OLED-дисплей (Troyka-модуль)
OLED-дисплей пригодится для отображения показаний сенсоров и модулей в виде текста, графиков и диаграмм.
Видеообзор
Примеры для Arduino
Схема устройства
Подключите дисплей к Arduino Uno к пинам шины I²C — SDA и SCL .
Для быстрой сборки используйте Troyka Shield. 
С Troyka Slot Shield провода не понадобятся вовсе.
Для упрощения работы с OLED-дисплеем скачайте и установите библиотеку TroykaOLED.
Библиотека подходит для всех платформ Arduino — как с AVR-контроллерами, так и с ARM.
Вывод текста
Для вывода первой программы приветствия, воспользуйтесь кодом вроде этого:
Вывод кириллицы
Для вывода кириллицы используйте соответствующий шрифт с поддержкой русского языка.
В зависимости от версии операционной системы, среды программирования и даже сохранён ли был скетч — может использоваться разная кодировка. Если вместо кириллический символов вы видите не читаемый текст — попробуйте изменить кодировку функцией setCoding .
Вывод геометрических фигур
Методы библиотеки также позволяют выводить геометрические фигуры.
Вывод встроенных изображений
Вывод собственных изображений
Для начала подготовьте картинку для вывода её на экран — преобразуйте в массив чисел. Для этого понадобится графический редактор GIMP и программа для создание массива символов из изображения LCDAssistant.
Подготовка изображения
Высота картинки должна быть кратна восьми.
Повторимся ещё раз, каждый символ в массиве это байт, в котором храниться информация о том, какие пиксели (биты) закрашивать в данном байте. И так по очереди все байты на каждой странице.
Код программы
Примеры для Espruino
Схема устройства
Подключите дисплей к Iskra JS к пинам шины I²C — SDA и SCL .
Для быстрой сборки используйте Troyka Shield. 
С Troyka Slot Shield провода не понадобятся вовсе. 
Вывод текста
Для вывода первой программы приветствия, воспользуйтесь скриптом вроде этого:
Вывод геометрических фигур
Методы библиотеки также позволяют выводить геометрические фигуры.
Примеры для WiFi Slot
Схема устройства
Подключите дисплей к платформе WiFi Slot к пинам шины I²C — SDA и SCL . Для этого установите модуль в соответствующий слот.
Платформа WiFi Slot программируется двумя способами:
Соответственно после настройки платформы выберите код из примера Arduino или код для JavaScript.
Элементы платы
OLED-дисплей
Дисплей модуля выполнен по технологии OLED с разрешением 128×64. Методика OLED (organic light-emitting diode) — это матрица точек, где каждый пиксель является отдельным светодиодом. Благодаря таким светящимся пикселям — OLED-дисплей обладает высокой контратсностью, углом обзора более 160° и не нуждается в подсветке.
Пользовательские кнопки
На модуле по бокам расположены две тактовых кнопки S1 и S2 .
Пока кнопка отпущена — на сигнальном пине S присутствует логическая единица, а при нажатии на кнопку — логический ноль.
Troyka-контакты
На модуле выведено две пары Troyka-контактов.
Смена адреса модуля
Иногда в проекте необходимо использовать несколько дисплеев. Для смена адреса капните каплей припоя на отведённую контактную площадку на обратной стороне модуля. После чего адрес дисплея сменится с 0x3C на 0x3D . 
Понижающий регулятор напряжения
Линейный понижающий регулятор напряжения NCP582 с выходом 3,3 вольта, обеспечивает питание дисплейного модуля. Максимальный выходной ток составляет 150 мА.
На плате так же присутствует необходимая обвязка для сопряжения устройств с разными питающими напряжениями.
В нашем случае это может быть управляющая плата Arduino с 5 вольтовой логикой и OLED-дисплей с 3,3 вольтовой логикой.
Как подключить OLED I2C дисплей к ARDUINO
Привет! Будучи любителем — энтузиастом электроники, я уверен, что всё что мы делаем – радиоэлектронные игрушки – самоделки, или большие проекты, все это от любопытства и лени. Любопытство стремится понять и постичь необъятное, не познанное, разобраться, как оно там работает, чего делает, как двигается. А лень изобретает, чтобы такого придумать, чтобы не вставать, не подходить, не поднимать, не запачкаться или еще чего ни будь важное.
Так как видеть информацию, это лучше, чем разбираться чего там сейчас должно произойти в нашем устройстве, или уже произошло, или происходит, мы обязательно захотим получить эту самую полезную информацию от наших микроконтроллеров, датчиков, или прочих устройств. А получать, я во всяком случае, хочу какие-либо сообщения, вроде вопросов, предупреждений, напоминаний, смайликов, звездочек, сердечек и тому подобное.
Для тех, у кого тоже возникло подобное желание, — вот краткое руководство по подключению и проверке маленьких и не дорогих дисплеев OLED.
Далее речь пойдет об одной из широко доступных для радиолюбителей моделях OLED дисплеев, управляемых чипом SSD1306, с размером экрана 0,96-дюймов и разрешением 128*64 или 128*32 точки. Эти дисплеи идеально подходят для не больших радиолюбительских конструкций и самоделок.
Шаг 1: Основные понятия
Шаг 2: Комплектующие
Шаг 3: Подключение дисплея
Шаг 4: Сканер I2C
Каждое устройство на шине I2C имеет шестнадцатеричный адрес, поменять нельзя, он вшит намертво, каждый ответственный производитель должен где-то на корпусе или в инструкции указать его. Бывают модули с переключателями и перемычками, которыми можно изменить адрес, но… если устройства дешевые, до безобразия, то производитель может и не удосужиться заниматься такой мелочью, поэтому его придется определять самостоятельно.
Всего на шине может использоваться до 127 адресов — 119 для устройств и 8 адресов служебных. Общение ведется по этим адресам. Есть главный, он же Master, а есть ведомый, он же Slave, — Мастера запрашивают, ведомые отвечают, все просто.
Поскольку на нашем OLED-дисплей используется протокол связи I2C, а адрес может быть и не указан, мы сами попробуем узнать этот самый адрес.
Это можно сделать, загрузив коротенький скетч на свою плату Arduino с подключенным OLED. НО!
Не торопитесь сразу заливать скетч в Arduino! Давайте для начала загрузим «драйвера», т.е. подключим библиотеки, а для этого сразу перейдем к «Шагу №5», а затем вернемся и продолжим.
Шаг 4: Продолжение:
Шаг 5: Загрузка и подключение библиотек
Шаг 6: Тестирование дисплея
Откройте файл Adafruit_SSD1306.h в текстовом редакторе и найдите строки:
Должно получиться так:
Если снова ошибка – необходимо проверить правильность соединений.
После окончания загрузки вы увидите тестовую анимацию на экране, это означает, что вы успешно настроили свой OLED дисплей.
Когда вы вдоволь насладитесь сей анимацией, можете переходить к следующему шагу.
Шаг 7: Пишем свое собственное сообщение
Для написания собственного сообщения, сначала создадим новый скетч в среде программирования ArduinoIDE.
В заголовке мы подключаем 4 библиотеки:
Затем пишем протокол сброса:
В VOID SETUP указываем шестнадцатеричный адрес нашего дисплея 0x3C, который мы узнали на «Шаге №4».
Затем, инициализируем дисплей и очищаем его:
Далее в VOID LOOP пишем основной код, то есть наше сообщение, которое хотим отобразить на дисплее.
Для этого описываем размер текста, цвет текста, позицию курсора, и наконец, выводим сообщение с помощью команды println:
Использование OLED дисплея совместно с Arduino
Надоело использовать символьные ЖК-дисплей в своих проектах Arduino? Что ж! Они действительно уходят в прошлое. Используйте в своих проектах современные OLED (органические светодиоды) дисплеи! Они легкие, тонкие, теоретически гибкие и дают более яркое и четкое изображение.
Модуль OLED диспля на основе драйвера SSD1306
В основе модуля лежит мощный однокристальный CMOS контроллер SSD1306. Он может общаться с микроконтроллером несколькими способами, включая I2C и SPI .
Протокол SPI, как правило, быстрее, чем I2C, но требует большего количества контактов ввода/вывода микроконтроллера. В то время как I2C требует только два контакта и может использоваться совместно с другими периферийными устройствами I2C. Это компромисс между экономией выводов и скоростью.
Благодаря универсальности контроллера SSD1306, модуль поставляется в разных размерах и цветах: например, 128×64, 128 × 32, с белыми OLED, синими OLED и двухцветными OLED. Хорошей новостью является то, что все эти дисплеи взаимозаменяемы.
Требование к источнику питания
Для работы OLED-дисплею не нужна подсветка, поскольку он излучает свой собственный свет. Именно поэтому дисплей имеет такой высокий контраст, чрезвычайно широкий угол обзора и может отображать глубокий уровень черного цвета.
Отсутствие подсветки значительно снижает ток потребления. В среднем дисплей потребляет около 20 мА , хотя это зависит от того, какая часть дисплея задействована.
Рабочее напряжение контроллера SSD1306 составляет от 1,65 до 3,3 В, в то время как для OLED-панели требуется напряжение питания от 7 до 15 В. Все эти различные требования к питанию решаются путем использования схемы Charge Pump. Это позволяет легко подключить модуль к Arduino или любому 5-вольтовому логическому микроконтроллеру без использования преобразователя логического уровня.
Организация памяти SSD1306
Независимо от размера OLED модуля драйвер SSD1306 имеет встроенную память объемом 1 КБ (GDDRAM). Эта область памяти разбита на 8 страниц (от 0 до 7). Каждая страница содержит 128 столбцов / сегментов (блок от 0 до 127). И каждый столбец может хранить 8 бит данных (от 0 до 7):
8 страниц x 128 сегментов x 8 бит данных = 8192 бит = 1024 байт = 1 Кб памяти
Каждый бит представляет собой определенный OLED пиксель на экране, который может быть включен или выключен программно.
Экран 128 × 64 OLED отображает все содержимое ОЗУ, тогда как экран 128 × 32 OLED отображает только 4 страницы (половину содержимого) ОЗУ.
Распиновка модуля дисплея OLED
Прежде чем перейти к написанию кода и рассмотрению примеров, давайте сначала посмотрим на распиновку OLED модуля:
- GND — вывод должен быть подключен к земле Arduino
- VCC — вывод питания для дисплея, к которому мы подключаем 5-вольтный контакт на Arduino
- SCL — вывод синхронизации для интерфейса I2C
- SDA — вывод данных для интерфейса I2C
Подключение модуля OLED к Arduino Uno
Прежде чем мы перейдем к загрузке кода и отправке данных на дисплей, давайте подключим дисплей к Arduino Uno.
Схема подключения довольно проста. Начните с подключения контакта VCC к выходу 5V на Arduino и GND к земле. Теперь остались выводы, которые используются для связи по I2C. Обратите внимание, что каждая плата Arduino имеет разные контакты I2C.
На платах Arduino с маркировкой R3 SDA (линия передачи данных) и SCL (линия синхронизации) находятся на разъемах рядом с выводом AREF. Они также известны как A5 (SCL) и A4 (SDA).
Если у вас MEGA, контакты будут другие! Используйте цифровые 21 (SCL) и 20 (SDA).
На следующей схеме показано как все должно быть подключено:
Установка библиотеки для модуля OLED
Контроллер SSD1306 OLED дисплея имеет гибкие, но сложные драйверы. Для использования контроллера SSD1306 необходимы огромные знания по адресации памяти. К счастью, была написана библиотека Adafruit SSD1306, которая позволяет довольно простыми и понятными командами управлять OLED дисплеем.
Чтобы установить библиотеку, перейдите в раздел Sketch > Include Library > Manage Libraries…. Подождите, пока менеджер библиотеки загрузит индекс библиотек и обновит список установленных библиотек.
Отфильтруйте результаты поиска, введя adafruit ssd1306. Там должна быть пара записей. Ищите Adafruit SSD1306 от Adafruit. Нажмите на эту запись, а затем выберите Установить.
Библиотека Adafruit SSD1306 представляет собой аппаратную библиотеку, которая выполняет функции более низкого уровня. Она должна быть сопряжена с библиотекой Adafruit GFX для отображения графических примитивов, таких как точки, линии, круги, прямоугольники и т. д. Также установите и эту библиотеку.
Известная проблема с контроллером SSD1306
Хотя SSD1306 имеет встроенный GDDRAM для экрана, мы не можем прочитать его содержимое (согласно Adafruit). Следовательно, невозможно управлять экранным буфером для выполнения математических операций.
В качестве альтернативы библиотека выделяет 1 КБ (128 × 64) / 8 бит) памяти ATmega328P в качестве буфера. Таким образом, появляется возможность манипулировать экранным буфером и затем выполнять массовую передачу из памяти ATmega328P во внутреннюю память контроллера SSD1306.
Модификация библиотеки Adafruit SSD1306
Библиотека Adafruit SSD1306 не настроена для 128 × 64 OLED-дисплеев (используемый в данной статье). Размер экрана необходимо изменить в заголовочном файле Adafruit_SSD1306.h.
Если этого не сделать, то при компиляции мы получим сообщение об ошибке #error (“Height incorrect, please fix Adafruit_SSD1306.h!”):
Чтобы изменить заголовочный файл Adafruit_SSD1306.h, откройте Документы > Arduino. Теперь перейдите в библиотеку Adafruit_SSD1306:
Откройте файл Adafruit_SSD1306.h в текстовом редакторе (например, notepad++). Прокрутите файл вниз, чтобы найти раздел с дисплеями SSD1306 или сразу перейдите к строке №73. Закомментируйте #define SSD1306_128_32 и раскомментируйте #define SSD1306_128_64, чтобы код в этом разделе выглядел следующим образом:
Вот и все. Теперь сохраните файл и перезапустите вашу Arduino IDE.
Скетч для отображения текста на OLED
Теперь самое интересное!
Следующий тестовый скетч напечатает «Hello World!» сообщение на дисплее. Он также включает:
- Отображение перевернутого текста
- Отображение номеров
- Отображение чисел (Hex, Dec)
- Отображение ASCII символов
- Прокрутка текста по горизонтали и вертикали
- Прокрутка части дисплея
Это даст вам полное представление о том, как использовать OLED-дисплей, и может послужить основой для реализации своих проектов.
При компиляции кода в среде IDE появиться предупреждение о нехватке памяти. Это связано с тем, что библиотека выделяет 1 КБ памяти ATmega328P в качестве буфера отображения. Вы можете игнорировать это.
Скетч начинается с подключения четырех библиотек, а именно. SPI.h, Wire.h, Adafruit_GFX.h и Adafruit_SSD1306.h. Хотя библиотека SPI.h не требуется для I2C OLED-дисплеев, нам нужно добавить ее для компиляции нашей программы:
Далее нам нужно создать объект Adafruit_SSD1306.h. Конструктор Adafruit_SSD1306 принимает номер контакта Arduino, к которому подключен вывод сброса дисплея. Поскольку используемый нами OLED-дисплей не имеет вывода RESET, мы отправим в конструктор -1 , чтобы ни один из выводов Arduino не использовался в качестве сброса для дисплея.
В функции setup() нам нужно инициализировать объект OLED с помощью функции begin(). Функция принимает два параметра. Первый параметр SSD1306_SWITCHCAPVCC включает схему charge pump, а второй параметр устанавливает адрес I2C OLED дисплея. I2C адрес такого OLED модуля обычно равен 0x3C.
Далее мы очищаем буфер перед печатью нашего первого сообщения:
Отображение простого текста (Hello World)
Для отображения текста на экране нам нужно установить размер шрифта. Это может быть сделано путем вызова setTextSize() и передачи размера шрифта (начиная с 1) в качестве параметра.
Далее нам нужно установить цвет шрифта, вызвав функцию setTextColor(). Передайте параметр WHITE для темного фона и BLACK для яркого фона. Теперь перед печатью сообщения нам нужно установить позицию курсора, вызвав функцию setCursor (X, Y).
Пиксели на экране адресуются по горизонтальным (X) и вертикальным (Y) координатам. Система координат размещает начало координат (0,0) в верхнем левом углу, причем положительный X увеличивается вправо, а положительный Y увеличивается вниз.
Мы можем использовать функцию print() или println() для печати сообщения на экране так же, как мы печатаем данные на последовательном мониторе. Помните, println () переместит курсор на новую строку.
Чтобы библиотека могла выполнять чрезвычайно быстрые математические операции с буфером экрана (более 100 кадров в секунду), вызовы функций печати не сразу передают содержимое экранного буфера в SSD1306 контроллер.
Для этого требуется команда display(), чтобы дать указание библиотеке выполнить массовую передачу из экранного буфера ATmega328P во внутреннюю память контроллера SSD1306. Как только память будет перенесена, на OLED-дисплее появятся пиксели, соответствующие экранному буферу.
Инверсия сообщения
Для выполнения инверсии мы снова вызываем функцию setTextColor(FontColor,BackgroundColor). Если вы обратили внимание, то вы заметите, что до этого мы передали только один параметр этой функции, но теперь мы передаем два параметра.
Изменение размера шрифта
Ранее мы вызывали функцию setTextSize() для установки размера шрифта и передавали 1 в качестве параметра. Вы можете использовать эту функцию для масштабирования шрифта, передавая любое неотрицательное целое число.
Символы отображаются в соотношении 7:10. Это означает, что при передаче размера шрифта 1 текст будет отображаться с разрешением 7 × 10 пикселей на символ, при передаче 2 будет отображаться текст с разрешением 14 × 20 пикселей на символ и т. д.
Отображение чисел
Числа могут быть отображены на OLED дисплее путем вызова функций print() или println().
Указание базиса чисел
Функции print() и println() имеет второй необязательный параметр , который определяет базу (формат). Допустимые значения:
- BIN (двоичное или базовое 2),
- OCT (восьмеричное или базовое 8),
- DEC (десятичное или базовое 10),
- HEX (шестнадцатеричное или базовое 16).
Для чисел с плавающей запятой этот параметр указывает количество десятичных знаков. Например:
- print(78, BIN) — дает «1001110»
- print(78, OCT) — дает «116»
- print(78, DEC) — дает «78»
- print(78, HEX) — дает «4E»
- println(1.23456, 0) — дает «1»
- println(1.23456, 2) — дает «1.23»
- println(1.23456, 4) — дает «1.2346»
Отображение ASCII символов
Функции print() и println() отправляют данные на дисплей в виде удобочитаемого текста ASCII, а функция write() отправляет двоичные данные. Таким образом, вы можете использовать эту функцию для отображения символов ASCII. В нашем примере отправка числа 3 будет отображать символ сердца.
Полноэкранная прокрутка
Вы можете прокручивать дисплей по горизонтали, вызывая функции startscrollright() и startscrollleft(), и по диагонали, вызывая startscrolldiagright() и startscrolldiagleft(). Все эти функции принимают два параметра, а именно: начальная страница и конечная страница.
Поскольку на дисплее отображается восемь страниц от 0 до 7, вы можете прокручивать весь экран, прокручивая все страницы, то есть передавая параметры 0x00 и 0x07. Чтобы остановить отображение прокрутки вы можете использовать функцию stopscroll().
Прокрутка определенной части
Иногда у нас нет необходимости в прокрутке всей странице. В этом случае мы можете сделать это, передав стартовую страницу и информацию об остановке страницы функциям прокрутки.
Поскольку на дисплее отображается восемь страниц от 0 до 7, мы можете прокрутить некоторую часть экрана, передавая конкретные номера страниц в качестве параметров.
В нашем примере мы передали оба параметра как 0x00. Это позволит прокрутить только первую страницу (первые 8 строк) дисплея.
Код Arduino — базовые фигуры
В этом примере рассмотрим некоторые базовые фигуры. Этот скетч демонстрирует множество функций рисования, включая прямоугольник, скругленный прямоугольник, круг и треугольник.
Большая часть кода (включая библиотеки и отображение инициализации) такая же, как в примере выше, за исключением фрагментов кода для рисования основных фигур.
Рисование прямоугольника
Вы можете нарисовать на дисплее прямоугольник с помощью функции drawRect(). Функция принимает пять параметров, а именно: координаты X и Y, ширина, высота и цвет. На самом деле эта функция рисует не закрашенный прямоугольник с границей в 1 пиксель. Вы можете нарисовать закрашенный прямоугольник, используя функцию fillRect().
Рисование скругленный прямоугольник
Вы можете нарисовать на дисплее скругленный прямоугольник с помощью функции drawRoundRect(). Эта функция принимает те же параметры, что и функция drawRect(), за исключением одного дополнительного параметра — радиуса скругления угла. На самом деле эта функция рисует не закрашенный скругленный прямоугольник с границей в 1 пиксель. Вы можете нарисовать закрашенный круглый прямоугольник, используя функцию fillRoundRect().
Рисование круга
Вы можете нарисовать круг на дисплее с помощью функции drawCircle(). Функция принимает четыре параметра, а именно: координата центра X и Y, радиус и цвет. Эта функция рисует не закрашенный круг с границей в 1 пиксель. Вы можете нарисовать закрашенный круг, используя функцию fillCircle().
Рисование треугольника
Вы можете нарисовать треугольник на дисплее с помощью функции drawTriangle(). Функция принимает семь параметров, а именно: X и Y координаты (x0, y0, x1, y1, x2, y2) вершин треугольника и цвета. (x0, y0) представляет верхнюю вершину, (x1, y1) представляет левую вершину и (x2, y2) представляет правую вершину.
Эта функция рисует не закрашенный треугольник с границей в 1 пиксель. Вы можете нарисовать закрашенный треугольник, используя функцию fillTriangle().