskt建议在立创商城里购买元器件：https://activity.szlcsc.com/invite/D03E5B9CEAAE70A4.html在立创开源链接里的BOM表那点立即到立创商城下单可将用到的元器件一键导入到购物车。资料下载地址下面链接包含的资料有：立创EDA工程、原理图PDF文件、各个芯片的数据手册、源代码工程压缩包、一些参考的程序代码。123云盘不限速下载地址：https://www.123pan.com/ps/2Y9Djv-8yevH.html百度网盘下载地址：https://url.zeruns.com/MW2d1项目程序Gitee开源地址：https://gitee.com/zeruns/STM32-Buck-Boost项目程序GitHub开源地址：https://github.com/zeruns/Synchronous-Rectification-Buck-Boost-Digital-Power-Supply-Based-on-STM32求点个Star和点个赞。已知存在的问题辅助电源中的SY8205芯片在低负载时会进入PFM模式，频率较低，从而产生了轻微的噪音。恒流模式的PID控制程序写的不行，只有在纯电阻负载下恒流才稳定。（恒压模式没有问题）其他开源项目推荐做了个三相电量采集器开源出来，可以方便监测家里用电情况：https://blog.zeruns.com/archives/771.html基于STM32F407的LVGL工程模板（MSP3526屏幕），包含FreeRTOS版和裸机版：https://blog.zeruns.com/archives/788.html沁恒CH32V307VCT6最小系统板开源：https://blog.zeruns.com/archives/726.htmlLM25118自动升降压可调DCDC电源模块：https://blog.zeruns.com/archives/727.htmlEG1164大功率同步整流升压模块开源，最高效率97%：https://blog.zeruns.com/archives/730.html基于合宙Air700E的4G环境监测节点（温湿度、气压等数据），通过MQTT上传阿里云物联网平台：https://blog.zeruns.com/archives/747.html基于HT32F52352的智能电子负载开源，合泰杯作品开源：https://blog.zeruns.com/archives/784.html推荐阅读高性价比和便宜的VPS/云服务器推荐: 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AI摘要 介绍了一款基于STM32G4的0.96寸OLED显示屏驱动程序，支持硬件/软件I2C，使用HAL库开发。该驱动功能丰富，支持多种内容显示与图形绘制，适用于英文、汉字、图像等展示，并提供了详细的配置与使用说明。 此内容根据文章生成，仅用于文章内容的解释与总结 基于STM32G474的0.96寸OLED(SSD1306)显示屏驱动程序（4针脚I2C接口），支持硬件IIC/软件IIC，HAL库版。这款驱动程序比较完善，可以实现 英文、整数、浮点数、汉字、图像、二进制数、十六进制数 等内容显示，可以画点、直线、矩形、圆、椭圆、三角形等，支持多种字体，差不多相当于一个简易版图形库了。该程序是基于江协科技的代码二次修改的，原版程序是基于STM32F103的，且只支持软件I2C，我修改后支持硬件I2C，也可以修改宏定义改成使用软件I2C。测试硬件为NUCLEO-G474RE开发板关于OLED的驱动原理，以及驱动程序的使用教程可以看江协科技的视频：https://url.zeruns.com/L7j6ySTM32使用硬件I2C读取SHTC3温湿度传感器：https://blog.zeruns.com/archives/692.html移植好U8g2图形库的STM32F407标准库工程模板：https://blog.zeruns.com/archives/722.html基于STM32F1的0.96寸OLED显示屏驱动程序，支持硬件/软件I2C：https://blog.zeruns.com/archives/769.html电子/单片机技术交流群：2169025065效果图I2C协议简介I2C 通讯协议(Inter－Integrated Circuit)是由 Phiilps 公司开发的，由于它引脚少，硬件实现简单，可扩展性强，不需要 USART、CAN 等通讯协议的外部收发设备（那些电平转化芯片），现在被广泛地使用在系统内多个集成电路(IC)间的通讯。I2C只有一跟数据总线 SDA(Serial Data Line)，串行数据总线，只能一位一位的发送数据，属于串行通信，采用半双工通信。半双工通信：可以实现双向的通信，但不能在两个方向上同时进行，必须轮流交替进行，其实也可以理解成一种可以切换方向的单工通信，同一时刻必须只能一个方向传输，只需一根数据线。对于I2C通讯协议把它分为物理层和协议层物理层规定通讯系统中具有机械、电子功能部分的特性（硬件部分），确保原始数据在物理媒体的传输。协议层主要规定通讯逻辑，统一收发双方的数据打包、解包标准（软件层面）。I2C物理层I2C 通讯设备之间的常用连接方式(1) 它是一个支持多设备的总线。“总线”指多个设备共用的信号线。在一个 I2C 通讯总线中，可连接多个 I2C 通讯设备，支持多个通讯主机及多个通讯从机。(2) 一个 I2C 总线只使用两条总线线路，一条双向串行数据线SDA（Serial Data Line ），一条串行时钟线SCL（Serial Clock Line ）。数据线即用来表示数据，时钟线用于数据收发同步(3) 总线通过上拉电阻接到电源。当 I2C 设备空闲时会输出高阻态，而当所有设备都空闲，都输出高阻态时，由上拉电阻把总线拉成高电平。I2C通信时单片机GPIO口必须设置为开漏输出，否则可能会造成短路。关于更多STM32的I2C相关信息和使用方法可以看这篇文章：https://url.zeruns.com/JC0Ah还有江协科技的STM32入门教程：https://www.bilibili.com/video/BV1th411z7sn?p=31我这里就不详细讲解了。使用说明默认是使用硬件IIC的，用的I2C3，SCL是PA8，SDA是PC9。硬件I2CSTM32CubeMX配置，找到你要用的I2C外设的引脚，并设置引脚功能为SCL和SDA，如下图所示是I2C3的SCL。接着配置I2C外设，启用对应的I2C外设，速度模式设置为 Fast Mode Plus，速度改成 1000，其他默认就行。配置GPIO，上面设置完后会自动把那两个引脚配置为复用开漏输出模式，接着只需要把IO输出速度改成 Very High ，还有GPIO标签(User Label)定义分别改成I2C3_SCL和I2C3_SDA就行，如果是用的别的I2C也可以设置成别的值，代码对应处要修改一下。改完后点击生成代码。OLED.c文件里，将 #define OLED_USE_SW_I2C 注释掉，将 #define OLED_USE_HW_I2C 取消注释，如果你用的是别的引脚作为I2C引脚，并且定义了别的名字那就将代码里的 I2C3_SCL 和 I2C3_SDA 也改一下。软件I2CSTM32CubeMX配置，设置两个引脚作为I2C的SCL和SDA信号线，修改IO口的 User Lable 分别为I2C3_SCL和I2C3_SDA，如果改成别的需要到代码里修改一下，IO模式设置为开漏输出，默认输出电平高电平，上拉输出，速度设置到最高，如下图所示。改为后点击生成代码。OLED.c文件里，将 #define OLED_USE_HW_I2C 注释掉，将 #define OLED_USE_SW_I2C 取消注释，如果你用的是别的引脚作为I2C引脚，并且定义了别的名字那就将代码里的 I2C3_SCL 和 I2C3_SDA 也改一下。需要用的元件STM32开发板入门套件：https://u.jd.com/fQS0YAeSTM32G474开发板：https://s.click.taobao.com/8OwQ8vtOLED模块：https://s.click.taobao.com/EF0Evwt杜邦线：https://s.click.taobao.com/VMkDvwt面包板：https://s.click.taobao.com/bhg8TxtDAPLink（可代替ST-Link，带虚拟串口）：https://s.click.taobao.com/QVQ8Txt江协科技的STM32入门套件：https://s.click.taobao.com/NTn9Txt程序完整工程下载地址：百度网盘：链接: https://url.zeruns.com/0CQJG 提取码: 0169123网盘(不限速)：https://www.123pan.com/s/2Y9Djv-O0cvH.html 提取码:vvDtGitee开源地址：https://gitee.com/zeruns/STM32-HAL-OLED-I2CGitHub开源地址：https://github.com/zeruns/STM32G4-OLED-SSD1306-I2C-HAL求点个Star工程使用Keil5创建，用Vscode+EIDE开发，两个软件都可以打开此工程。工程文件全部使用UTF-8编码，如果打开显示乱码需要修改编辑器编码为UTF-8。主要文件 OLED.c： /*************************************************************************************** * 本程序由江协科技创建并免费开源共享 * 你可以任意查看、使用和修改，并应用到自己的项目之中 * 程序版权归江协科技所有，任何人或组织不得将其据为己有 * * 程序名称： 0.96寸OLED显示屏驱动程序（4针脚I2C接口） * 程序创建时间： 2023.10.24 * 当前程序版本： V1.1 * 当前版本发布时间： 2023.12.8 * * 江协科技官方网站： jiangxiekeji.com * 江协科技官方淘宝店： jiangxiekeji.taobao.com * 程序介绍及更新动态： jiangxiekeji.com/tutorial/oled.html * * 如果你发现程序中的漏洞或者笔误，可通过邮件向我们反馈：feedback@jiangxiekeji.com * 发送邮件之前，你可以先到更新动态页面查看最新程序，如果此问题已经修改，则无需再发邮件 *************************************************************************************** */ /* * 本程序由zeruns二次修改 * 修改内容： 从标准库版改成HAL库版，增加支持硬件I2C，可通过修改宏定义来选择是否启用硬件I2C * 修改日期： 2024.3.16 * 博客： https://blog.zeruns.com * B站主页： https://space.bilibili.com/8320520 */ #include "main.h" #include "OLED.h" #include <string.h> #include <math.h> #include <stdio.h> #include <stdarg.h> // 如果用到中文，编译器附加选项需要加 --no-multibyte-chars (用AC6编译器的不用加) /* 选择OLED驱动方式，默认使用硬件I2C。如果要用软件I2C就将硬件I2C那行的宏定义注释掉，将软件I2C那行的注释取消。 不能同时两个都同时取消注释！ 在stm32cubemx中初始化时需要将SCL和SDA引脚的"user lable"分别设置为I2C3_SCL和I2C3_SDA。 */ #define OLED_USE_HW_I2C // 硬件I2C //#define OLED_USE_SW_I2C // 软件I2C /*引脚定义，可在此处修改I2C通信引脚*/ #define OLED_SCL I2C3_SCL_Pin // SCL #define OLED_SDA I2C3_SDA_Pin // SDA #define OLED_SCL_GPIO_Port I2C3_SCL_GPIO_Port #define OLED_SDA_GPIO_Port I2C3_SDA_GPIO_Port /*STM32G474芯片的硬件I2C3: PA8 -- SCL; PC9 -- SDA */ #ifdef OLED_USE_HW_I2C /*I2C接口，定义OLED屏使用哪个I2C接口*/ #define OLED_I2C hi2c3 extern I2C_HandleTypeDef hi2c3; //HAL库使用，指定硬件IIC接口 #endif /*OLED从机地址*/ #define OLED_ADDRESS 0x3C << 1 // 0x3C是OLED的7位地址，左移1位最后位做读写位变成0x78 /*I2C超时时间*/ #define OLED_I2C_TIMEOUT 10 /*软件I2C用的延时时间，下面数值为170MHz主频要延时的值，如果你的主频不一样可以修改一下，100MHz以内的主频改成0就行*/ #define Delay_time 3 /** * 数据存储格式： * 纵向8点，高位在下，先从左到右，再从上到下 * 每一个Bit对应一个像素点 * * B0 B0 B0 B0 * B1 B1 B1 B1 * B2 B2 B2 B2 * B3 B3 -------------> B3 B3 -- * B4 B4 B4 B4 | * B5 B5 B5 B5 | * B6 B6 B6 B6 | * B7 B7 B7 B7 | * | * ----------------------------------- * | * | B0 B0 B0 B0 * | B1 B1 B1 B1 * | B2 B2 B2 B2 * --> B3 B3 -------------> B3 B3 * B4 B4 B4 B4 * B5 B5 B5 B5 * B6 B6 B6 B6 * B7 B7 B7 B7 * * 坐标轴定义： * 左上角为(0, 0)点 * 横向向右为X轴，取值范围：0~127 * 纵向向下为Y轴，取值范围：0~63 * * 0 X轴 127 * .-------------------------------> * 0 | * | * | * | * Y轴 | * | * | * | * 63 | * v * */ /*全局变量*********************/ /** * OLED显存数组 * 所有的显示函数，都只是对此显存数组进行读写 * 随后调用OLED_Update函数或OLED_UpdateArea函数 * 才会将显存数组的数据发送到OLED硬件，进行显示 */ uint8_t OLED_DisplayBuf[8][128]; /*********************全局变量*/ #ifdef OLED_USE_SW_I2C /** * @brief 向 OLED_SCL 写高低电平 * 根据 BitValue 的值，将 OLED_SCL 置高电平或低电平。 * @param BitValue 位值，0 或 1 */ void OLED_W_SCL(uint8_t BitValue) { /*根据BitValue的值，将SCL置高电平或者低电平*/ HAL_GPIO_WritePin(OLED_SCL_GPIO_Port, OLED_SCL, (GPIO_PinState)BitValue); /*如果单片机速度过快，可在此添加适量延时，以避免超出I2C通信的最大速度*/ for (volatile uint16_t i = 0; i < Delay_time; i++){ //for (uint16_t j = 0; j < 10; j++); } } /** * @brief OLED写SDA高低电平 * @param 要写入SDA的电平值，范围：0/1 * @return 无 * @note 当上层函数需要写SDA时，此函数会被调用 * 用户需要根据参数传入的值，将SDA置为高电平或者低电平 * 当参数传入0时，置SDA为低电平，当参数传入1时，置SDA为高电平 */ void OLED_W_SDA(uint8_t BitValue) { /*根据BitValue的值，将SDA置高电平或者低电平*/ HAL_GPIO_WritePin(OLED_SDA_GPIO_Port, OLED_SDA, (GPIO_PinState)BitValue); /*如果单片机速度过快，可在此添加适量延时，以避免超出I2C通信的最大速度*/ for (volatile uint16_t i = 0; i < Delay_time; i++){ //for (uint16_t j = 0; j < 10; j++); } } #endif /** * @brief OLED引脚初始化 * @param 无 * @retval 无 * @note 当上层函数需要初始化时，此函数会被调用, * 用户需要将SCL和SDA引脚初始化为开漏模式，并释放引脚 */ void OLED_GPIO_Init(void) { uint32_t i, j; /*在初始化前，加入适量延时，待OLED供电稳定*/ for (i = 0; i < 1000; i++) { for (j = 0; j < 1000; j++) ; } #ifdef OLED_USE_SW_I2C __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOC时钟 __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 使能GPIOA时钟 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; // 定义结构体配置GPIO GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD; // 设置GPIO模式为开漏输出模式 GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; // 内部上拉电阻 GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH; // 设置GPIO速度为高速 GPIO_InitStruct.Pin = I2C3_SDA_Pin; // 设置引脚 HAL_GPIO_Init(I2C3_SDA_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);// 初始化GPIO GPIO_InitStruct.Pin = I2C3_SCL_Pin; HAL_GPIO_Init(I2C3_SCL_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct); /*释放SCL和SDA*/ OLED_W_SCL(1); OLED_W_SDA(1); #endif } // https://blog.zeruns.com /*通信协议*********************/ /** * @brief I2C起始 * @param 无 * @return 无 */ void OLED_I2C_Start(void) { #ifdef OLED_USE_SW_I2C OLED_W_SDA(1); //释放SDA，确保SDA为高电平 OLED_W_SCL(1); //释放SCL，确保SCL为高电平 OLED_W_SDA(0); //在SCL高电平期间，拉低SDA，产生起始信号 OLED_W_SCL(0); //起始后把SCL也拉低，即为了占用总线，也为了方便总线时序的拼接 #endif } /** * @brief I2C终止 * @param 无 * @return 无 */ void OLED_I2C_Stop(void) { #ifdef OLED_USE_SW_I2C OLED_W_SDA(0); //拉低SDA，确保SDA为低电平 OLED_W_SCL(1); //释放SCL，使SCL呈现高电平 OLED_W_SDA(1); //在SCL高电平期间，释放SDA，产生终止信号 #endif } /** * @brief I2C发送一个字节 * @param Byte 要发送的一个字节数据，范围：0x00~0xFF * @return 无 */ void OLED_I2C_SendByte(uint8_t Byte) { #ifdef OLED_USE_SW_I2C uint8_t i; /*循环8次，主机依次发送数据的每一位*/ for (i = 0; i < 8; i++) { /*使用掩码的方式取出Byte的指定一位数据并写入到SDA线*/ /*两个!的作用是，让所有非零的值变为1*/ OLED_W_SDA(!!(Byte & (0x80 >> i))); OLED_W_SCL(1); //释放SCL，从机在SCL高电平期间读取SDA OLED_W_SCL(0); //拉低SCL，主机开始发送下一位数据 } OLED_W_SCL(1); //额外的一个时钟，不处理应答信号 OLED_W_SCL(0); #endif } /** * @brief OLED写命令 * @param Command 要写入的命令值，范围：0x00~0xFF * @return 无 */ void OLED_WriteCommand(uint8_t Command) { #ifdef OLED_USE_SW_I2C OLED_I2C_Start(); // I2C起始 OLED_I2C_SendByte(0x78); //发送OLED的I2C从机地址 OLED_I2C_SendByte(0x00); //控制字节，给0x00，表示即将写命令 OLED_I2C_SendByte(Command); // 写入指定的命令 OLED_I2C_Stop(); // I2C终止 #elif defined(OLED_USE_HW_I2C) uint8_t TxData[2] = {0x00, Command}; HAL_I2C_Master_Transmit(&OLED_I2C, OLED_ADDRESS, (uint8_t*)TxData, 2, OLED_I2C_TIMEOUT); #endif } /** * @brief OLED写数据 * @param Data 要写入数据的起始地址 * @param Count 要写入数据的数量 * @return 无 */ void OLED_WriteData(uint8_t *Data, uint8_t Count) { uint8_t i; #ifdef OLED_USE_SW_I2C OLED_I2C_Start(); // I2C起始 OLED_I2C_SendByte(0x78); //发送OLED的I2C从机地址 OLED_I2C_SendByte(0x40); // 控制字节，给0x40，表示即将写数据 /*循环Count次，进行连续的数据写入*/ for (i = 0; i < Count; i++) { OLED_I2C_SendByte(Data[i]); // 依次发送Data的每一个数据 } OLED_I2C_Stop(); // I2C终止 #elif defined(OLED_USE_HW_I2C) uint8_t TxData[Count + 1]; // 分配一个新的数组，大小是Count + 1 TxData[0] = 0x40; // 起始字节 // 将Data指向的数据复制到TxData数组的剩余部分 for (i = 0; i < Count; i++) { TxData[i + 1] = Data[i]; } HAL_I2C_Master_Transmit(&OLED_I2C, OLED_ADDRESS, (uint8_t*)TxData, Count + 1, OLED_I2C_TIMEOUT); #endif } /*********************通信协议*/ /*硬件配置*********************/ /** * @brief OLED初始化 * @param 无 * @return 无 * @note 使用前，需要调用此初始化函数 */ void OLED_Init(void) { OLED_GPIO_Init(); // 先调用底层的端口初始化 /*写入一系列的命令，对OLED进行初始化配置*/ OLED_WriteCommand(0xAE); // 设置显示开启/关闭，0xAE关闭，0xAF开启 OLED_WriteCommand(0xD5); // 设置显示时钟分频比/振荡器频率 OLED_WriteCommand(0x80); // 0x00~0xFF OLED_WriteCommand(0xA8); // 设置多路复用率 OLED_WriteCommand(0x3F); // 0x0E~0x3F OLED_WriteCommand(0xD3); // 设置显示偏移 OLED_WriteCommand(0x00); // 0x00~0x7F OLED_WriteCommand(0x40); // 设置显示开始行，0x40~0x7F OLED_WriteCommand(0xA1); // 设置左右方向，0xA1正常，0xA0左右反置 OLED_WriteCommand(0xC8); // 设置上下方向，0xC8正常，0xC0上下反置 OLED_WriteCommand(0xDA); // 设置COM引脚硬件配置 OLED_WriteCommand(0x12); OLED_WriteCommand(0x81); // 设置对比度 OLED_WriteCommand(0xCF); // 0x00~0xFF OLED_WriteCommand(0xD9); // 设置预充电周期 OLED_WriteCommand(0xF1); OLED_WriteCommand(0xDB); // 设置VCOMH取消选择级别 OLED_WriteCommand(0x30); OLED_WriteCommand(0xA4); // 设置整个显示打开/关闭 OLED_WriteCommand(0xA6); // 设置正常/反色显示，0xA6正常，0xA7反色 OLED_WriteCommand(0x8D); // 设置充电泵 OLED_WriteCommand(0x14); OLED_WriteCommand(0xAF); // 开启显示 OLED_Clear(); // 清空显存数组 OLED_Update(); // 更新显示，清屏，防止初始化后未显示内容时花屏 } /** * @brief OLED设置显示光标位置 * @param Page 指定光标所在的页，范围：0-7 * @param X 指定光标所在的X轴坐标，范围：0-127 * @return 无 * @note OLED默认的Y轴，只能8个Bit为一组写入，即1页等于8个Y轴坐标 */ void OLED_SetCursor(uint8_t Page, uint8_t X) { /*如果使用此程序驱动1.3寸的OLED显示屏，则需要解除此注释*/ /*因为1.3寸的OLED驱动芯片（SH1106）有132列*/ /*屏幕的起始列接在了第2列，而不是第0列*/ /*所以需要将X加2，才能正常显示*/ // X += 2; /*通过指令设置页地址和列地址*/ OLED_WriteCommand(0xB0 | Page); // 设置页位置 OLED_WriteCommand(0x10 | ((X & 0xF0) >> 4)); // 设置X位置高4位 OLED_WriteCommand(0x00 | (X & 0x0F)); // 设置X位置低4位 } /*********************硬件配置*/ /*工具函数*********************/ /*工具函数仅供内部部分函数使用*/ /** * @brief 次方函数 * @param X 底数 * @param Y 指数 * @return 等于X的Y次方 */ uint32_t OLED_Pow(uint32_t X, uint32_t Y) { uint32_t Result = 1; // 结果默认为1 while (Y--) // 累乘Y次 { Result *= X; // 每次把X累乘到结果上 } return Result; } /** * @brief 判断指定点是否在指定多边形内部 * @param nvert 多边形的顶点数 * @param vertx verty 包含多边形顶点的x和y坐标的数组 * @param testx testy 测试点的X和y坐标 * @return 指定点是否在指定多边形内部，1：在内部，0：不在内部 */ uint8_t OLED_pnpoly(uint8_t nvert, int16_t *vertx, int16_t *verty, int16_t testx, int16_t testy) { int16_t i, j, c = 0; /*此算法由W. Randolph Franklin提出*/ /*参考链接：https://wrfranklin.org/Research/Short_Notes/pnpoly.html*/ for (i = 0, j = nvert - 1; i < nvert; j = i++) { if (((verty[i] > testy) != (verty[j] > testy)) && (testx < (vertx[j] - vertx[i]) * (testy - verty[i]) / (verty[j] - verty[i]) + vertx[i])) { c = !c; } } return c; } /** * @brief 判断指定点是否在指定角度内部 * @param X Y 指定点的坐标 * @param StartAngle EndAngle 起始角度和终止角度，范围：-180-180 * 水平向右为0度，水平向左为180度或-180度，下方为正数，上方为负数，顺时针旋转 * @return 指定点是否在指定角度内部，1：在内部，0：不在内部 */ uint8_t OLED_IsInAngle(int16_t X, int16_t Y, int16_t StartAngle, int16_t EndAngle) { int16_t PointAngle; PointAngle = atan2(Y, X) / 3.14 * 180; // 计算指定点的弧度，并转换为角度表示 if (StartAngle < EndAngle) // 起始角度小于终止角度的情况 { /*如果指定角度在起始终止角度之间，则判定指定点在指定角度*/ if (PointAngle >= StartAngle && PointAngle <= EndAngle) { return 1; } } else // 起始角度大于于终止角度的情况 { /*如果指定角度大于起始角度或者小于终止角度，则判定指定点在指定角度*/ if (PointAngle >= StartAngle || PointAngle <= EndAngle) { return 1; } } return 0; // 不满足以上条件，则判断判定指定点不在指定角度 } /*********************工具函数*/ /*功能函数*********************/ /** * @brief 将OLED显存数组更新到OLED屏幕 * @param 无 * @return 无 * @note 所有的显示函数，都只是对OLED显存数组进行读写 * 随后调用OLED_Update函数或OLED_UpdateArea函数 * 才会将显存数组的数据发送到OLED硬件，进行显示 * 故调用显示函数后，要想真正地呈现在屏幕上，还需调用更新函数 */ void OLED_Update(void) { uint8_t j; /*遍历每一页*/ for (j = 0; j < 8; j++) { /*设置光标位置为每一页的第一列*/ OLED_SetCursor(j, 0); /*连续写入128个数据，将显存数组的数据写入到OLED硬件*/ OLED_WriteData(OLED_DisplayBuf[j], 128); } } /** * @brief 将OLED显存数组部分更新到OLED屏幕 * @param X 指定区域左上角的横坐标，范围：0-127 * @param Y 指定区域左上角的纵坐标，范围：0-63 * @param Width 指定区域的宽度，范围：0-128 * @param Height 指定区域的高度，范围：0-64 * @return 无 * @note 此函数会至少更新参数指定的区域 * 如果更新区域Y轴只包含部分页，则同一页的剩余部分会跟随一起更新 * @note 所有的显示函数，都只是对OLED显存数组进行读写 * 随后调用OLED_Update函数或OLED_UpdateArea函数 * 才会将显存数组的数据发送到OLED硬件，进行显示 * 故调用显示函数后，要想真正地呈现在屏幕上，还需调用更新函数 */ void OLED_UpdateArea(uint8_t X, uint8_t Y, uint8_t Width, uint8_t Height) { uint8_t j; /*参数检查，保证指定区域不会超出屏幕范围*/ if (X > 127) { return; } if (Y > 63) { return; } if (X + Width > 128) { Width = 128 - X; } if (Y + Height > 64) { Height = 64 - Y; } /*遍历指定区域涉及的相关页*/ /*(Y + Height - 1) / 8 + 1的目的是(Y + Height) / 8并向上取整*/ for (j = Y / 8; j < (Y + Height - 1) / 8 + 1; j++) { /*设置光标位置为相关页的指定列*/ OLED_SetCursor(j, X); /*连续写入Width个数据，将显存数组的数据写入到OLED硬件*/ OLED_WriteData(&OLED_DisplayBuf[j][X], Width); } } /** * @brief 将OLED显存数组全部清零 * @param 无 * @return 无 * @note 调用此函数后，要想真正地呈现在屏幕上，还需调用更新函数 */ void OLED_Clear(void) { uint8_t i, j; for (j = 0; j < 8; j++) // 遍历8页 { for (i = 0; i < 128; i++) // 遍历128列 { OLED_DisplayBuf[j][i] = 0x00; // 将显存数组数据全部清零 } } } /** * @brief 将OLED显存数组部分清零 * @param X 指定区域左上角的横坐标，范围：0-127 * @param Y 指定区域左上角的纵坐标，范围：0-63 * @param Width 指定区域的宽度，范围：0-128 * @param Height 指定区域的高度，范围：0-64 * @return 无 * @note 调用此函数后，要想真正地呈现在屏幕上，还需调用更新函数 */ void OLED_ClearArea(uint8_t X, uint8_t Y, uint8_t Width, uint8_t Height) { uint8_t i, j; /*参数检查，保证指定区域不会超出屏幕范围*/ if (X > 127) { return; } if (Y > 63) { return; } if (X + Width > 128) { Width = 128 - X; } if (Y + Height > 64) { Height = 64 - Y; } for (j = Y; j < Y + Height; j++) // 遍历指定页 { for (i = X; i < X + Width; i++) // 遍历指定列 { OLED_DisplayBuf[j / 8][i] &= ~(0x01 << (j % 8)); // 将显存数组指定数据清零 } } } /** * @brief 将OLED显存数组全部取反 * @param 无 * @return 无 * @note 调用此函数后，要想真正地呈现在屏幕上，还需调用更新函数 */ void OLED_Reverse(void) { uint8_t i, j; for (j = 0; j < 8; j++) // 遍历8页 { for (i = 0; i < 128; i++) // 遍历128列 { OLED_DisplayBuf[j][i] ^= 0xFF; // 将显存数组数据全部取反 } } } /** * @brief 将OLED显存数组部分取反 * @param X 指定区域左上角的横坐标，范围：0-127 * @param Y 指定区域左上角的纵坐标，范围：0-63 * @param Width 指定区域的宽度，范围：0-128 * @param Height 指定区域的高度，范围：0-64 * @return 无 * @note 调用此函数后，要想真正地呈现在屏幕上，还需调用更新函数 */ void OLED_ReverseArea(uint8_t X, uint8_t Y, uint8_t Width, uint8_t Height) { uint8_t i, j; /*参数检查，保证指定区域不会超出屏幕范围*/ if (X > 127) { return; } if (Y > 63) { return; } if (X + Width > 128) { Width = 128 - X; } if (Y + Height > 64) { Height = 64 - Y; } for (j = Y; j < Y + Height; j++) // 遍历指定页 { for (i = X; i < X + Width; i++) // 遍历指定列 { OLED_DisplayBuf[j / 8][i] ^= 0x01 << (j % 8); // 将显存数组指定数据取反 } } } /** * @brief OLED显示一个字符 * @param X 指定字符左上角的横坐标，范围：0-127 * @param Y 指定字符左上角的纵坐标，范围：0-63 * @param Char 指定要显示的字符，范围：ASCII码可见字符 * @param FontSize 指定字体大小 * 范围：OLED_8X16 宽8像素，高16像素 * OLED_6X8 宽6像素，高8像素 * @return 无 * @note 调用此函数后，要想真正地呈现在屏幕上，还需调用更新函数 */ void OLED_ShowChar(uint8_t X, uint8_t Y, char Char, uint8_t FontSize) { if (FontSize == OLED_8X16) // 字体为宽8像素，高16像素 { /*将ASCII字模库OLED_F8x16的指定数据以8*16的图像格式显示*/ OLED_ShowImage(X, Y, 8, 16, OLED_F8x16[Char - ' ']); } else if (FontSize == OLED_6X8) // 字体为宽6像素，高8像素 { /*将ASCII字模库OLED_F6x8的指定数据以6*8的图像格式显示*/ OLED_ShowImage(X, Y, 6, 8, OLED_F6x8[Char - ' ']); } } /** * @brief OLED显示字符串 * @param X 指定字符串左上角的横坐标，范围：0-127 * @param Y 指定字符串左上角的纵坐标，范围：0-63 * @param String 指定要显示的字符串，范围：ASCII码可见字符组成的字符串 * @param FontSize 指定字体大小 * 范围：OLED_8X16 宽8像素，高16像素 * OLED_6X8 宽6像素，高8像素 * @return 无 * @note 调用此函数后，要想真正地呈现在屏幕上，还需调用更新函数 */ void OLED_ShowString(uint8_t X, uint8_t Y, char *String, uint8_t FontSize) { uint8_t i; for (i = 0; String[i] != '\0'; i++) // 遍历字符串的每个字符 { /*调用OLED_ShowChar函数，依次显示每个字符*/ OLED_ShowChar(X + i * FontSize, Y, String[i], FontSize); } } /** * @brief OLED显示数字（十进制，正整数） * @param X 指定数字左上角的横坐标，范围：0-127 * @param Y 指定数字左上角的纵坐标，范围：0-63 * @param Number 指定要显示的数字，范围：0-4294967295 * @param Length 指定数字的长度，范围：0-10 * @param FontSize 指定字体大小 * 范围：OLED_8X16 宽8像素，高16像素 * OLED_6X8 宽6像素，高8像素 * @return 无 * @note 调用此函数后，要想真正地呈现在屏幕上，还需调用更新函数 */ void OLED_ShowNum(uint8_t X, uint8_t Y, uint32_t Number, uint8_t Length, uint8_t FontSize) { uint8_t i; for (i = 0; i < Length; i++) // 遍历数字的每一位 { /*调用OLED_ShowChar函数，依次显示每个数字*/ /*Number / OLED_Pow(10, Length - i - 1) % 10 可以十进制提取数字的每一位*/ /*+ '0' 可将数字转换为字符格式*/ OLED_ShowChar(X + i * FontSize, Y, Number / OLED_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0', FontSize); } } /** * @brief OLED显示有符号数字（十进制，整数） * @param X 指定数字左上角的横坐标，范围：0-127 * @param Y 指定数字左上角的纵坐标，范围：0-63 * @param Number 指定要显示的数字，范围：-2147483648-2147483647 * @param Length 指定数字的长度，范围：0-10 * @param FontSize 指定字体大小 * 范围：OLED_8X16 宽8像素，高16像素 * OLED_6X8 宽6像素，高8像素 * @return 无 * @note 调用此函数后，要想真正地呈现在屏幕上，还需调用更新函数 */ void OLED_ShowSignedNum(uint8_t X, uint8_t Y, int32_t Number, uint8_t Length, uint8_t FontSize) { uint8_t i; uint32_t Number1; if (Number >= 0) // 数字大于等于0 { OLED_ShowChar(X, Y, '+', FontSize); // 显示+号 Number1 = Number; // Number1直接等于Number } else // 数字小于0 { OLED_ShowChar(X, Y, '-', FontSize); // 显示-号 Number1 = -Number; // Number1等于Number取负 } for (i = 0; i < Length; i++) // 遍历数字的每一位 { /*调用OLED_ShowChar函数，依次显示每个数字*/ /*Number1 / OLED_Pow(10, Length - i - 1) % 10 可以十进制提取数字的每一位*/ /*+ '0' 可将数字转换为字符格式*/ OLED_ShowChar(X + (i + 1) * FontSize, Y, Number1 / OLED_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0', FontSize); } } /** * @brief OLED显示十六进制数字（十六进制，正整数） * @param X 指定数字左上角的横坐标，范围：0~127 * @param Y 指定数字左上角的纵坐标，范围：0~63 * @param Number 指定要显示的数字，范围：0x00000000~0xFFFFFFFF * @param Length 指定数字的长度，范围：0~8 * @param FontSize 指定字体大小 * 范围：OLED_8X16 宽8像素，高16像素 * OLED_6X8 宽6像素，高8像素 * @return 无 * @note 调用此函数后，要想真正地呈现在屏幕上，还需调用更新函数 */ void OLED_ShowHexNum(uint8_t X, uint8_t Y, uint32_t Number, uint8_t Length, uint8_t FontSize) { uint8_t i, SingleNumber; for (i = 0; i < Length; i++) // 遍历数字的每一位 { /*以十六进制提取数字的每一位*/ SingleNumber = Number / OLED_Pow(16, Length - i - 1) % 16; if (SingleNumber < 10) // 单个数字小于10 { /*调用OLED_ShowChar函数，显示此数字*/ /*+ '0' 可将数字转换为字符格式*/ OLED_ShowChar(X + i * FontSize, Y, SingleNumber + '0', FontSize); } else // 单个数字大于10 { /*调用OLED_ShowChar函数，显示此数字*/ /*+ 'A' 可将数字转换为从A开始的十六进制字符*/ OLED_ShowChar(X + i * FontSize, Y, SingleNumber - 10 + 'A', FontSize); } } } /** * @brief OLED显示二进制数字（二进制，正整数） * @param X 指定数字左上角的横坐标，范围：0~127 * @param Y 指定数字左上角的纵坐标，范围：0~63 * @param Number 指定要显示的数字，范围：0x00000000~0xFFFFFFFF * @param Length 指定数字的长度，范围：0~16 * @param FontSize 指定字体大小 * 范围：OLED_8X16 宽8像素，高16像素 * OLED_6X8 宽6像素，高8像素 * @return 无 * @note 调用此函数后，要想真正地呈现在屏幕上，还需调用更新函数 */ void OLED_ShowBinNum(uint8_t X, uint8_t Y, uint32_t Number, uint8_t Length, uint8_t FontSize) { uint8_t i; for (i = 0; i < Length; i++) // 遍历数字的每一位 { /*调用OLED_ShowChar函数，依次显示每个数字*/ /*Number / OLED_Pow(2, Length - i - 1) % 2 可以二进制提取数字的每一位*/ /*+ '0' 可将数字转换为字符格式*/ OLED_ShowChar(X + i * FontSize, Y, Number / OLED_Pow(2, Length - i - 1) % 2 + '0', FontSize); } } /** * @brief OLED显示浮点数字（十进制，小数） * @param X 指定数字左上角的横坐标，范围：0-127 * @param Y 指定数字左上角的纵坐标，范围：0-63 * @param Number 指定要显示的数字，范围：-4294967295.0-4294967295.0 * @param IntLength 指定数字的整数位长度，范围：0-10 * @param FraLength 指定数字的小数位长度，范围：0-9，小数进行四舍五入显示 * @param FontSize 指定字体大小 * 范围：OLED_8X16 宽8像素，高16像素 * OLED_6X8 宽6像素，高8像素 * @return 无 * @note 调用此函数后，要想真正地呈现在屏幕上，还需调用更新函数 */ void OLED_ShowFloatNum(uint8_t X, uint8_t Y, double Number, uint8_t IntLength, uint8_t FraLength, uint8_t FontSize) { uint32_t PowNum, IntNum, FraNum; if (Number >= 0) // 数字大于等于0 { OLED_ShowChar(X, Y, '+', FontSize); // 显示+号 } else // 数字小于0 { OLED_ShowChar(X, Y, '-', FontSize); // 显示-号 Number = -Number; // Number取负 } /*提取整数部分和小数部分*/ IntNum = Number; // 直接赋值给整型变量，提取整数 Number -= IntNum; // 将Number的整数减掉，防止之后将小数乘到整数时因数过大造成错误 PowNum = OLED_Pow(10, FraLength); // 根据指定小数的位数，确定乘数 FraNum = round(Number * PowNum); // 将小数乘到整数，同时四舍五入，避免显示误差 IntNum += FraNum / PowNum; // 若四舍五入造成了进位，则需要再加给整数 /*显示整数部分*/ OLED_ShowNum(X + FontSize, Y, IntNum, IntLength, FontSize); /*显示小数点*/ OLED_ShowChar(X + (IntLength + 1) * FontSize, Y, '.', FontSize); /*显示小数部分*/ OLED_ShowNum(X + (IntLength + 2) * FontSize, Y, FraNum, FraLength, FontSize); } /** * @brief OLED显示汉字串 * @param X 指定汉字串左上角的横坐标，范围：0-127 * @param Y 指定汉字串左上角的纵坐标，范围：0-63 * @param Chinese 指定要显示的汉字串，范围：必须全部为汉字或者全角字符，不要加入任何半角字符 * 显示的汉字需要在OLED_Data.c里的OLED_CF16x16数组定义 * 未找到指定汉字时，会显示默认图形（一个方框，内部一个问号） * @return 无 * @note 调用此函数后，要想真正地呈现在屏幕上，还需调用更新函数 */ void OLED_ShowChinese(uint8_t X, uint8_t Y, char *Chinese) { uint8_t pChinese = 0; uint8_t pIndex; uint8_t i; char SingleChinese[OLED_CHN_CHAR_WIDTH + 1] = {0}; // UTF8编码是3个字节，+1是为了加上\0结束符 for (i = 0; Chinese[i] != '\0'; i++) // 遍历汉字串 { SingleChinese[pChinese] = Chinese[i]; // 提取汉字串数据到单个汉字数组 pChinese++; // 计次自增 /*当提取次数到达OLED_CHN_CHAR_WIDTH时，即代表提取到了一个完整的汉字*/ if (pChinese >= OLED_CHN_CHAR_WIDTH) { SingleChinese[pChinese + 1] = '\0'; // 在汉字后面补上空字符串，表示结束 pChinese = 0; // 计次归零 /*遍历整个汉字字模库，寻找匹配的汉字*/ /*如果找到最后一个汉字（定义为空字符串），则表示汉字未在字模库定义，停止寻找*/ for (pIndex = 0; strcmp(OLED_CF16x16[pIndex].Index, "") != 0; pIndex++) { /*找到匹配的汉字*/ if (strcmp(OLED_CF16x16[pIndex].Index, SingleChinese) == 0) { break; // 跳出循环，此时pIndex的值为指定汉字的索引 } } /*将汉字字模库OLED_CF16x16的指定数据以16*16的图像格式显示*/ OLED_ShowImage(X + ((i + 1) / OLED_CHN_CHAR_WIDTH - 1) * 16, Y, 16, 16, OLED_CF16x16[pIndex].Data); } } } /** * @brief OLED显示图像 * @param X 指定图像左上角的横坐标，范围：0-127 * @param Y 指定图像左上角的纵坐标，范围：0-63 * @param Width 指定图像的宽度，范围：0-128 * @param Height 指定图像的高度，范围：0-64 * @param Image 指定要显示的图像 * @return 无 * @note 调用此函数后，要想真正地呈现在屏幕上，还需调用更新函数 */ void OLED_ShowImage(uint8_t X, uint8_t Y, uint8_t Width, uint8_t Height, const uint8_t *Image) { uint8_t i, j; /*参数检查，保证指定图像不会超出屏幕范围*/ if (X > 127) { return; } if (Y > 63) { return; } /*将图像所在区域清空*/ OLED_ClearArea(X, Y, Width, Height); /*遍历指定图像涉及的相关页*/ /*(Height - 1) / 8 + 1的目的是Height / 8并向上取整*/ for (j = 0; j < (Height - 1) / 8 + 1; j++) { /*遍历指定图像涉及的相关列*/ for (i = 0; i < Width; i++) { /*超出边界，则跳过显示*/ if (X + i > 127) { break; } if (Y / 8 + j > 7) { return; } /*显示图像在当前页的内容*/ OLED_DisplayBuf[Y / 8 + j][X + i] |= Image[j * Width + i] << (Y % 8); /*超出边界，则跳过显示*/ /*使用continue的目的是，下一页超出边界时，上一页的后续内容还需要继续显示*/ if (Y / 8 + j + 1 > 7) { continue; } /*显示图像在下一页的内容*/ OLED_DisplayBuf[Y / 8 + j + 1][X + i] |= Image[j * Width + i] >> (8 - Y % 8); } } } /** * @brief OLED使用printf函数打印格式化字符串 * @param X 指定格式化字符串左上角的横坐标，范围：0-127 * @param Y 指定格式化字符串左上角的纵坐标，范围：0-63 * @param FontSize 指定字体大小 * 范围：OLED_8X16 宽8像素，高16像素 * OLED_6X8 宽6像素，高8像素 * @param format 指定要显示的格式化字符串，范围：ASCII码可见字符组成的字符串 * @param ... 格式化字符串参数列表 * @return 无 * @note 调用此函数后，要想真正地呈现在屏幕上，还需调用更新函数 */ void OLED_Printf(uint8_t X, uint8_t Y, uint8_t FontSize, char *format, ...) { char String[30]; // 定义字符数组 va_list arg; // 定义可变参数列表数据类型的变量arg va_start(arg, format); // 从format开始，接收参数列表到arg变量 vsprintf(String, format, arg); // 使用vsprintf打印格式化字符串和参数列表到字符数组中 va_end(arg); // 结束变量arg OLED_ShowString(X, Y, String, FontSize); // OLED显示字符数组（字符串） } /** * @brief OLED在指定位置画一个点 * @param X 指定点的横坐标，范围：0-127 * @param Y 指定点的纵坐标，范围：0-63 * @return 无 * @note 调用此函数后，要想真正地呈现在屏幕上，还需调用更新函数 */ void OLED_DrawPoint(uint8_t X, uint8_t Y) { /*参数检查，保证指定位置不会超出屏幕范围*/ if (X > 127) { return; } if (Y > 63) { return; } /*将显存数组指定位置的一个Bit数据置1*/ OLED_DisplayBuf[Y / 8][X] |= 0x01 << (Y % 8); } /** * @brief OLED获取指定位置点的值 * @param X 指定点的横坐标，范围：0-127 * @param Y 指定点的纵坐标，范围：0-63 * @return 指定位置点是否处于点亮状态，1：点亮，0：熄灭 */ uint8_t OLED_GetPoint(uint8_t X, uint8_t Y) { /*参数检查，保证指定位置不会超出屏幕范围*/ if (X > 127) { return 0; } if (Y > 63) { return 0; } /*判断指定位置的数据*/ if (OLED_DisplayBuf[Y / 8][X] & 0x01 << (Y % 8)) { return 1; // 为1，返回1 } return 0; // 否则，返回0 } /** * @brief OLED画线 * @param X0 指定一个端点的横坐标，范围：0-127 * @param Y0 指定一个端点的纵坐标，范围：0-63 * @param X1 指定另一个端点的横坐标，范围：0-127 * @param Y1 指定另一个端点的纵坐标，范围：0-63 * @return 无 * @note 调用此函数后，要想真正地呈现在屏幕上，还需调用更新函数 */ void OLED_DrawLine(uint8_t X0, uint8_t Y0, uint8_t X1, uint8_t Y1) { int16_t x, y, dx, dy, d, incrE, incrNE, temp; int16_t x0 = X0, y0 = Y0, x1 = X1, y1 = Y1; uint8_t yflag = 0, xyflag = 0; if (y0 == y1) // 横线单独处理 { /*0号点X坐标大于1号点X坐标，则交换两点X坐标*/ if (x0 > x1) { temp = x0; x0 = x1; x1 = temp; } /*遍历X坐标*/ for (x = x0; x <= x1; x++) { OLED_DrawPoint(x, y0); // 依次画点 } } else if (x0 == x1) // 竖线单独处理 { /*0号点Y坐标大于1号点Y坐标，则交换两点Y坐标*/ if (y0 > y1) { temp = y0; y0 = y1; y1 = temp; } /*遍历Y坐标*/ for (y = y0; y <= y1; y++) { OLED_DrawPoint(x0, y); // 依次画点 } } else // 斜线 { /*使用Bresenham算法画直线，可以避免耗时的浮点运算，效率更高*/ /*参考文档：https://www.cs.montana.edu/courses/spring2009/425/dslectures/Bresenham.pdf*/ /*参考教程：https://www.bilibili.com/video/BV1364y1d7Lo*/ if (x0 > x1) // 0号点X坐标大于1号点X坐标 { /*交换两点坐标*/ /*交换后不影响画线，但是画线方向由第一、二、三、四象限变为第一、四象限*/ temp = x0; x0 = x1; x1 = temp; temp = y0; y0 = y1; y1 = temp; } if (y0 > y1) // 0号点Y坐标大于1号点Y坐标 { /*将Y坐标取负*/ /*取负后影响画线，但是画线方向由第一、四象限变为第一象限*/ y0 = -y0; y1 = -y1; /*置标志位yflag，记住当前变换，在后续实际画线时，再将坐标换回来*/ yflag = 1; } if (y1 - y0 > x1 - x0) // 画线斜率大于1 { /*将X坐标与Y坐标互换*/ /*互换后影响画线，但是画线方向由第一象限0~90度范围变为第一象限0~45度范围*/ temp = x0; x0 = y0; y0 = temp; temp = x1; x1 = y1; y1 = temp; /*置标志位xyflag，记住当前变换，在后续实际画线时，再将坐标换回来*/ xyflag = 1; } /*以下为Bresenham算法画直线*/ /*算法要求，画线方向必须为第一象限0~45度范围*/ dx = x1 - x0; dy = y1 - y0; incrE = 2 * dy; incrNE = 2 * (dy - dx); d = 2 * dy - dx; x = x0; y = y0; /*画起始点，同时判断标志位，将坐标换回来*/ if (yflag && xyflag) { OLED_DrawPoint(y, -x); } else if (yflag) { OLED_DrawPoint(x, -y); } else if (xyflag) { OLED_DrawPoint(y, x); } else { OLED_DrawPoint(x, y); } while (x < x1) // 遍历X轴的每个点 { x++; if (d < 0) // 下一个点在当前点东方 { d += incrE; } else // 下一个点在当前点东北方 { y++; d += incrNE; } /*画每一个点，同时判断标志位，将坐标换回来*/ if (yflag && xyflag) { OLED_DrawPoint(y, -x); } else if (yflag) { OLED_DrawPoint(x, -y); } else if (xyflag) { OLED_DrawPoint(y, x); } else { OLED_DrawPoint(x, y); } } } } /** * @brief OLED矩形 * @param X 指定矩形左上角的横坐标，范围：0~127 * @param Y 指定矩形左上角的纵坐标，范围：0~63 * @param Width 指定矩形的宽度，范围：0~128 * @param Height 指定矩形的高度，范围：0~64 * @param IsFilled 指定矩形是否填充 * 范围：OLED_UNFILLED 不填充 * OLED_FILLED 填充 * @return 无 * @note 调用此函数后，要想真正地呈现在屏幕上，还需调用更新函数 */ void OLED_DrawRectangle(uint8_t X, uint8_t Y, uint8_t Width, uint8_t Height, uint8_t IsFilled) { uint8_t i, j; if (!IsFilled) // 指定矩形不填充 { /*遍历上下X坐标，画矩形上下两条线*/ for (i = X; i < X + Width; i++) { OLED_DrawPoint(i, Y); OLED_DrawPoint(i, Y + Height - 1); } /*遍历左右Y坐标，画矩形左右两条线*/ for (i = Y; i < Y + Height; i++) { OLED_DrawPoint(X, i); OLED_DrawPoint(X + Width - 1, i); } } else // 指定矩形填充 { /*遍历X坐标*/ for (i = X; i < X + Width; i++) { /*遍历Y坐标*/ for (j = Y; j < Y + Height; j++) { /*在指定区域画点，填充满矩形*/ OLED_DrawPoint(i, j); } } } } /** * @brief OLED三角形 * @param X0 指定第一个端点的横坐标，范围：0-127 * @param Y0 指定第一个端点的纵坐标，范围：0-63 * @param X1 指定第二个端点的横坐标，范围：0-127 * @param Y1 指定第二个端点的纵坐标，范围：0-63 * @param X2 指定第三个端点的横坐标，范围：0-127 * @param Y2 指定第三个端点的纵坐标，范围：0-63 * @param IsFilled 指定三角形是否填充 * 范围：OLED_UNFILLED 不填充 * OLED_FILLED 填充 * @return 无 * @note 调用此函数后，要想真正地呈现在屏幕上，还需调用更新函数 */ void OLED_DrawTriangle(uint8_t X0, uint8_t Y0, uint8_t X1, uint8_t Y1, uint8_t X2, uint8_t Y2, uint8_t IsFilled) { uint8_t minx = X0, miny = Y0, maxx = X0, maxy = Y0; uint8_t i, j; int16_t vx[] = {X0, X1, X2}; int16_t vy[] = {Y0, Y1, Y2}; if (!IsFilled) // 指定三角形不填充 { /*调用画线函数，将三个点用直线连接*/ OLED_DrawLine(X0, Y0, X1, Y1); OLED_DrawLine(X0, Y0, X2, Y2); OLED_DrawLine(X1, Y1, X2, Y2); } else // 指定三角形填充 { /*找到三个点最小的X、Y坐标*/ if (X1 < minx) { minx = X1; } if (X2 < minx) { minx = X2; } if (Y1 < miny) { miny = Y1; } if (Y2 < miny) { miny = Y2; } /*找到三个点最大的X、Y坐标*/ if (X1 > maxx) { maxx = X1; } if (X2 > maxx) { maxx = X2; } if (Y1 > maxy) { maxy = Y1; } if (Y2 > maxy) { maxy = Y2; } /*最小最大坐标之间的矩形为可能需要填充的区域*/ /*遍历此区域中所有的点*/ /*遍历X坐标*/ for (i = minx; i <= maxx; i++) { /*遍历Y坐标*/ for (j = miny; j <= maxy; j++) { /*调用OLED_pnpoly，判断指定点是否在指定三角形之中*/ /*如果在，则画点，如果不在，则不做处理*/ if (OLED_pnpoly(3, vx, vy, i, j)) { OLED_DrawPoint(i, j); } } } } } /** * @brief OLED画圆 * @param X 指定圆的圆心横坐标，范围：0~127 * @param Y 指定圆的圆心纵坐标，范围：0~63 * @param Radius 指定圆的半径，范围：0~255 * @param IsFilled 指定圆是否填充 * 范围：OLED_UNFILLED 不填充 * OLED_FILLED 填充 * @return 无 * @note 调用此函数后，要想真正地呈现在屏幕上，还需调用更新函数 */ void OLED_DrawCircle(uint8_t X, uint8_t Y, uint8_t Radius, uint8_t IsFilled) { int16_t x, y, d, j; /*使用Bresenham算法画圆，可以避免耗时的浮点运算，效率更高*/ /*参考文档：https://www.cs.montana.edu/courses/spring2009/425/dslectures/Bresenham.pdf*/ /*参考教程：https://www.bilibili.com/video/BV1VM4y1u7wJ*/ d = 1 - Radius; x = 0; y = Radius; /*画每个八分之一圆弧的起始点*/ OLED_DrawPoint(X + x, Y + y); OLED_DrawPoint(X - x, Y - y); OLED_DrawPoint(X + y, Y + x); OLED_DrawPoint(X - y, Y - x); if (IsFilled) // 指定圆填充 { /*遍历起始点Y坐标*/ for (j = -y; j < y; j++) { /*在指定区域画点，填充部分圆*/ OLED_DrawPoint(X, Y + j); } } while (x < y) // 遍历X轴的每个点 { x++; if (d < 0) // 下一个点在当前点东方 { d += 2 * x + 1; } else // 下一个点在当前点东南方 { y--; d += 2 * (x - y) + 1; } /*画每个八分之一圆弧的点*/ OLED_DrawPoint(X + x, Y + y); OLED_DrawPoint(X + y, Y + x); OLED_DrawPoint(X - x, Y - y); OLED_DrawPoint(X - y, Y - x); OLED_DrawPoint(X + x, Y - y); OLED_DrawPoint(X + y, Y - x); OLED_DrawPoint(X - x, Y + y); OLED_DrawPoint(X - y, Y + x); if (IsFilled) // 指定圆填充 { /*遍历中间部分*/ for (j = -y; j < y; j++) { /*在指定区域画点，填充部分圆*/ OLED_DrawPoint(X + x, Y + j); OLED_DrawPoint(X - x, Y + j); } /*遍历两侧部分*/ for (j = -x; j < x; j++) { /*在指定区域画点，填充部分圆*/ OLED_DrawPoint(X - y, Y + j); OLED_DrawPoint(X + y, Y + j); } } } } /** * @brief OLED画椭圆 * @param X 指定椭圆的圆心横坐标，范围：0~127 * @param Y 指定椭圆的圆心纵坐标，范围：0~63 * @param A 指定椭圆的横向半轴长度，范围：0~255 * @param B 指定椭圆的纵向半轴长度，范围：0~255 * @param IsFilled 指定椭圆是否填充 * 范围：OLED_UNFILLED 不填充 * OLED_FILLED 填充 * @return 无 * @note 调用此函数后，要想真正地呈现在屏幕上，还需调用更新函数 */ void OLED_DrawEllipse(uint8_t X, uint8_t Y, uint8_t A, uint8_t B, uint8_t IsFilled) { int16_t x, y, j; int16_t a = A, b = B; float d1, d2; /*使用Bresenham算法画椭圆，可以避免部分耗时的浮点运算，效率更高*/ /*参考链接：https://blog.csdn.net/myf_666/article/details/128167392*/ x = 0; y = b; d1 = b * b + a * a * (-b + 0.5); if (IsFilled) // 指定椭圆填充 { /*遍历起始点Y坐标*/ for (j = -y; j < y; j++) { /*在指定区域画点，填充部分椭圆*/ OLED_DrawPoint(X, Y + j); OLED_DrawPoint(X, Y + j); } } /*画椭圆弧的起始点*/ OLED_DrawPoint(X + x, Y + y); OLED_DrawPoint(X - x, Y - y); OLED_DrawPoint(X - x, Y + y); OLED_DrawPoint(X + x, Y - y); /*画椭圆中间部分*/ while (b * b * (x + 1) < a * a * (y - 0.5)) { if (d1 <= 0) // 下一个点在当前点东方 { d1 += b * b * (2 * x + 3); } else // 下一个点在当前点东南方 { d1 += b * b * (2 * x + 3) + a * a * (-2 * y + 2); y--; } x++; if (IsFilled) // 指定椭圆填充 { /*遍历中间部分*/ for (j = -y; j < y; j++) { /*在指定区域画点，填充部分椭圆*/ OLED_DrawPoint(X + x, Y + j); OLED_DrawPoint(X - x, Y + j); } } /*画椭圆中间部分圆弧*/ OLED_DrawPoint(X + x, Y + y); OLED_DrawPoint(X - x, Y - y); OLED_DrawPoint(X - x, Y + y); OLED_DrawPoint(X + x, Y - y); } /*画椭圆两侧部分*/ d2 = b * b * (x + 0.5) * (x + 0.5) + a * a * (y - 1) * (y - 1) - a * a * b * b; while (y > 0) { if (d2 <= 0) // 下一个点在当前点东方 { d2 += b * b * (2 * x + 2) + a * a * (-2 * y + 3); x++; } else // 下一个点在当前点东南方 { d2 += a * a * (-2 * y + 3); } y--; if (IsFilled) // 指定椭圆填充 { /*遍历两侧部分*/ for (j = -y; j < y; j++) { /*在指定区域画点，填充部分椭圆*/ OLED_DrawPoint(X + x, Y + j); OLED_DrawPoint(X - x, Y + j); } } /*画椭圆两侧部分圆弧*/ OLED_DrawPoint(X + x, Y + y); OLED_DrawPoint(X - x, Y - y); OLED_DrawPoint(X - x, Y + y); OLED_DrawPoint(X + x, Y - y); } } /** * @brief OLED画圆弧 * @param X 指定圆弧的圆心横坐标，范围：0~127 * @param Y 指定圆弧的圆心纵坐标，范围：0~63 * @param Radius 指定圆弧的半径，范围：0~255 * @param StartAngle 指定圆弧的起始角度，范围：-180~180 * 水平向右为0度，水平向左为180度或-180度，下方为正数，上方为负数，顺时针旋转 * @param EndAngle 指定圆弧的终止角度，范围：-180~180 * 水平向右为0度，水平向左为180度或-180度，下方为正数，上方为负数，顺时针旋转 * @param IsFilled 指定圆弧是否填充，填充后为扇形 * 范围：OLED_UNFILLED 不填充 * OLED_FILLED 填充 * @return 无 * @note 调用此函数后，要想真正地呈现在屏幕上，还需调用更新函数 */ void OLED_DrawArc(uint8_t X, uint8_t Y, uint8_t Radius, int16_t StartAngle, int16_t EndAngle, uint8_t IsFilled) { int16_t x, y, d, j; /*此函数借用Bresenham算法画圆的方法*/ d = 1 - Radius; x = 0; y = Radius; /*在画圆的每个点时，判断指定点是否在指定角度内，在，则画点，不在，则不做处理*/ if (OLED_IsInAngle(x, y, StartAngle, EndAngle)) { OLED_DrawPoint(X + x, Y + y); } if (OLED_IsInAngle(-x, -y, StartAngle, EndAngle)) { OLED_DrawPoint(X - x, Y - y); } if (OLED_IsInAngle(y, x, StartAngle, EndAngle)) { OLED_DrawPoint(X + y, Y + x); } if (OLED_IsInAngle(-y, -x, StartAngle, EndAngle)) { OLED_DrawPoint(X - y, Y - x); } if (IsFilled) // 指定圆弧填充 { /*遍历起始点Y坐标*/ for (j = -y; j < y; j++) { /*在填充圆的每个点时，判断指定点是否在指定角度内，在，则画点，不在，则不做处理*/ if (OLED_IsInAngle(0, j, StartAngle, EndAngle)) { OLED_DrawPoint(X, Y + j); } } } while (x < y) // 遍历X轴的每个点 { x++; if (d < 0) // 下一个点在当前点东方 { d += 2 * x + 1; } else // 下一个点在当前点东南方 { y--; d += 2 * (x - y) + 1; } /*在画圆的每个点时，判断指定点是否在指定角度内，在，则画点，不在，则不做处理*/ if (OLED_IsInAngle(x, y, StartAngle, EndAngle)) { OLED_DrawPoint(X + x, Y + y); } if (OLED_IsInAngle(y, x, StartAngle, EndAngle)) { OLED_DrawPoint(X + y, Y + x); } if (OLED_IsInAngle(-x, -y, StartAngle, EndAngle)) { OLED_DrawPoint(X - x, Y - y); } if (OLED_IsInAngle(-y, -x, StartAngle, EndAngle)) { OLED_DrawPoint(X - y, Y - x); } if (OLED_IsInAngle(x, -y, StartAngle, EndAngle)) { OLED_DrawPoint(X + x, Y - y); } if (OLED_IsInAngle(y, -x, StartAngle, EndAngle)) { OLED_DrawPoint(X + y, Y - x); } if (OLED_IsInAngle(-x, y, StartAngle, EndAngle)) { OLED_DrawPoint(X - x, Y + y); } if (OLED_IsInAngle(-y, x, StartAngle, EndAngle)) { OLED_DrawPoint(X - y, Y + x); } if (IsFilled) // 指定圆弧填充 { /*遍历中间部分*/ for (j = -y; j < y; j++) { /*在填充圆的每个点时，判断指定点是否在指定角度内，在，则画点，不在，则不做处理*/ if (OLED_IsInAngle(x, j, StartAngle, EndAngle)) { OLED_DrawPoint(X + x, Y + j); } if (OLED_IsInAngle(-x, j, StartAngle, EndAngle)) { OLED_DrawPoint(X - x, Y + j); } } /*遍历两侧部分*/ for (j = -x; j < x; j++) { /*在填充圆的每个点时，判断指定点是否在指定角度内，在，则画点，不在，则不做处理*/ if (OLED_IsInAngle(-y, j, StartAngle, EndAngle)) { OLED_DrawPoint(X - y, Y + j); } if (OLED_IsInAngle(y, j, StartAngle, EndAngle)) { OLED_DrawPoint(X + y, Y + j); } } } } } /*********************功能函数*/ /*****************江协科技|版权所有****************/ /*****************jiangxiekeji.com*****************/ 推荐阅读高性价比和便宜的VPS/云服务器推荐: https://blog.zeruns.com/archives/383.html做了个三相电量采集器开源出来，可以方便监测家里用电情况：https://blog.zeruns.com/archives/771.html我的世界开服教程：https://blog.zeruns.com/tag/mc/幻兽帕鲁开服教程：https://blog.zeruns.com/tag/PalWorld/睿登RD6012P数控可调电源简单开箱评测，60V 12A数控直流电源：https://blog.zeruns.com/archives/740.html拓竹P1SC 3D打印机开箱体验：https://blog.zeruns.com/archives/770.html不同品牌和种类的电容与电感实测对比（D值、Q值、ESR、X）：https://blog.zeruns.com/archives/765.html