第31讲：实战——SPI屏驱动快速试错、点亮屏幕-尧图网络科技

CSDN专栏：

嵌入式程序开发实战
嵌入式双范式AI编程
嵌入式开发必掌握
嵌入式求职面试技术资料

第31讲：实战——SPI屏驱动快速试错、点亮屏幕

一、SPI屏幕驱动基础

SPI屏幕是嵌入式常见的显示设备，驱动屏幕需要正确配置SPI、理解屏幕控制命令、实现绘图功能。

1.1 常见SPI屏幕

小尺寸屏幕：

0.96寸 OLED（SSD1306）：128x64
1.3寸 OLED（SH1106）：128x64
1.8寸 TFT（ST7735）：128x160
2.4寸 TFT（ILI9341）：240x320

SPI接口：

SCK：时钟
MOSI：主出从入（数据）
MISO：主入从出（可选）
CS：片选
DC：数据/命令选择
RST：复位

1.2 驱动要点

SPI配置：

模式：主机模式
时钟极性/相位：根据屏幕芯片确定
速率：通常10-40MHz
数据位：8位

控制命令：

初始化序列：配置屏幕参数
写命令：发送控制命令
写数据：发送显示数据
刷新：更新显示

二、OLED屏幕驱动（SSD1306）

2.1 快速试错流程

第一步：AI生成初始驱动

Prompt：

生成STM32F103 SSD1306 OLED驱动： - SPI1：PA5(SCK)、PA7(MOSI) - CS：PA4 - DC：PA6 - RST：PB0 - 屏幕：0.96寸，128x64 - 使用HAL库

AI生成：

#include"stm32f1xx_hal.h"#defineSSD1306_WIDTH128#defineSSD1306_HEIGHT64SPI_HandleTypeDef hspi1;voidSSD1306_Init(void);voidSSD1306_WriteCommand(uint8_tcmd);voidSSD1306_WriteData(uint8_t*data,uint16_tlen);voidSSD1306_Fill(uint8_tcolor);voidSSD1306_Update(void);// CS控制#defineSSD1306_CS_LOW()HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_4,GPIO_PIN_RESET)#defineSSD1306_CS_HIGH()HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_4,GPIO_PIN_SET)// DC控制#defineSSD1306_DC_LOW()HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_6,GPIO_PIN_RESET)// 命令#defineSSD1306_DC_HIGH()HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_6,GPIO_PIN_SET)// 数据// RST控制#defineSSD1306_RST_LOW()HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_RESET)#defineSSD1306_RST_HIGH()HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_SET)voidSPI1_Init(void){hspi1.Instance=SPI1;hspi1.Init.Mode=SPI_MODE_MASTER;hspi1.Init.Direction=SPI_DIRECTION_2LINES;hspi1.Init.DataSize=SPI_DATASIZE_8BIT;hspi1.Init.CLKPolarity=SPI_POLARITY_LOW;hspi1.Init.CLKPhase=SPI_PHASE_1EDGE;hspi1.Init.NSS=SPI_NSS_SOFT;hspi1.Init.BaudRatePrescaler=SPI_BAUDRATEPRESCALER_4;hspi1.Init.FirstBit=SPI_FIRSTBIT_MSB;HAL_SPI_Init(&hspi1);}voidSSD1306_WriteCommand(uint8_tcmd){SSD1306_CS_LOW();SSD1306_DC_LOW();// 命令模式HAL_SPI_Transmit(&hspi1,&cmd,1,100);SSD1306_CS_HIGH();}voidSSD1306_WriteData(uint8_t*data,uint16_tlen){SSD1306_CS_LOW();SSD1306_DC_HIGH();// 数据模式HAL_SPI_Transmit(&hspi1,data,len,100);SSD1306_CS_HIGH();}voidSSD1306_Init(void){// 复位SSD1306_RST_LOW();HAL_Delay(10);SSD1306_RST_HIGH();HAL_Delay(10);// 初始化序列SSD1306_WriteCommand(0xAE);// 关闭显示SSD1306_WriteCommand(0xD5);// 设置时钟分频SSD1306_WriteCommand(0x80);SSD1306_WriteCommand(0xA8);// 设置多路复用率SSD1306_WriteCommand(0x3F);SSD1306_WriteCommand(0xD3);// 设置显示偏移SSD1306_WriteCommand(0x00);SSD1306_WriteCommand(0x40);// 设置起始行SSD1306_WriteCommand(0x8D);// 电荷泵设置SSD1306_WriteCommand(0x14);SSD1306_WriteCommand(0x20);// 内存地址模式SSD1306_WriteCommand(0x00);// 水平寻址模式SSD1306_WriteCommand(0xA1);// 段重映射SSD1306_WriteCommand(0xC8);// COM输出扫描方向SSD1306_WriteCommand(0xDA);// COM引脚配置SSD1306_WriteCommand(0x12);SSD1306_WriteCommand(0x81);// 对比度控制SSD1306_WriteCommand(0xCF);SSD1306_WriteCommand(0xD9);// 预充电周期SSD1306_WriteCommand(0xF1);SSD1306_WriteCommand(0xDB);// VCOMH电压SSD1306_WriteCommand(0x40);SSD1306_WriteCommand(0xA4);// 全屏点亮关闭SSD1306_WriteCommand(0xA6);// 正常显示SSD1306_WriteCommand(0xAF);// 开启显示}staticuint8_tSSD1306_Buffer[SSD1306_WIDTH*SSD1306_HEIGHT/8];voidSSD1306_Fill(uint8_tcolor){memset(SSD1306_Buffer,color?0xFF:0x00,sizeof(SSD1306_Buffer));}voidSSD1306_Update(void){for(uint8_tpage=0;page<8;page++){SSD1306_WriteCommand(0xB0+page);SSD1306_WriteCommand(0x00);SSD1306_WriteCommand(0x10);SSD1306_WriteData(&SSD1306_Buffer[page*SSD1306_WIDTH],SSD1306_WIDTH);}}

第二步：测试验证

intmain(void){HAL_Init();SystemClock_Config();SPI1_Init();SSD1306_Init();// 清屏SSD1306_Fill(0);SSD1306_Update();// 全白SSD1306_Fill(1);SSD1306_Update();while(1);}

第三步：迭代修正

如果屏幕不亮，添加调试：

voidSSD1306_Debug(void){printf("SSD1306 Debug:\r\n");printf("SPI CR1: 0x%04X\r\n",SPI1->CR1);printf("GPIOA CRL: 0x%08X\r\n",GPIOA->CRL);printf("GPIOB CRL: 0x%08X\r\n",GPIOB->CRL);}

三、TFT屏幕驱动（ST7735）

3.1 ST7735驱动

Prompt：

生成STM32F103 ST7735 TFT驱动： - SPI1：PA5(SCK)、PA7(MOSI) - CS：PA4 - DC：PA6 - RST：PB0 - 屏幕：1.8寸，128x160 - 使用HAL库

AI生成核心代码：

#defineST7735_WIDTH128#defineST7735_HEIGHT160voidST7735_WriteCommand(uint8_tcmd){ST7735_CS_LOW();ST7735_DC_LOW();HAL_SPI_Transmit(&hspi1,&cmd,1,100);ST7735_CS_HIGH();}voidST7735_WriteData(uint8_tdata){ST7735_CS_LOW();ST7735_DC_HIGH();HAL_SPI_Transmit(&hspi1,&data,1,100);ST7735_CS_HIGH();}voidST7735_SetWindow(uint8_tx0,uint8_ty0,uint8_tx1,uint8_ty1){ST7735_WriteCommand(0x2A);// 列地址设置ST7735_WriteData(0x00);ST7735_WriteData(x0);ST7735_WriteData(0x00);ST7735_WriteData(x1);ST7735_WriteCommand(0x2B);// 行地址设置ST7735_WriteData(0x00);ST7735_WriteData(y0);ST7735_WriteData(0x00);ST7735_WriteData(y1);ST7735_WriteCommand(0x2C);// 写内存}voidST7735_DrawPixel(uint8_tx,uint8_ty,uint16_tcolor){ST7735_SetWindow(x,y,x,y);uint8_tdata[2];data[0]=color>>8;data[1]=color&0xFF;ST7735_CS_LOW();ST7735_DC_HIGH();HAL_SPI_Transmit(&hspi1,data,2,100);ST7735_CS_HIGH();}voidST7735_FillColor(uint16_tcolor){ST7735_SetWindow(0,0,ST7735_WIDTH-1,ST7735_HEIGHT-1);uint8_tdata[2];data[0]=color>>8;data[1]=color&0xFF;ST7735_CS_LOW();ST7735_DC_HIGH();for(uint16_ti=0;i<ST7735_WIDTH*ST7735_HEIGHT;i++){HAL_SPI_Transmit(&hspi1,data,2,100);}ST7735_CS_HIGH();}

四、绘图功能实现

4.1 基础绘图函数

画线：

voidSSD1306_DrawLine(uint8_tx0,uint8_ty0,uint8_tx1,uint8_ty1){int16_tdx=abs(x1-x0);int16_tdy=abs(y1-y0);int16_tsx=(x0<x1)?1:-1;int16_tsy=(y0<y1)?1:-1;int16_terr=dx-dy;while(1){SSD1306_DrawPixel(x0,y0,1);if(x0==x1&&y0==y1)break;int16_te2=2*err;if(e2>-dy){err-=dy;x0+=sx;}if(e2<dx){err+=dx;y0+=sy;}}}

画矩形：

voidSSD1306_DrawRect(uint8_tx,uint8_ty,uint8_tw,uint8_th){SSD1306_DrawLine(x,y,x+w-1,y);SSD1306_DrawLine(x,y+h-1,x+w-1,y+h-1);SSD1306_DrawLine(x,y,x,y+h-1);SSD1306_DrawLine(x+w-1,y,x+w-1,y+h-1);}

画圆：

voidSSD1306_DrawCircle(uint8_tx0,uint8_ty0,uint8_tr){int16_tf=1-r;int16_tddF_x=1;int16_tddF_y=-2*r;int16_tx=0;int16_ty=r;SSD1306_DrawPixel(x0,y0+r,1);SSD1306_DrawPixel(x0,y0-r,1);SSD1306_DrawPixel(x0+r,y0,1);SSD1306_DrawPixel(x0-r,y0,1);while(x<y){if(f>=0){y--;ddF_y+=2;f+=ddF_y;}x++;ddF_x+=2;f+=ddF_x;SSD1306_DrawPixel(x0+x,y0+y,1);SSD1306_DrawPixel(x0-x,y0+y,1);SSD1306_DrawPixel(x0+x,y0-y,1);SSD1306_DrawPixel(x0-x,y0-y,1);SSD1306_DrawPixel(x0+y,y0+x,1);SSD1306_DrawPixel(x0-y,y0+x,1);SSD1306_DrawPixel(x0+y,y0-x,1);SSD1306_DrawPixel(x0-y,y0-x,1);}}

4.2 显示文字

ASCII字符显示：

// 5x7字体constuint8_tfont5x7[]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,// 空格0x00,0x00,0x5F,0x00,0x00,// !// ... 字体数据};voidSSD1306_DrawChar(uint8_tx,uint8_ty,charc){for(uint8_ti=0;i<5;i++){uint8_tline=font5x7[(c-32)*5+i];for(uint8_tj=0;j<7;j++){if(line&(1<<j)){SSD1306_DrawPixel(x+i,y+j,1);}}}}voidSSD1306_DrawString(uint8_tx,uint8_ty,char*str){while(*str){SSD1306_DrawChar(x,y,*str);x+=6;str++;}}

五、常见问题与解决

5.1 屏幕不亮

原因：

1. SPI配置错误 2. 初始化序列错误 3. 引脚配置错误 4. 复位时序错误

解决：

// 验证SPI配置voidSPI_Debug(void){printf("SPI Configuration:\r\n");printf("Mode: %d\r\n",hspi1.Init.Mode);printf("BaudRate: %d\r\n",hspi1.Init.BaudRatePrescaler);printf("CLKPolarity: %d\r\n",hspi1.Init.CLKPolarity);printf("CLKPhase: %d\r\n",hspi1.Init.CLKPhase);}

5.2 显示异常

原因：

1. 内存地址模式错误 2. 扫描方向错误 3. 颜色格式错误

解决：

// 调整内存地址模式SSD1306_WriteCommand(0x20);// 内存地址模式SSD1306_WriteCommand(0x00);// 水平寻址模式// 调整扫描方向SSD1306_WriteCommand(0xA1);// 段重映射SSD1306_WriteCommand(0xC8);// COM输出扫描方向