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よくある安いI2C OLEDについて調べてみた。 [Arduino]

以下3つのよくあるI2CのOLEDだけど、いろいろ調べたらほぼ同じ操作でいけると判明。

・0.96インチ , 128x64 , SSD1306
・1.3インチ, 128x64, SH1106
・1.5インチ, 128x128, SH1107

3oleds_qr.jpg

★共通なところ
・5VのArduinoで、プルアップ抵抗なしで動く。
・アドレスが 0x78 (Wireライブラリでは 0x3C と1ビットずらす)
・画像メモリーの使い方、縦8ドットで1バイトが横に128個。これが縦に8ページ(あるいは16ページ)
・コマンドも大体同じっぽい

★それぞれで違うところ
*** 0.96'', 128x64 , SSD1306 ***
 初期化コマンドは、0x8D, 0x14 の Enable charge pump と、0xAF の switch on OLEDの2つだけでとりあえず表示できる。
 メモリがページをまたいでリニアになっているので、自然に折り返しできる。
 ピンは GND VCC SCL SDA の順。
*** 1.3'', 128x64, SH1106 ***
 初期化コマンドは、0xAF だけでとりあえずOK。
 メモリはページをまたげない。
 制御チップは132x64ドットでできているようだが、OLEDは128x64でできているので左右に2ドットずつ表示されない領域がある。
 ピンは VCC GND SCL SDA の順。電源が0.96インチと逆で間違えると壊れるので注意。
*** 1.5'', 128x128, SH1107 ***
 こちらも初期化コマンドは、0xAF だけでとりあえずOK。
 同様にメモリはページをまたげない。
 ピンは VCC GND SCL SDA の順。電源注意。
 これはGME128128-01-IIC Ver 2.0での話。Ver 3は SSD1327 ?

// tinyOLEDdemo - controlling an I²C OLED (SSD1306/SH1106/SH1107) with an ATtiny202
//
// A big thank you to Stefan Wagner 
// Project Files (Github):  https://github.com/wagiminator
// License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>

const uint8_t img_i[] = {   32,   32, // px
  0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
  0x00, 0x00, 0x00, 0x82, 0xee, 0xfe, 0xfe, 0xfc, 0xf8, 0x70, 0x20, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
  0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x80, 0xc0, 0xe0, 0xf0,
  0xf8, 0x7e, 0xff, 0xff, 0xef, 0xc7, 0x03, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
  0x00, 0x00, 0x00, 0x20, 0x20, 0x30, 0x10, 0x18, 0x1c, 0x0e, 0x0f, 0x07, 0x07, 0x03, 0x01, 0x01,
  0x00, 0x00, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
  0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
  0x00, 0x1e, 0x3f, 0x7f, 0x3f, 0x3f, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00
};
const uint8_t img_qr[] = {  23,   23, // px
  0xff, 0x01, 0x7d, 0x45, 0x45, 0x45, 0x7d, 0x01, 0xff, 0x2b, 0xcb, 0x71, 0xdf, 0x01, 0xff, 0x01,
  0x7d, 0x45, 0x45, 0x45, 0x7d, 0x01, 0xff, 0xff, 0x59, 0x55, 0x7d, 0x71, 0x49, 0x67, 0x55, 0xf9,
  0x3d, 0xc2, 0x8b, 0x57, 0x91, 0x3d, 0x77, 0xc9, 0x27, 0xb9, 0x93, 0x71, 0xf7, 0xff, 0xff, 0xc0,
  0xdf, 0xd1, 0xd1, 0xd1, 0xdf, 0xc0, 0xff, 0xc1, 0xf3, 0xfa, 0xcd, 0xd5, 0xc8, 0xc5, 0xea, 0xe6,
  0xe8, 0xd8, 0xcb, 0xec, 0xff
};
// ---- I2C Master Implementation (Write only) ---------------------------------

#define I2C_FREQ  800000UL                        // I2C clock frequency in Hz
void I2C_init(void) {                             // I2C init function
  TWI0.MBAUD   = ((F_CPU / I2C_FREQ) - 10) / 2;   //   set TWI master BAUD rate (simplified BAUD calculation)
  TWI0.MCTRLA  = TWI_ENABLE_bm;                   //   enable TWI master
  TWI0.MSTATUS = TWI_BUSSTATE_IDLE_gc;            //   set bus state to idle
}
void I2C_start(uint8_t addr) {                    // I2C start transmission
  TWI0.MADDR = addr;                              //   start sending address
}
void I2C_stop(void) {                             // I2C stop transmission
  while (~TWI0.MSTATUS & TWI_WIF_bm);             //   wait for last transfer to complete
  TWI0.MCTRLB = TWI_MCMD_STOP_gc;                 //   send stop condition
}
void I2C_write(uint8_t data) {                    // I2C transmit one data byte to the slave, ignore ACK bit
  while (~TWI0.MSTATUS & TWI_WIF_bm);             //   wait for last transfer to complete
  TWI0.MDATA = data;                              //   start sending data byte 
}

// ---- OLED Implementation ----------------------------------------------------

#define OLED_ADDR       0x78             // OLED write address (Wire lib.:0x3c)
#define OLED_CMD_MODE   0x00             // set command mode
#define OLED_DAT_MODE   0x40             // set data mode

const uint8_t OLED_INIT_CMD[] = {        // OLED init settings
//0xA8, 0x7F,           // set multiplex (HEIGHT-1): 0x1F(128x32), 0x3F(128x64), 0x7F(128x128)
//0x22, 0x00, 0x0f,     // set min and max page: 0x07(128x64), 0x0F(128x128)
//0x20, 0x00,           // set horizontal memory addressing mode
//0xDA, 0x12,           // set COM pins hardware configuration to alternative
  0x8D, 0x14,           // enable charge pump (for SSD1306)
  0xAF                  // switch on OLED
};

void OLED_init(void) {                    // OLED init function
  I2C_init();                             //   initialize I2C first
  I2C_start(OLED_ADDR);                   //   start transmission to OLED
  I2C_write(OLED_CMD_MODE);               //   set command mode
  for (uint8_t i=0; i<sizeof(OLED_INIT_CMD); i++) I2C_write(OLED_INIT_CMD[i]); //   send the command bytes
  I2C_stop();                             //   stop transmission
}

void OLED_cursor(uint8_t xpos, uint8_t ypos) {// OLED set the cursor
  xpos +=2;                               //  (for SH1106 (132x64)
  I2C_start(OLED_ADDR);                   //   start transmission to OLED
  I2C_write(OLED_CMD_MODE);               //   set command mode
  I2C_write(xpos & 0x0F);                 //   set low nibble of start column
  I2C_write(0x10 | (xpos >> 4));          //   set high nibble of start column
  I2C_write(0xB0 | (ypos & 0x0f));        //   set start page
  I2C_stop();                             //   stop transmission
}

void OLED_clear(uint16_t p) {             // OLED clear screen with pattern
  if( p < 256 ) p |= p << 8;
  for(uint8_t pg=0; pg<16; pg++){
    OLED_cursor(0, pg);                   //   set cursor at upper left corner
    I2C_start(OLED_ADDR);                 //   start transmission to OLED
    I2C_write(OLED_DAT_MODE);             //   set data mode
    for(uint8_t c=64; c; c--) {
      I2C_write(p & 0xff);                //   fill the screen
      I2C_write(p >> 8  );
    }
    I2C_stop();                           //   stop transmission
  }
}

void OLED_image(uint8_t xpos, uint8_t ypos, uint8_t *d) {// OLED set image
  const uint8_t w=*d++, h=*d++;
  for(uint8_t y=0; y<(h+7)/8; y++) {
    OLED_cursor(xpos, ypos + y);          //   set the cursor
    I2C_start(OLED_ADDR);                 //   start transmission to OLED
    I2C_write(OLED_DAT_MODE);             //   set data mode
    for(uint8_t x=0; x<w; x++) I2C_write( *d++ );
    I2C_stop();                           //   stop transmission    
  }
}

void OLED_image2x(uint8_t xpos, uint8_t ypos, uint8_t *d) {// OLED set 2x image
  const uint8_t x2[]={ 0x0,0x3,0xc,0xf,0x30,0x33,0x3c,0x3f,0xc0,0xc3,0xcc,0xcf,0xf0,0xf3,0xfc,0xff };
  const uint8_t w=*d++, h=*d++;
  for(uint8_t y=0; y<(h+3)/4; y++) {
    OLED_cursor(xpos, ypos + y);          //   set the cursor
    I2C_start(OLED_ADDR);                 //   start transmission to OLED
    I2C_write(OLED_DAT_MODE);             //   set data mode
    for(uint8_t x=0, t; x<w; x++) {
      I2C_write( t = x2[ d[x+(y/2)*w] >> (y%2*4) & 0xf ] );
      I2C_write( t );
    }
    I2C_stop();                           //   stop transmission    
  }
}

void OLED_image4x(uint8_t xpos, uint8_t ypos, uint8_t *d) {// OLED set 2x image
  const uint8_t x4[]={ 0x0,0xf,0xf0,0xff };
  const uint8_t w=*d++, h=*d++;
  for(uint8_t y=0; y<(h+1)/2; y++) {
    OLED_cursor(xpos, ypos + y);          //   set the cursor
    I2C_start(OLED_ADDR);                 //   start transmission to OLED
    I2C_write(OLED_DAT_MODE);             //   set data mode
    for(uint8_t x=0, t; x<w; x++) {
      I2C_write( t = x4[ d[x+(y/4)*w] >> (y%4*2) & 0b11 ] );
      I2C_write( t );
      I2C_write( t );
      I2C_write( t );
    }
    I2C_stop();                           //   stop transmission    
  }
}

// ---- Main Function ----------------------------------------------------------

void setup() {
  _delay_ms(100);                         // add delay
  OLED_init();                            // setup I2C OLED
}

void loop() {
  OLED_clear(0x1144);                     // clear screen with pattern
  OLED_image( 48, 2, img_i );
  _delay_ms(1000);
  OLED_image2x( 32, 1, img_i );
  _delay_ms(1000);
  OLED_image4x(  0, 0, img_i );
  _delay_ms(2000);
  OLED_clear(0xff);                       // clear screen with white
  OLED_image( 52, 2, img_qr );
  _delay_ms(1000);
  OLED_image2x( 41, 1, img_qr );
  _delay_ms(1000);
  OLED_image4x( 18, 1, img_qr );
  _delay_ms(4000);
}


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