u8g2图像库移植到stm32（oled为1309，但是用的1306的驱动可以显示）

knaicooo

已于 2023-05-14 20:38:26 修改

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分类专栏： stm32学习历程文章标签： stm32 单片机嵌入式硬件

于 2023-05-08 00:09:03 首次发布

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参考文章：

1. u8g2移植教程：

STM32移植U8g2图形库——玩转OLED显示_u8g2库的使用_码农爱学习的博客-优快云博客

2. us级延迟实现：

STM32CubeIDE如何实现HAL库微秒Us延迟（HAL_Us_Delay)_hal delay us-优快云博客

本次的实验硬件为：

STM32：型号为最常见的STM32L431RCT6
OLED：128x64，GPIO仿的IIC接口（如果是SPI接口，文中也有对应的修改介绍）

0 工程配置cubemx

GPIO：仿I2C用，本实验中PB6仿SCL,PB7仿SDA
TIM: 定时器，生成us级别的延时用

GPIO的配置无特殊处理，默认参数即可

tim6的配置参考文章2，注意修改两处参数，查阅数据手册，发现TIM6在APB1总线上，而APB1时钟为32HZ，所以修改两处参数为32-1=31和1。

其余部分常规设置，详情参考文章末尾视频。

1 U8g2简介

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：GitHub - olikraus/u8g2: U8glib library for monochrome displays, version 2

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：

u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_1
u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_2
u8g2_Setup_ssd1306_128x64_noname_f
u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_1
u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_2
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：

1：128字节
2：256字节
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

注意，该初始化部分由cubemx自动生成，我们只需要在main.h文件中，添加几个define。

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HAL_Delay_us
为U8g2提供IIC接口的高低电平调用:
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
        HAL_Delay(1);
        break;
    case U8X8_MSG_DELAY_I2C: // arg_int is the I2C speed in 100KHz, e.g. 4 = 400 KHz
        HAL_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) 
		{
			HAL_GPIO_WritePin(IIC_GPIO_Port, GPIO_PIN_6,GPIO_PIN_SET);
		}
		else if(arg_int == 0)
		{
			HAL_GPIO_WritePin(IIC_GPIO_Port, GPIO_PIN_6,GPIO_PIN_RESET);  
		}  
        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) 
		{
			HAL_GPIO_WritePin(IIC_GPIO_Port, GPIO_PIN_7,GPIO_PIN_SET);
		}
		else if(arg_int == 0)
		{
			HAL_GPIO_WritePin(IIC_GPIO_Port, GPIO_PIN_7,GPIO_PIN_RESET);
		} 
        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;
}

注意：其中的HAL_Delay_us非HAL库自带函数，需要采用定时器自己编写该函数，在tim.c文件中，加入如下代码：

void HAL_Delay_us(uint16_t us)
{
    uint16_t delay = 0xffff-us-5;		//???????,????65535????1us	
    										
    HAL_TIM_Base_Start(&htim6);  	    //?????
    __HAL_TIM_SetCounter(&htim6,delay);	//?????
    while(delay<0xffff-5)
    {
        delay = __HAL_TIM_GetCounter(&htim6); 
    }
    HAL_TIM_Base_Stop(&htim6);
}

并在tim.h中声明。

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：

u8g2：传入的U8g2结构体
U8G2_R0：默认使用U8G2_R0即可（用于配置屏幕是否要旋转）
u8x8_byte_sw_i2c：使用软件IIC驱动，该函数由U8g2源码提供
u8x8_gpio_and_delay：就是上面我们写的配置函数

在main.c中加入以下代码：

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);

完成对oled的初始化。

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");

    u8g2_SendBuffer(u8g2);
}

2.3 源码加入到MDK编译

1. 在cubemx生成的工程文件夹中，新建一个文件夹名为u8g2，并将之前精简过的csrc中的所有文件拷贝进来。

2. 在keil中加入该文件夹和全部文件：

3. 将include path中包含u8g2的路径

4. main.c文件中#include “u8g2.h”

5. main()函数中结构体一个对象：

6. 调用draw（）测试程序

完整main函数如下：

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2023 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "tim.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "u8g2.h"
/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */

/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
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
        HAL_Delay(1);
        break;
    case U8X8_MSG_DELAY_I2C: // arg_int is the I2C speed in 100KHz, e.g. 4 = 400 KHz
        HAL_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) 
		{
			HAL_GPIO_WritePin(IIC_GPIO_Port, GPIO_PIN_6,GPIO_PIN_SET);
		}
		else if(arg_int == 0)
		{
			HAL_GPIO_WritePin(IIC_GPIO_Port, GPIO_PIN_6,GPIO_PIN_RESET);  
		}  
        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) 
		{
			HAL_GPIO_WritePin(IIC_GPIO_Port, GPIO_PIN_7,GPIO_PIN_SET);
		}
		else if(arg_int == 0)
		{
			HAL_GPIO_WritePin(IIC_GPIO_Port, GPIO_PIN_7,GPIO_PIN_RESET);
		} 
        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;
}


void draw(u8g2_t *u8g2)
{
    u8g2_SetFontMode(u8g2, 1); /*??????*/
    u8g2_SetFontDirection(u8g2, 0); /*??????*/
    u8g2_SetFont(u8g2, u8g2_font_inb24_mf); /*????*/
    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");
		
		u8g2_SendBuffer(u8g2);
}

/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
	u8g2_t u8g2;
  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM6_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	u8g2_Setup_ssd1306_i2c_128x64_noname_f(&u8g2, U8G2_R0, u8x8_byte_sw_i2c, u8x8_gpio_and_delay);  // ??? u8g2 ???
	u8g2_InitDisplay(&u8g2); // ??????????????,??????,?????????
	u8g2_SetPowerSave(&u8g2, 0); // ?????
	u8g2_ClearBuffer(&u8g2);
	
	draw(&u8g2);

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** Configure the main internal regulator output voltage
  */
  if (HAL_PWREx_ControlVoltageScaling(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 1;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 8;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV7;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = RCC_PLLQ_DIV2;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLR = RCC_PLLR_DIV2;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

完整流程视频：

u8g2_1306_哔哩哔哩_bilibili