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tianwu
| 来自广东
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问题由来
前两天有网友留言，能否做一个显示波形的实例，之前也有人提过类似问题，那么今天我们就来安排一下。
问题分析
我们在网上经常能看到一些大佬用0.96寸OLED制作的迷你示波器。
制作这个mini示波器，界面中的曲线绘制是一个难点。
小哈哥的主要工作是做上位机VC++开发的，由于要做谱图显示，所以也用到了曲线的绘制，下图中就是使用VC++进行曲线绘制的部分代码，我们可以看出，曲线是由一系列首尾相连的直线组成，所以要想绘制曲线，首先要实现移动到线条起点的函数MoveTo，以及实现画线的函数LineTo。
因为直线（其实说成线段更好）是由多个点组成，所以我们要实现画线的函数，只要实现画点的函数即可，然后在计算出来的位置依次画点，即可实现直线的绘制。
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实现目标
- 实现画点函数
- 封装画点函数，进而实现画线函数
- 绘制一个三角形
显示原理
OLED的核心驱动芯片是SSD1306，单片机与SSD1306通信，SSD1306再驱动OLED点亮对应的OLED像素点。
要想实现绘制三角形，我们就要先实现画点和绘制直线的函数，在这之前，我们先了解一下OLED的显示原理。
OLED的构造
OLED由128*64个像素组成，64行和128列。
图中每个晶格表示一位图像数据，这些像素点对应SSD1306内部的一个GDDRAM数据内存，它有128*8字节，即128*64bit，每一个位对应一个像素点。
其中，每8行组成一个PAGE，该OLED一共分为8个PAGE（PAGE0~PAGE7）。
我们控制显示的内容，只需要控制SSD1306的内部GDDRAM即可。下面是封装的刷新GDDRAM的函数，其中 unsigned char OLED_GRAM[128][8]; 中缓存的就是待显示的内容，我们先将要显示的内容赋值给这个数组，然后将这个数组整体写入GDDRAM即可，如果这个数组内的数据都为0，则相当于将显示屏清屏（不显示内容）。
void OLED_Refresh_Gram(void)
{
unsigned char i,n;
for(i=0;i<8;i++)
{
OLED_WR_Byte(0xb0+i,OLED_CMD); //设置页地址（0~7）
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD); //设置显示位置—列低地址
OLED_WR_Byte(0x10,OLED_CMD); //设置显示位置—列高地址
for(n=0;n<128;n++) //写一PAGE的GDDRAM数据
{
OLED_WR_Byte(OLED_GRAM[n],1);
}
}
}
画点函数
由于 OLED_WR_Byte(OLED_GRAM[n],1); 函数一次操作一个字节，所以我们不能一次控制一个像素点，只能8个像素点一起控制；而且是垂直方向扫描控制；如下图所示。因此垂直方向坐标可选为0~7；(8*8=64)；水平方向可选坐标0~127。
我们封装的画点函数，即随便给一个点的坐标(x,y)，我们要计算出，这个像素点所属的PAGE，然后看控制的是这列8个像素（对应一个字节数据）中的哪一个（对应1 bit数据）。
void OLED_DrawDot(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char t)
{
unsigned char pos,bx,temp=0;
// 此OLED的分辨率为128*64，横坐标大于127，纵坐标大于63，则参数非法
if(x>127||y>63) return;
// 因为此OLED是按页显示，每页8个像素，所以/8用于计算待显示的点在哪页中
pos=(y)/8;
// 一列中有8个像素，所以计算一下待显示的点，在当前列中的第几个点
bx=y%8;
// 移位，让temp的第bx位为1
temp=1<<(bx);
if(t)
OLED_GRAM[x][pos]|=temp; //第bx位，置1，其他位值不变
else
OLED_GRAM[x][pos]&=~temp; //第bx位，置0，其他位值不变
// 刷新整个液晶屏
OLED_Refresh_Gram();
}
参数说明：
- x：显示的横坐标，即一行128个像素中的哪一个像素点
- y：显示的纵坐标，即一列64个像素中的哪一个像素点
- t：0表示该像素不显示，1表示该像素显示
画线函数
画点的函数我们已经实现了，那么要想画一条直线，我们就要计算出直线上都有哪些点，将直线上的点依次用画点函数绘制出来，即完成了直线的绘制。
那怎么来求得直线上的任意点的坐标呢？如下图所示，一般绘制一个直线都会给两个已知点(x1,y1)，(x2,y2)，有了这两个点的坐标，我们就可以求出这条直线的斜率，然后根据这个斜率和横轴的范围(x1,x2)，依次代入直线方程，即可求出所有直线上的点的坐标。
我们举个栗子，加深一下理解：
如果(x1=32,y1=48)，(x2=96,y2=16)，那么：
曲线斜率：K =（16-48）/（96-32）= -0.5==>该曲线上任意点坐标关系为：y = 48+K*(x – 32)
如果x=64， 因为 K=-0.5，所以 y=48-0.5*(64-32)=32 。
所以，（x=64,y=32）。
利用斜率法，我们封装画线函数如下：
void OLED_DrawLine(unsigned int x1, unsigned int y1, unsigned int x2,unsigned int y2)
{
unsigned int t;
int offset_x,offset_y;
int incx,incy,uRow,uCol;
float K = 0.0f;
offset_x=x2-x1;
offset_y=y2-y1;
uRow=x1;
uCol=y1;
if(offset_x>0)
incx=1;
else if(offset_x==0)
incx=0; //垂直线
else
{
incx=-1;
offset_x=-offset_x;
}
if(offset_y>0)
incy=1;
else if(offset_y==0)
incy=0; //水平线
else
{
incy=-1;
offset_y=-offset_y;
}
if(incx==0)
{
for(t=0;t<=offset_y+1;t++ )
{
OLED_DrawDot(uRow,uCol+t*incy,1);
}
}
else if(incy==0)
{
for(t=0;t<=offset_x+1;t++ )
{
OLED_DrawDot(uRow+t*incx,uCol,1);
}
}
else
{
K = (float)(((float)y2-(float)y1)*1.000/((float)x2-(float)x1));
printf(&#34;K=%.3f\r\n&#34;,K);
for(t=0;t<=offset_x+1;t++ )
{
printf(&#34;X=%d,Y=%d\r\n&#34;,uRow+t,(u8)(uCol+t*K));
OLED_DrawDot(uRow+t,(u8)(uCol+t*K),1);
}
}
}
注意：因为水平线和垂直线比较特殊，所以上面函数中对这两种情况进行了单独的绘制，没有使用斜率法计算直线上的坐标。
结果展示
我们按如下坐标绘制一个三角形：
有了画线函数，我们只要将上面三个点的坐标依次代入画线函数即可，绘制三角形的代码具体如下所示：
OLED_DrawLine(32, 48, 96,16);
OLED_DrawLine(96, 16, 96,48);
OLED_DrawLine(96, 48, 32,48);
编译代码生成结果如下：
双十一福利
上面的板子使用的是综合实例《基于手势控制的吸油烟机》的PCB板（暂时尚未完成，全部验证完毕会开源）。
电路图我已经分享到小哈哥的知识星球中，接下来一个月的分享就围绕着这个板子开展，有想一起玩起来的，可以加入小哈哥的知识星球，我们一起同行。星球内会定期组织一些DIY内容，一起陪伴学习。
有了今天的知识点，其他任何图形、曲线，只要能计算出曲线经过的坐标点，那么就都可以绘制出来。
各位可以试着画一个时钟，看看自己是否能够完成。
不过这个Demo还有很多需要优化的地方，比如目前每画一个点就刷新了一下整个GDDRAM，很费时间，再一个，这里使用软件模拟的SPI总线，速度也没有硬件自带的SPI总线通信速度快，所以大家感兴趣的话，自己可以继续完善一下哈。
另外这个OLED的使用还有很多细节没有交代，比如初始化的时候这些命令的含义是什么呢？
OLED_WR_Byte(0x20,OLED_CMD); //-Set Page Addressing Mode (0x00/0x01/0x02) // 设置内存寻址，模式
OLED_WR_Byte(0x02,OLED_CMD); //页地址模式 // [1:0]，00：垂直地址模式，01：水平地址模式，10：页地址模式
要说的还有很多，大家可以自行看看，如果有必要，小哈哥以后可以分享一下，总之，我们拿到一个新的模块、芯片，第一步先想办法用起来，细节可以稍后再考虑。
今天的文章内容到这里就结束了，希望对你有帮助，我们下一期见。
参考阅读
STM32驱动0.96寸OLED液晶屏
OLED液晶屏如何显示中文呢？
那位同学需要的：STM32驱动四针OLED，来了
OLED显示图片的技能，你Get了吗？
原作者：嵌入式从0到1
原出处：嵌入式从0到1
原文链接：让数据显示更直观——OLED曲线显示 版权声明：本文来源网络，免费传达知识，版权归原作者所有。如涉及作品版权问题，请联系我进行删除 |
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