[嵌入式]基于I2C/SPI总线的温湿度采集与OLED显示

一、实验要求

1. 学习I2C总线通信协议，使用STM32F103完成基于I2C协议的AHT20温湿度传感器的数据采集，并将采集的温度-湿度值通过串口输出。具体任务：
   （1）解释什么是“软件I2C”和“硬件I2C”？（阅读野火配套教材的第23章“I2C–读写EEPROM”原理章节）
   （2）阅读AHT20数据手册，编程实现：每隔2秒钟采集一次温湿度数据，并通过串口发送到上位机（win10）。

2. 理解OLED屏显和汉字点阵编码原理，使用STM32F103的SPI或IIC接口实现以下功能：
   （1）显示自己的学号和姓名；
   （2）显示AHT20的温度和湿度；
   （3）上下或左右的滑动显示长字符，比如“Hello，欢迎来到重庆交通大学物联网205实训室！”或者一段歌词或诗词(最好使用硬件刷屏模式)。

二、实验过程及结果

（一）温湿度显示

1. I2C总线通信协议

I2C 通讯协议是由 Phiilps 公司开发的，由于它引脚少，硬件实现简单，可扩展性强，不需要 USART、CAN 等通讯协议的外部收发设备，现在被广泛地使用在系统内多个集成电路（IC）间的通讯。对于通讯协议，最基本的是把它分为物理层和协议层。物理层规定通讯系统中具有机械、电子功能部分的特性，确保原始数据在物理媒体的传输。协议层主要规定通讯逻辑，统一收发双方的数据打包、解包标准。

1）物理层

I2C 通讯设备之间的常用连接方式：

物理层特点：
① 它是一个支持设备的总线。“总线”指多个设备共用的信号线。在一个 I2C 通讯总线中，可连接多个 I2C 通讯设备，支持多个通讯主机及多个通讯从机。
② 一个 I2C 总线只使用两条总线线路，一条双向串行数据线（SDA），一条串行时钟线（SCL）。数据线即用来表示数据，时钟线用于数据收发同步。
③ 每个连接到总线的设备都有一个独立的地址，主机可以利用这个地址进行不同设备之间的访问。
④ 总线通过上拉电阻接到电源。当 I2C 设备空闲时，会输出高阻态，而当所有设备都空闲，都输出高阻态时，由上拉电阻把总线拉成高电平。
⑤ 多个主机同时使用总线时，为了防止数据冲突，会利用仲裁方式决定由哪个设备占用总线。
⑥ 具有三种传输模式：标准模式传输速率为100kbit/s ，快速模式为 400kbit/s ，高速模式下可达 3.4Mbit/s，但目前大多 I2C 设备尚不支持高速模式。
⑦ 连接到相同总线的 IC 数量受到总线的最大电容 400pF 限制 。

2）协议层

I2C 的协议定义了通讯的起始和停止信号、数据有效性、响应、仲裁、时钟同步和地址广播等环节。

① I2C 基本读写过程
I2C 通讯过程：


起始信号产生后，所有从机就开始等待主机紧接下来 广播 的从机地址信号（SLAVE_ADDRESS）。在 I2C 总线上，每个设备的地址都是唯一的，当主机广播的地址与某个设备地址相同时，这个设备就被选中了，没被选中的设备将会忽略之后的数据信号。根据 I2C 协议，这个从机地址可以是 7 位或 10 位。在地址位之后，是传输方向的选择位，该位为 0 时，表示后面的数据传输方向是由主机传输至从机，即主机向从机写数据。该位为 1 时，则相反，即主机由从机读数据。从机接收到匹配的地址后，主机或从机会返回一个应答（ACK）或非应答（NACK）信号，只有接收到应答信号后，主机才能继续发送或接收数据。

写数据
若配置的方向传输位为“写数据”方向，即第一幅图的情况，广播完地址，接收到应
答信号后，主机开始正式向从机传输数据（DATA），数据包的大小为 8 位，主机每发送完一个字节数据，都要等待从机的应答信号（ACK），重复这个过程，可以向从机传输 N 个数据，这个 N 没有大小限制。当数据传输结束时，主机向从机发送一个停止传输信号（P），表示不再传输数据。
读数据
若配置的方向传输位为“读数据”方向，即第二幅图的情况，广播完地址，接收到应
答信号后，从机开始向主机返回数据（DATA），数据包大小也为 8 位，从机每发送完一个数据，都会等待主机的应答信号（ACK），重复这个过程，可以返回 N 个数据，这个 N 也没有大小限制。当主机希望停止接收数据时，就向从机返回一个非应答信号（NACK），则从机自动停止数据传输。
读和写数据
除了基本的读写，I2C 通讯更常用的是复合格式，即第三幅图的情况，该传输过程有两次起始信号（S）。一般在第一次传输中，主机通过 SLAVE_ADDRESS 寻找到从设备后，发送一段“数据”，这段数据通常用于表示从设备内部的寄存器或存储器地址（注意区分它与 SLAVE_ADDRESS 的区别）；在第二次的传输中，对该地址的内容进行读或写。也就是说，第一次通讯是告诉从机读写地址，第二次则是读写的实际内容。

② 通讯的起始和停止信号
当 SCL 线是高电平时 SDA 线从高电平向低电平切换，这个情况表示通讯的起始。当 SCL 是高电平时 SDA 线由低电平向高电平切换，表示通讯的停止。起始和停止信号一般由主机产生。

③ 数据有效性
I2C 使用 SDA 信号线来传输数据，使用 SCL信号线进行数据同步。SDA 数据线在 SCL的每个时钟周期传输一位数据。传输时，SCL为高电平的时候 SDA表示的数据有效，即此时的 SDA为高电平时表示数据“1”，为低电平时表示数据“0”。当 SCL为低电平时，SDA的数据无效，一般在这个时候 SDA进行电平切换，为下一次表示数据做好准备。

每次数据传输都以字节为单位，每次传输的字节数不受限制。

④ 地址及数据方向
I2C 总线上的每个设备都有自己的独立地址，主机发起通讯时，通过 SDA 信号线发送设备地址（SLAVE_ADDRESS）来查找从机。I2C 协议规定设备地址可以是 7 位或10 位，实际中 7 位的地址应用比较广泛。紧跟设备地址的一个数据位用来表示数据传输方向，它是数据方向位（R/W），第 8 位或第 11 位。数据方向位为“1”时表示主机由从机读数据，该位为“0”时表示主机向从机写数据。

读数据方向时，主机会释放对 SDA 信号线的控制，由从机控制 SDA 信号线，主机接收信号，写数据方向时，SDA 由主机控制，从机接收信号。

⑤ 响应
I2C 的数据和地址传输都带响应。响应包括“应答（ACK）”和“非应答（NACK）”两种信号。作为数据接收端时，当设备(无论主从机)接收到 I2C 传输的一个字节数据或地址后，若希望对方继续发送数据，则需要向对方发送“应答（ACK）”信号，发送方会继续发送下一个数据；若接收端希望结束数据传输，则向对方发送“非应答（NACK）”信号，发送方接收到该信号后会产生一个停止信号，结束信号传输。

传输时主机产生时钟，在第 9 个时钟时，数据发送端会释放 SDA 的控制权，由数据接收端控制 SDA，若 SDA 为高电平，表示非应答信号（NACK），低电平表示应答信号（ACK）。

2. “软件I2C”和“硬件I2C”

硬件 I2C：对应芯片上的I2C外设，有相应I2C驱动电路，其所使用的I2C管脚也是专用的，效率远高于软件模拟的I2C；一般也较为稳定，但是程序较为繁琐。硬件（固件）I2C是直接调用内部寄存器进行配置；而软件I2C是没有寄存器这个概念的。
软件 I2C：一般是用GPIO管脚，用软件控制管脚状态以模拟I2C通信波形，不受管脚限制，接口比较灵活。

主要对比：
1）硬件IIC用法比较复杂，模拟IIC的流程更清楚一些。
2）硬件IIC速度比模拟快，并且可以用DMA。
3）模拟IIC可以在任何管脚上，而硬件只能在固定管脚上。

软件i2c是程序员使用程序控制SCL、SDA线输出高低电平，模拟i2c协议的时序。一般较硬件i2c稳定，但是程序较为繁琐，不难。
硬件i2c只要调用i2c的控制函数即可，不用直接的去控制SCL，SDA高低电平的输出。但是有些单片机的硬件i2c不太稳定，调试问题较多。

3. 采集温湿度

1）软件操作

① 下载示例代码
https://github.com/Sunlight-Dazzling/stm32-AHT20/tree/master

② 分析代码
AHT20芯片的使用过程：

void  read_AHT20_once(void)
{
	delay_ms(10);

	reset_AHT20();       //重置AHT20芯片
	delay_ms(10);

	init_AHT20();        //初始化AHT20芯片
	delay_ms(10);

	startMeasure_AHT20();//开始测试AHT20芯片
	delay_ms(80);

	read_AHT20();       //读取AHT20采集的到的数据
	delay_ms(5);
}

AHT20芯片读取数据：

void read_AHT20(void)
{
	uint8_t   i;

	for(i=0; i<6; i++)
	{
		readByte[i]=0;
	}
	I2C_Start();//I2C启动

	I2C_WriteByte(0x71);//I2C写数据
	ack_status = Receive_ACK();//收到的应答信息
	readByte[0]= I2C_ReadByte();//I2C读取数据
	Send_ACK();//发送应答信息

	readByte[1]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	readByte[2]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	readByte[3]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	readByte[4]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();

	readByte[5]= I2C_ReadByte();
	SendNot_Ack();
	//Send_ACK();

	I2C_Stop();//I2C停止函数
	//判断读取到的第一个字节是不是0x08，0x08是该芯片读取流程中规定的，如果读取过程没有问题，就对读到的数据进行相应的处理
	if( (readByte[0] & 0x68) == 0x08 )
	{
		H1 = readByte[1];
		H1 = (H1<<8) | readByte[2];
		H1 = (H1<<8) | readByte[3];
		H1 = H1>>4;

		H1 = (H1*1000)/1024/1024;

		T1 = readByte[3];
		T1 = T1 & 0x0000000F;
		T1 = (T1<<8) | readByte[4];
		T1 = (T1<<8) | readByte[5];

		T1 = (T1*2000)/1024/1024 - 500;

		AHT20_OutData[0] = (H1>>8) & 0x000000FF;
		AHT20_OutData[1] = H1 & 0x000000FF;

		AHT20_OutData[2] = (T1>>8) & 0x000000FF;
		AHT20_OutData[3] = T1 & 0x000000FF;
	}
	else
	{
		AHT20_OutData[0] = 0xFF;
		AHT20_OutData[1] = 0xFF;

		AHT20_OutData[2] = 0xFF;
		AHT20_OutData[3] = 0xFF;
		printf("读取失败！！！");

	}
	printf("\r\n");
	//根据AHT20芯片中，温度和湿度的计算公式，得到最终的结果，通过串口显示
	printf("温度:%d%d.%d",T1/100,(T1/10)%10,T1%10);
	printf("湿度:%d%d.%d",H1/100,(H1/10)%10,H1%10);
	printf("\r\n");
}

③ 编译代码

2）硬件操作

① 硬件连接
USB 转 TTL 模块与STM32F103 核心板的连接：

AHT20 芯片与STM32F103 核心板的连接：

② 文件烧录

③ 串口调试

3）实际效果

（二）OLED屏显

1. SPI协议

SPI 协议是由摩托罗拉公司提出的通讯协议（Serial Peripheral Interface），即串行外围设备接口，是一种高速全双工的通信总线。它被广泛地使用在 ADC、LCD 等设备与 MCU 间，要求通讯速率较高的场合。

1）物理层

SPI 通讯设备之间的常用连接方式：

SPI 通讯使用 3 条总线及片选线，3 条总线分别为 SCK、MOSI、MISO，片选线为SS。
作用：
① SS（Slave Select）：从设备选择信号线，常称为片选信号线，也称为 NSS、CS，以下用 NSS 表示。当有多个SPI从设备与 SPI主机相连时，设备的其它信号线 SCK、MOSI及 MISO同时并联到相同的SPI总线上，即无论有多少个从设备，都共同只使用这 3条总线；而每个从设备都有独立的这一条 NSS信号线，本信号线独占主机的一个引脚，即有多少个从设备，就有多少条片选信号线。I2C协议中通过设备地址来寻址、选中总线上的某个设备并与其进行通讯；而 SPI 协议中没有设备地址，它使用 NSS信号线来寻址，当主机要选择从设备时，把该从设备的 NSS 信号线设置为低电平，该从设备即被选中，即片选有效，接着主机开始与被选中的从设备进行SPI通讯。所以 SPI通讯以 NSS 线置低电平为开始信号，以 NSS 线被拉高作为结束信号。
② SCK（Serial Clock）：时钟信号线，用于通讯数据同步。它由通讯主机产生，决定了通讯的速率，不同的设备支持的最高时钟频率不一样，如 STM32 的SPI 时钟频率最大为fpclk/2，两个设备之间通讯时，通讯速率受限于低速设备。
③ MOSI（Master Output，Slave Input）：主设备输出/从设备输入引脚。主机的数据从这条信号线输出，从机由这条信号线读入主机发送的数据，即这条线上数据的方向为主机到从机。
④ MISO（Master Input，Slave Output）：主设备输入/从设备输出引脚。主机从这条信号线读入数据，从机的数据由这条信号线输出到主机，即在这条线上数据的方向为从机到主机。

2）协议层

与 I2C 的类似，SPI 协议定义了通讯的起始和停止信号、数据有效性、时钟同步等环节。

① SPI 基本通讯过程
SPI 通讯的通讯时序：

NSS、SCK、MOSI 信号都由主机控制产生，而 MISO 的信号由从机产生，主机通过该信号线读取从机的数据。MOSI 与 MISO 的信号只在 NSS 为低电平的时候才有效，在 SCK 的每个时钟周期 MOSI 和 MISO 传输一位数据。

② 通讯的起始和停止信号
在上图的标号①处，NSS 信号线由高变低，是 SPI 通讯的起始信号。NSS 是每个从机各自独占的信号线，当从机在自己的 NSS 线检测到起始信号后，就知道自己被主机选中了，开始准备与主机通讯。在图中的标号⑥处，NSS 信号由低变高，是 SPI 通讯的停止信号，表示本次通讯结束，从机的选中状态被取消。

③ 数据有效性
SPI 使用 MOSI 及 MISO 信号线来传输数据，使用 SCK 信号线进行数据同步。MOSI 及 MISO 数据线在 SCK 的每个时钟周期传输一位数据，且数据输入输出是同时进行的。数据传输时，MSB 先行或 LSB 先行并没有作硬性规定，但要保证两个 SPI 通讯设备之间使用同样的协定，一般都会采用上图中的 MSB 先行模式。
观察图中的②③④⑤标号处，MOSI 及 MISO 的数据在 SCK 的上升沿期间变化输出，在SCK 的下降沿时被采样。即在 SCK 的下降沿时刻，MOSI 及 MISO 的数据有效，高电平时表示数据“1”，为低电平时表示数据“0”。在其它时刻，数据无效，MOSI及 MISO 为下一次表示数据做准备。
SPI 每次数据传输可以 8 位或 16 位为单位，每次传输的单位数不受限制。

④ CPOL/CPHA 及通讯模式
上图中的时序只是 SPI 中的其中一种通讯模式，SPI 一共有四种通讯模式，它们的主要区别是总线空闲时 SCK 的时钟状态以及数据采样时刻。
时钟极性 CPOL 是指 SPI 通讯设备处于空闲状态时，SCK 信号线的电平信号（即 SPI 通讯开始前、 NSS 线为高电平时 SCK 的状态）。CPOL=0 时， SCK 在空闲状态时为低电平，CPOL=1 时，则相反。
时钟相位 CPHA 是指数据的采样的时刻，当 CPHA=0 时，MOSI 或 MISO 数据线上的信号将会在 SCK 时钟线的“奇数边沿”被采样。当 CPHA=1 时，数据线在 SCK 的“偶数边沿”采样。
CPHA=0 的时序图：

首先，根据 SCK 在空闲状态时的电平，分为两种情况。SCK 信号线在空闲状态为低电平时，CPOL=0；空闲状态为高电平时，CPOL=1。
无论 CPOL=0 还是=1，因为我们配置的时钟相位 CPHA=0，在图中可以看到，采样时刻都是在 SCK 的奇数边沿。注意当 CPOL=0 的时候，时钟的奇数边沿是上升沿，而CPOL=1 的时候，时钟的奇数边沿是下降沿。所以 SPI 的采样时刻不是由上升/下降沿决定的。MOSI 和 MISO 数据线的有效信号在 SCK 的奇数边沿保持不变，数据信号将在 SCK 奇数边沿时被采样，在非采样时刻，MOSI 和 MISO 的有效信号才发生切换。

当 CPHA=1 时，不受 CPOL 的影响，数据信号在 SCK 的偶数边沿被采样，见下图。

由 CPOL 及 CPHA 的不同状态，SPI 分成了四种模式，主机与从机需要工作在相同的模式下才可以正常通讯，实际中采用较多的是“模式 0”与“模式 3”。

2. OLED原理

OLED（OrganicLight-Emitting Diode），又称为有机电激光显示、有机发光半导体（OrganicElectroluminesence Display，OLED）。OLED属于一种电流型的有机发光器件，是通过载流子的注入和复合而致发光的现象，发光强度与注入的电流成正比。OLED在电场的作用下，阳极产生的空穴和阴极产生的电子就会发生移动，分别向空穴传输层和电子传输层注入，迁移到发光层。当二者在发光层相遇时，产生能量激子，从而激发发光分子最终产生可见光。

OLED点阵显示：
点阵屏像素按128列X64行组织，每一行128个像素单元的阴极是连接在一起，作为公共极（COM），每一列64个像素单元的阳极也连接在一起，作为一段（SEG）。行列交叉点上的LED就是一个显示单元，即一个像素。要点亮一个像素，只要在该像素所在列电极上加上正电压、行电极接地。同样，要驱动一整行图像，就需要同时把128列信号加载到列电极上，把该行行电极接地。该行显示时，其他63行均不能显示，其行电极应为高电平或悬空。
可见，整屏的显示，只能分时扫描进行，一行一行的显示，每次显示一行。行驱依次产生低电平扫描各行，列驱动读取显示数据依次加载到列电极上。扫描一行的时间称为行周期，完成一次全屏扫描，就叫做一帧。一般帧频大于60，人眼观察不到逐行显示。每行扫描显示用时叫占空比，占空比小，为达到相同的显示亮度，驱动电流就大。SSD1306段驱动最大电流为100uA，当整行128个像素全部点亮时，行电极就要流过12.8mA的电流。

3. OLED显示

1）软件操作

① 下载示例代码
0.96寸SPI_OLED模块配套资料包

资料包解压缩
打开 1-Demo 文件夹
选择 Demo_STM32 中的 0.96inch_OLED_Demo_STM32F103ZET6_Hardware_4-wire_SPI
点击 PROJECT ，选择工程 OLED

② 字库取模
下载PCtoLCD ，将中文进行取模得到中文的点阵编码并存到oledfont.h中。

将文字进行“左旋90度”、“垂直翻转”后，OLED 屏上显示的文字是正向的。

③ 修改示例代码
打开gui.c里的oledfont.h头文件，将cfont16[ ]数组的内容修改为需要的中文文字点阵。

const typFNT_GB16 cfont16[] = 
{
  "姝",0x20,0x20,0x21,0x20,0x21,0x20,0x21,0xFC,0xF9,0x20,0x4A,0x20,0x48,0x20,0x4B,0xFE,
 0x48,0x70,0x90,0xA8,0x50,0xA8,0x21,0x24,0x31,0x24,0x4A,0x22,0x48,0x20,0x80,0x20,/*"姝",0*/
  "华",0x08,0x80,0x08,0x88,0x10,0x90,0x30,0xE0,0x51,0x80,0x96,0x84,0x10,0x84,0x10,0x7C,
 0x11,0x00,0x01,0x00,0xFF,0xFE,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,/*"华",1*/

 "重",0x00,0x10,0x00,0xF8,0x3F,0x00,0x01,0x00,0xFF,0xFE,0x01,0x00,0x1F,0xF0,0x11,0x10,
 0x1F,0xF0,0x11,0x10,0x1F,0xF0,0x01,0x00,0x3F,0xF8,0x01,0x00,0xFF,0xFE,0x00,0x00,/*"重",0*/
  "庆",0x01,0x00,0x00,0x80,0x3F,0xFE,0x20,0x00,0x20,0x80,0x20,0x80,0x20,0x80,0x2F,0xFC,
 0x20,0x80,0x21,0x40,0x21,0x40,0x22,0x20,0x42,0x20,0x44,0x10,0x88,0x08,0x10,0x06,/*"庆",1*/
  "交",0x02,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0xFF,0xFE,0x00,0x00,0x10,0x10,0x10,0x08,0x20,0x24,
 0x48,0x24,0x04,0x40,0x02,0x80,0x01,0x00,0x02,0x80,0x0C,0x40,0x30,0x30,0xC0,0x0E,/*"交",2*/
  "通",0x00,0x00,0x47,0xF8,0x20,0x10,0x21,0xA0,0x00,0x40,0x07,0xFC,0xE4,0x44,0x24,0x44,
 0x27,0xFC,0x24,0x44,0x24,0x44,0x27,0xFC,0x24,0x44,0x24,0x54,0x54,0x08,0x8F,0xFE,/*"通",3*/
  "大",0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0xFF,0xFE,0x01,0x00,0x01,0x00,
 0x02,0x80,0x02,0x80,0x04,0x40,0x04,0x40,0x08,0x20,0x10,0x10,0x20,0x08,0xC0,0x06,/*"大",4*/
  "学",0x22,0x08,0x11,0x08,0x11,0x10,0x00,0x20,0x7F,0xFE,0x40,0x02,0x80,0x04,0x1F,0xE0,
 0x00,0x40,0x01,0x80,0xFF,0xFE,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x05,0x00,0x02,0x00,/*"学",5*/
	
	"温",0x00,0x00,0x23,0xF8,0x12,0x08,0x12,0x08,0x83,0xF8,0x42,0x08,0x42,0x08,0x13,0xF8,
 0x10,0x00,0x27,0xFC,0xE4,0xA4,0x24,0xA4,0x24,0xA4,0x24,0xA4,0x2F,0xFE,0x00,0x00,/*"温",0*/
	"度",0x01,0x00,0x00,0x80,0x3F,0xFE,0x22,0x20,0x22,0x20,0x3F,0xFC,0x22,0x20,0x22,0x20,
 0x23,0xE0,0x20,0x00,0x2F,0xF0,0x24,0x10,0x42,0x20,0x41,0xC0,0x86,0x30,0x38,0x0E,/*"度",0*/
	"湿",0x00,0x00,0x27,0xF8,0x14,0x08,0x14,0x08,0x87,0xF8,0x44,0x08,0x44,0x08,0x17,0xF8,
 0x11,0x20,0x21,0x20,0xE9,0x24,0x25,0x28,0x23,0x30,0x21,0x20,0x2F,0xFE,0x00,0x00,/*"湿",0*/
	"：",0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
 0x00,0x00,0x30,0x00,0x30,0x00,0x00,0x00,0x30,0x00,0x30,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/*"：",0*/
	"℃",0x60,0x00,0x91,0xF4,0x96,0x0C,0x6C,0x04,0x08,0x04,0x18,0x00,0x18,0x00,0x18,0x00,
 0x18,0x00,0x18,0x00,0x18,0x00,0x08,0x00,0x0C,0x04,0x06,0x08,0x01,0xF0,0x00,0x00,/*"℃",0*/
	"％",0x00,0x00,0x18,0x04,0x24,0x08,0x24,0x10,0x24,0x20,0x24,0x40,0x24,0x80,0x19,0x00,
 0x02,0x60,0x04,0x90,0x08,0x90,0x10,0x90,0x20,0x90,0x40,0x90,0x00,0x60,0x00,0x00,/*"％",0*/
};

编辑main.c文件的代码，注释掉 while 中的函数。

#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "oled.h"
#include "gui.h"
#include "test.h"
#include "bsp_i2c.h"
int main(void)
{	
	delay_init();	    	       //延时函数初始化	  
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);	 //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
	OLED_Init();			         //初始化OLED
	IIC_Init();                //初始化IIC
	OLED_Clear(0);             //清屏（全黑）
	while(1) 
	{
		OLED_WR_Byte(0x2E,OLED_CMD);        //关闭滚动
		OLED_WR_Byte(0x27,OLED_CMD);        //水平向左或者右滚动 26/27
		OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);        //虚拟字节
		OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);        //起始页 0
		OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD);        //滚动时间间隔
		OLED_WR_Byte(0x01,OLED_CMD);        //终止页 1
		OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);        //虚拟字节
		OLED_WR_Byte(0xFF,OLED_CMD);        //虚拟字节
		TEST_ShowMyName();                  //显示文本
		read_AHT20_once();                  //读取温度并显示
		OLED_WR_Byte(0x2F,OLED_CMD);        //开启滚动		
		delay_ms(1500);
		delay_ms(1350);
		/*
		TEST_MainPage();         //主界面显示测试
		OLED_Clear(0); 
		Test_Color();            //刷屏测试
		OLED_Clear(0);
		Test_Rectangular();      //矩形绘制测试
		OLED_Clear(0); 
		Test_Circle();           //圆形绘制测试
		OLED_Clear(0); 
		Test_Triangle();         //三角形绘制测试
		OLED_Clear(0);  
		TEST_English();          //英文显示测试
		OLED_Clear(0); 
		TEST_Number_Character(); //数字和符号显示测试
		OLED_Clear(0); 
		TEST_Chinese();          //中文显示测试
		OLED_Clear(0); 
		TEST_BMP();              //BMP单色图片显示测试
		OLED_Clear(0); 
		TEST_Menu1();            //菜单1显示测试
		OLED_Clear(0); 
		TEST_Menu2();            //菜单2显示测试
		OLED_Clear(0); 
		*/		
	}
}

设置水平左右移步骤：
OLED_WR_Byte(0x2E,OLED_CMD); //关闭滚动
OLED_WR_Byte(0x26,OLED_CMD); //水平向左或者右滚动 26/27
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD); //虚拟字节
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD); //起始页 0
OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD); //滚动时间间隔
OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD); //终止页 7
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD); //虚拟字节
OLED_WR_Byte(0xFF,OLED_CMD); //虚拟字节
OLED_WR_Byte(0x2F,OLED_CMD); //开启滚动

设置垂直和水平滚动的步骤：
OLED_WR_Byte(0x2E,OLED_CMD); //关闭滚动
OLED_WR_Byte(0x29,OLED_CMD); //水平垂直和水平滚动左右 29/2A
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD); //虚拟字节
OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD); //起始页 0
OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD); //滚动时间间隔
OLED_WR_Byte(0x07,OLED_CMD); //终止页 1
OLED_WR_Byte(0x01,OLED_CMD); //垂直滚动偏移量
OLED_WR_Byte(0x2F,OLED_CMD); //开启滚动
设置前需要先发关闭滚动的指令2E，再发滚动指令29（向右）或2A（向左）和5条参数设置指令，用来设置持续水平滚动参数和决定滚动开始页、结束页、滚动速度和垂直滚动偏移，最后发开始滚屏指令2F。
在发送开始滚屏（2F）前要先传输好显示数据，如果在滚屏的时候传输显示数据RAM中的内容可能被损坏，无法正常显示。

在test.h头文件中声明函数void TEST_ShowMyName(void)。

在test.c文件尾添加void TEST_ShowMyName(void)函数。

void TEST_ShowMyName(void)
{
	GUI_ShowCHinese(0,0,16,"重庆交通大学",1);
	GUI_ShowString(0,16,"631907030710",16,1);
	GUI_ShowCHinese(96,16,16,"姝华",1);
}

函数说明：
GUI_ShowChinese()
参数一：X 坐标
参数二：Y 坐标
参数三：汉字点阵大小
参数四：要显示的汉字
参数五：显示样式（1：白字黑底；0：黑字白底）
GUI_ShowString()
参数一：X 坐标
参数二：Y 坐标
参数三：字符串（ASCLL码）
参数四：bit （字符显示格式）
参数五：显示样式（1：白字黑底；0：黑字白底）

移植 AHT20 温湿度采集项目中的bsp_i2c.h、bsp_i2c.c、sys.h（移植后改为AHT20_sys.h）、sys.c（移植后改为AHT20_sys.c），并将bsp_i2c.c中的串口发送改为OLED显示void Show_OLED(void)。

void read_AHT20(void)
{
	uint8_t i;
	//初始化 readByte 数组
	for(i=0; i<6; i++)
	{
		readByte[i]=0;
	}
	I2C_Start();
	//通过发送 0x71 可以获取一个字节的状态字
	I2C_WriteByte(0x71);
	ack_status = Receive_ACK();	
	//接收 6 个 8 bit的数据
	readByte[0]= I2C_ReadByte();
	//发送 ACK 信号
	Send_ACK();
	readByte[1]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();
	readByte[2]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();
	readByte[3]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();
	readByte[4]= I2C_ReadByte();
	Send_ACK();
	readByte[5]= I2C_ReadByte();
	//发送 NACK 信号
	SendNot_Ack();
	I2C_Stop();
	//温湿度的二进制数据处理
	//0x68 = 0110 1000
    //0x08 = 0000 1000	
	if( (readByte[0] & 0x68) == 0x08 )
	{
		H1 = readByte[1];
		//H1 左移 8 位并与 readByte[2] 相或 
		H1 = (H1<<8) | readByte[2];
		H1 = (H1<<8) | readByte[3];
		//H1 右移 4 位
		H1 = H1>>4;
		H1 = (H1*1000)/1024/1024;
		T1 = readByte[3];
		//与运算
		T1 = T1 & 0x0000000F;
		T1 = (T1<<8) | readByte[4];
		T1 = (T1<<8) | readByte[5];
		T1 = (T1*2000)/1024/1024 - 500;
		AHT20_OutData[0] = (H1>>8) & 0x000000FF;
		AHT20_OutData[1] = H1 & 0x000000FF;
		AHT20_OutData[2] = (T1>>8) & 0x000000FF;
		AHT20_OutData[3] = T1 & 0x000000FF;
	}
	else
	{
		AHT20_OutData[0] = 0xFF;
		AHT20_OutData[1] = 0xFF;
		AHT20_OutData[2] = 0xFF;
		AHT20_OutData[3] = 0xFF;
	}
	/*
	printf("完成！\n");
	printf("----温度:%d%d.%d °C\n",T1/100,(T1/10)%10,T1%10);
	printf("----湿度:%d%d.%d %%",H1/100,(H1/10)%10,H1%10);
	printf("\n\n");
	*/
	Show_OLED();
}
//转化字符串输出到 OLED 上
void Show_OLED(void)
{
	t = T1/100;
	switch(t)
	{
		case 0:break;
		case 1:strTemp1 = "1";break;
		case 2:strTemp1 = "2";break;
		case 3:strTemp1 = "3";break;
		case 4:strTemp1 = "4";break;
		case 5:strTemp1 = "5";break;
		case 6:strTemp1 = "6";break;
		case 7:strTemp1 = "7";break;
		case 8:strTemp1 = "8";break;
		case 9:strTemp1 = "9";break;
	}
	t = (T1/10)%10;
	switch(t)
	{
		case 0:strTemp2 = "0";break;
		case 1:strTemp2 = "1";break;
		case 2:strTemp2 = "2";break;
		case 3:strTemp2 = "3";break;
		case 4:strTemp2 = "4";break;
		case 5:strTemp2 = "5";break;
		case 6:strTemp2 = "6";break;
		case 7:strTemp2 = "7";break;
		case 8:strTemp2 = "8";break;
		case 9:strTemp2 = "9";break;
	}
	t = T1%10;
	switch(t)
	{
		case 0:strTemp3 = "0";break;
		case 1:strTemp3 = "1";break;
		case 2:strTemp3 = "2";break;
		case 3:strTemp3 = "3";break;
		case 4:strTemp3 = "4";break;
		case 5:strTemp3 = "5";break;
		case 6:strTemp3 = "6";break;
		case 7:strTemp3 = "7";break;
		case 8:strTemp3 = "8";break;
		case 9:strTemp3 = "9";break;
	}
	t = H1/100;
	switch(t)
	{
		case 0:break;
		case 1:strHumi1 = "1";break;
		case 2:strHumi1 = "2";break;
		case 3:strHumi1 = "3";break;
		case 4:strHumi1 = "4";break;
		case 5:strHumi1 = "5";break;
		case 6:strHumi1 = "6";break;
		case 7:strHumi1 = "7";break;
		case 8:strHumi1 = "8";break;
		case 9:strHumi1 = "9";break;
	}
	t = H1/100;
	switch(t)
	{
		case 0:strHumi2 = "0";break;
		case 1:strHumi2 = "1";break;
		case 2:strHumi2 = "2";break;
		case 3:strHumi2 = "3";break;
		case 4:strHumi2 = "4";break;
		case 5:strHumi2 = "5";break;
		case 6:strHumi2 = "6";break;
		case 7:strHumi2 = "7";break;
		case 8:strHumi2 = "8";break;
		case 9:strHumi2 = "9";break;
	}
	t = H1/100;
	switch(t)
	{
		case 0:strHumi3 = "0";break;
		case 1:strHumi3 = "1";break;
		case 2:strHumi3 = "2";break;
		case 3:strHumi3 = "3";break;
		case 4:strHumi3 = "4";break;
		case 5:strHumi3 = "5";break;
		case 6:strHumi3 = "6";break;
		case 7:strHumi3 = "7";break;
		case 8:strHumi3 = "8";break;
		case 9:strHumi3 = "9";break;
	}
	GUI_ShowString(40,32,"    ",16,1);
	GUI_ShowString(40,48,"    ",16,1);
  GUI_ShowCHinese(0,32,16,"温度：",1);
	GUI_ShowString(40,32,strTemp1,16,1);
	GUI_ShowString(48,32,strTemp2,16,1);
	GUI_ShowString(56,32,".",16,1);
	GUI_ShowString(64,32,strTemp3,16,1);
	GUI_ShowCHinese(72,32,16,"℃",1);
  GUI_ShowCHinese(0,48,16,"湿度：",1);
	GUI_ShowString(40,48,strHumi1,16,1);
	GUI_ShowString(48,48,strHumi2,16,1);
	GUI_ShowString(56,48,".",16,1);
	GUI_ShowString(64,48,strHumi3,16,1);
	GUI_ShowCHinese(72,48,16,"％",1);
}

编译程序，生成.hex文件。

2）硬件操作

① 硬件连接

② 文件烧录

3）实际效果

三、实验总结

在本次实验的过程中，我遇到了一些问题，特别是在采集温湿度时不知道为什么温度和湿度都显示为0，最开始我以为是传感器AHT20有问题，但是我换了4个不同的AHT20后温湿度还是显示为0，询问老师后也没能解决这个问题。最后在其他同学连接AHT20成功采集到温湿度后，我才意识到到可能是杜邦线本身的问题。因此，我更换了之前使用的杜邦线母线，成功采集到了温湿度。通过本次实验，我了解了I2C总线通信协议、OLED屏显和汉字点阵编码原理，知晓了什么是“软件I2C”和“硬件I2C”，学会了使用STM32F103完成基于I2C的AHT20温湿度采集和基于SPI的OLED屏显。总而言之，在此次实验过程中，我受益良多。

四、参考资料

1、硬件IIC和软件IIC区别
2、SSD1306-0.96寸oled屏-滚动指令介绍
3、stm32通过I2C接口实现温湿度（AHT20）的采集
4、基于 SPI 协议在 0.96 寸 OLED上【平滑显示汉字】及【温湿度数据采集显示】
5、零死角玩转STM32—F103指南者.pdf