RT-Thread-基于RT-Thread与STM32L4的单色图形库u8g2与OLED应用笔记RT-Thread问答社区

基于RT-Thread与STM32L4的单色图形库u8g2与OLED应用笔记

发布于 2021-05-20 23:14:27 浏览：3818 订阅该版

[tocm]

# 1 前言
本文主要描述了基于【[ART-Pi LoRa开发套件](http://wsn.lierda.com/index.php/Home/product/detail/id/113.html)】LSD4RF-TEST2002[STM32L4]硬件平台与RT-Thread Studio软件平台，如何使用单色图形库u8g2软件包驱动1.3英寸OLED屏幕，并实现oled屏动态rtc时间显示。
详细示例代码可查看[sdk-bsp-stm32l476-lsd4rf-test2002-v2\\projects\\oled_sh1106_u8g2](https://gitee.com/forest-rain/sdk-bsp-stm32l476-lsd4rf-test2002/tree/master/projects/oled_sh1106_u8g2)。
本文主要包含如下内容:
   - u8g2单色图形库与oled知识简介
   - OLED驱动移植
   - U8G2显示时钟应用示例
## 1.1 准备工作

- 硬件开发平台
   - [ART-Pi LoRa开发套件](http://wsn.lierda.com/index.php/Home/product/detail/id/113.html)
      - RF评估板(LSD4RF-TEST2002 V2[STM32L4] ) 的J5位号 + OLED屏幕扩展板（LSD4RF-TEST200B V3）
- 软件开发平台
   - [RT-Thread Studio 2.1.0版本](https://www.rt-thread.org/page/studio.html)
   - RF评估板(LSD4RF-TEST2002[STM32L4])开发板资源包
      - sdk-bsp-stm32l476-lsd4rf-test2002-v2
## 1.2 背景知识
### 1.2.1 U8G2单色图形库简介
u8g2 是目前 Arduino 平台上使用最广泛的单色图形库（单色屏驱动）之一,u8g2具有如下主要特色：
- u8g2 库平台支持性好，基本上支持绝大部分 Arduino 开发板；
- U8g2 支持单色 OLED 和 LCD，基本上主流的显示控制器都支持。u8g2 支持近 200 种单色屏，同样的代码可以直接运行在不同的屏幕上
- u8g2 库 API 众多，支持中文，支持不同字体。
> u8g2 githu开源仓库：[https://github.com/olikraus/u8g2](https://github.com/olikraus/u8g2)

#### 1.2.1.1 RT-Thread u8g2 单色驱动屏软件包
u8g2 单色驱动屏软件包是基于RT-Thread移植实现的u8g2单色图形库。
> - u8g2 rt-thread软件包开源仓库: [https://github.com/wuhanstudio/rt-u8g2](https://github.com/wuhanstudio/rt-u8g2)

### 1.2.2 OLED简介
OLED（Organic Light-Emitting Diode）即有机发光二极管，则可以通过有机材料的性质实现自身发光。OLED采用非常薄的有机材料图层和玻璃基板制成，当有电流通过时,有机材料会发光。

- 由于OLED自发光,不需背光源,单个像素点可独立启动等特点，OLED屏幕具备如下优点: 
   - 分辨率高，对比度高，可视角度大 
   - 厚度更轻薄
   - 反应速度快,温度范围广,制造及制程简单
   - 节省电能
- OLED主要缺点:
   - 成本较高，尺寸难以大型化(成本随尺寸几何倍数增长)
# 2 OLED 接口电路

- 硬件平台：RF评估板(LSD4RF-TEST2002 V2) 的J5位号 + OLED屏幕扩展板（LSD4RF-TEST200B V3）
- OLED屏：采用1.3英寸,驱动芯片SH1106
- 接口：IIC、RESET、DC
![image01.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20210520/955bb79e49657a735959ed55d053f738.png)

# 3 u8g2软件包使用 
基于LSD4RF-TEST2002驱动OLED屏幕，采用了u8g2软件包，IIC驱动采用RT-Thread内核的I2C设备驱动(软I2C)。完整测试示例可参考 sdk-bsp-stm32l476-lsd4rf-test2002-v2\projects\oled_sh1106_u8g2。
## 3.1 使能u8g2软件包
在“RT-Thread Settings”中，使能u8g2软件包。

- 点击“+Add”-> 搜索"u8g2" -> "+添加"
   - 或者点击“更多配置”->“软件包”-> “peripheral libraries and drivers”-> "U8G2：a monochrome graphic library"
![image02.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20210520/5af52a8c6df0789ffe3056090bf33e1a.png)

-  "U8G2：a monochrome graphic library"
   - 使能 Use hardware i2c(这里指的是使用RT Thread I2C设备(软IIC)
      - i2c device name 因为是软IIC，可以任意定义
   - 这里选择c语言版本 c-latest
![image03.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20210520/5ee6e99b50077de4244f78bb848369c7.png)

## 3.2 OLED驱动移植
### 3.2.1 使能RT-Thread IIC设备驱动
“RT-Thread Settings”->“更多配置”->“Hardware Device Config”-> 勾选 “Enable I2C BUS”。LSD4RF-TEST2002 OLED i2c设备当前默认定义使用i2c1。

![image04.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20210520/b98a5484decacec71d67e6be1405b46c.png)

shell命令窗口输入list_device，查看i2c1设备是否正确加载
![image05.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20210520/82e4cb6194f4e2e9bc31abbe693012ef.png)

### 3.2.2 初始化u8g2_port.c OLED关联引脚
```c
修改 u8g2_port.c 如下代码
uint8_t u8x8_rt_gpio_and_delay(u8x8_t *u8x8, uint8_t msg, uint8_t arg_int, void *arg_ptr)
{
    //....
    case U8X8_MSG_GPIO_AND_DELAY_INIT:  
        rt_pin_mode(u8x8->pins[U8X8_PIN_RESET],PIN_MODE_OUTPUT);
        rt_pin_mode(u8x8->pins[U8X8_PIN_DC],PIN_MODE_OUTPUT);

rt_pin_write(u8x8->pins[U8X8_PIN_RESET],1);
        rt_pin_write(u8x8->pins[U8X8_PIN_DC],0); 
    break
}
```
### 3.2.3 初始化u8g2与功能测试
```c
#define OLED_PIN_RESET GET_PIN(D,12)
#define OLED_PIN_DC    GET_PIN(D,11)

int u8g2_oled_sh1106_init(void)
{
    // Initialization
    u8g2_Setup_sh1106_i2c_128x64_noname_f(&u8g2, U8G2_R0, u8x8_byte_rt_hw_i2c, u8x8_rt_gpio_and_delay);

u8x8_SetPin(u8g2_GetU8x8(&u8g2), U8X8_PIN_RESET, OLED_PIN_RESET);
    u8x8_SetPin(u8g2_GetU8x8(&u8g2), U8X8_PIN_DC, OLED_PIN_DC);

u8g2_InitDisplay(&u8g2);
    u8g2_SetPowerSave(&u8g2, 0);

/* Test U8G2 OLED function */

/* full buffer example, setup procedure ends in _f */
    u8g2_ClearBuffer(&u8g2);
    u8g2_SetFont(&u8g2, u8g2_font_logisoso16_tf);
    u8g2_DrawStr(&u8g2, 25, 42, "Loading...");
    u8g2_SendBuffer(&u8g2);

rt_thread_mdelay(500);

/* full buffer example, setup procedure ends in _f */
    u8g2_ClearBuffer(&u8g2);
    u8g2_SetFont(&u8g2, u8g2_font_ncenB08_tr);
    u8g2_DrawStr(&u8g2, 1, 18, "U8g2 on RT-Thread");
    u8g2_SendBuffer(&u8g2);

// Draw Graphics
    u8g2_SetFont(&u8g2, u8g2_font_unifont_t_symbols);
    u8g2_DrawGlyph(&u8g2, 112, 56, 0x2603 );
    u8g2_SendBuffer(&u8g2);

/* End of Test U8G2 OLED function */

return 0;
}
INIT_APP_EXPORT(u8g2_oled_sh1106_init);
```
## 3.3 u8g2显示时钟示例
如下示例实现使用u8g2提供api功能，动态更新RTC时间到OLED屏幕。

### 3.3.1 使能“软件模拟RTC”
在“RT-Thread Settings”->使能“软件模拟RTC”
![image06.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20210520/86b18b2c0da087543c0b751ea5c24539.png)

shell命令窗口

- 输入 date 命令查看当前rtc时间。
- 输入 date [year month day hour min sec]修改当前rtc时间，比如 date 2021 4 25 14 23 01

![image07.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20210520/f929c5fa8dbf177b86440aec8d70a14b.png)

### 3.3.2 添加oled实时时间显示
使用u8g2更新oled RTC实时时间示例代码如下
```c
void u8g2_oled_rtc_info_update(void)
{
    time_t now;
    int sec = 0, min = 0, hour = 0;
    int day = 0, month = 0, year = 0;

char sec_str[3];
    char min_str[3];
    char hour_str[3];
    char day_str[3];
    char mon_str[3];
    char year_str[3];
    struct tm *p;

now = time(RT_NULL);
    p=gmtime((const time_t*) &now);

year = p->tm_year + 1900;
    month = p->tm_mon + 1;
    day = p->tm_mday;
    hour = p->tm_hour;
    min = p->tm_min;
    sec = p->tm_sec;

rt_sprintf(year_str, "%02d",year % 100);
    rt_sprintf(mon_str, "%02d", month);
    rt_sprintf(day_str, "%02d", day);

rt_sprintf(hour_str, "%02d", hour);
    rt_sprintf(min_str, "%02d", min);
    rt_sprintf(sec_str, "%02d", sec);

//u8g2_ClearBuffer(&u8g2);

u8g2_SetFont(&u8g2, u8g2_font_6x10_tr);
    u8g2_DrawStr(&u8g2, 20, 35, year_str);
    u8g2_DrawStr(&u8g2, 30,35,"-");
    u8g2_DrawStr(&u8g2, 35, 35, mon_str);
    u8g2_DrawStr(&u8g2, 45,35,"-");
    u8g2_DrawStr(&u8g2, 50, 35, day_str);
    u8g2_DrawStr(&u8g2, 60,35," ");

u8g2_DrawStr(&u8g2, 73, 35, hour_str);
    u8g2_DrawStr(&u8g2, 83,35,":");
    u8g2_DrawStr(&u8g2, 88, 35, min_str);
    u8g2_DrawStr(&u8g2, 98,35,":");
    u8g2_DrawStr(&u8g2, 103, 35, sec_str);
    u8g2_SendBuffer(&u8g2);
}

void oled_update_thread_entry(void *parameter)
{
    while(1)
    {
        u8g2_oled_rtc_info_update();
        rt_thread_mdelay(1000);
    }
}
```
基于RF评估板(LSD4RF-TEST2002[STM32L4]）实际运行效果如下
![08_oled_sh1106_u8g2_demo_rtc.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20210520/ed778b5beb6989d1c06e9d486b01e29c.png)

# 4 参考
- [ART-Pi LoRa开发套件](http://wsn.lierda.com/index.php/Home/product/detail/id/113.html)
- u8g2 rt-thread软件包
   - [https://github.com/wuhanstudio/rt-u8g2](https://github.com/wuhanstudio/rt-u8g2)
- u8g2 github开源仓库
   - [https://github.com/olikraus/u8g2](https://github.com/olikraus/u8g2)