Come usare un display OLED (SSD1306): testo, forme e grafica con Arduino

Anche se è grande poco più di un polpastrello, il display OLED da 0,96 pollici offre un'immagine nitida da 128×64 pixel ed è uno dei display preferiti nei progetti Arduino. A differenza degli LCD a caratteri non disegna solo lettere, ma anche linee, cerchi, icone, grafici e persino piccoli giochi. È ideale per smartwatch, stazioni meteo, telecomandi e strumenti di misura portatili. Quasi tutti questi display usano il chip di controllo SSD1306 e si collegano con soli due fili dati (I2C).

Cos'è un OLED e in cosa si differenzia da un LCD?

In un display OLED (Organic Light Emitting Diode) ogni pixel produce la propria luce; non c'è retroilluminazione. Per questo il nero è davvero nero, il contrasto è altissimo, lo schermo è nitido da ogni angolazione e consuma pochissimo quando gran parte dell'immagine è scura. I suoi 128×64 pixel permettono grafici, icone e disegni che gli LCD a caratteri non possono mostrare.

Caratteristiche tecniche

Collegamento del display OLED

Nei modelli bicolore le 16 righe superiori sono gialle e il resto blu; questi colori non si possono cambiare via software, quindi conviene progettare la parte alta come una barra del titolo. Se non sei sicuro dell'indirizzo del display, usa lo scanner I2C dell'articolo Usare un display LCD I2C.

Installare le librerie

1. Apri il Gestore librerie dell'Arduino IDE e cerca Adafruit SSD1306.
2. Quando durante l'installazione ti chiede delle dipendenze, scegli Install all per installare anche Adafruit GFX e Adafruit BusIO.
3. Se vuoi, apri File > Esempi > Adafruit SSD1306 > ssd1306_128x64_i2c e provalo con l'indirizzo 0x3C.

Primo programma: scrivere un testo sul display

1#include <Wire.h>
2#include <Adafruit_GFX.h>
3#include <Adafruit_SSD1306.h>
4
5Adafruit_SSD1306 display(128, 64, &Wire, -1);   // genişlik, yükseklik, I2C, reset pini yok / width, height, I2C, no reset pin
6
7void setup() {
8  if (!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) {   // I2C adresi / I2C address
9    for (;;);                                         // ekran bulunamadı / display not found
10  }
11  display.clearDisplay();
12  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
13  display.setTextSize(2);                   // 2 kat büyük / double size
14  display.setCursor(0, 0);
15  display.println(F("BlueGrays"));
16  display.setTextSize(1);
17  display.setCursor(0, 24);
18  display.println(F("OLED 128x64 hazir!"));
19  display.display();                        // tamponu ekrana gönder / push the buffer to the screen
20}
21
22void loop() {
23}

Disegnare forme: le funzioni di Adafruit GFX

L'angolo in alto a sinistra del display è (0, 0), quello in basso a destra (127, 63). Come colore si usa SSD1306_WHITE (acceso), SSD1306_BLACK (spento) o SSD1306_INVERSE (inverti).

Mostrare il valore di un sensore: un termometro in tempo reale

Il punto di forza dell'OLED è mostrare le misure con cifre grandi e grafici. Il codice qui sotto scrive in grande la temperatura letta da un DHT11 e mostra sotto l'umidità con una barra. Per il collegamento del sensore vedi Sensore di temperatura e umidità DHT11.

1#include <Wire.h>
2#include <Adafruit_GFX.h>
3#include <Adafruit_SSD1306.h>
4#include <DHT.h>
5
6Adafruit_SSD1306 display(128, 64, &Wire, -1);
7DHT dht(2, DHT11);
8
9void setup() {
10  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);
11  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
12  dht.begin();
13}
14
15void loop() {
16  float t = dht.readTemperature();
17  float h = dht.readHumidity();
18  display.clearDisplay();
19  display.setTextSize(1);
20  display.setCursor(0, 0);
21  display.print(F("Sicaklik / Temp"));
22  display.setTextSize(3);
23  display.setCursor(0, 16);
24  display.print(t, 1);
25  display.print(F("C"));
26  display.drawRect(0, 52, 128, 10, SSD1306_WHITE);                    // nem çubuğu çerçevesi / humidity bar frame
27  display.fillRect(2, 54, (int)(h / 100.0 * 124), 6, SSD1306_WHITE);  // nem oranı kadar dolu / filled by humidity
28  display.display();
29  delay(2000);
30}

Disegnare la tua icona: le bitmap

Per mostrare un logo o un'icona trasformi l'immagine in un array di byte: ogni bit è un pixel. Strumenti di conversione come image2cpp trasformano direttamente un'immagine in bianco e nero in un array per Arduino. Le icone piccole si possono scrivere anche a mano; l'array 8×8 qui sotto disegna un cuore:

1const unsigned char PROGMEM heart[] = {
2  0b01100110,
3  0b11111111,
4  0b11111111,
5  0b11111111,
6  0b01111110,
7  0b00111100,
8  0b00011000,
9  0b00000000
10};
11
12// setup() ya da loop() içinde / inside setup() or loop()
13display.drawBitmap(60, 28, heart, 8, 8, SSD1306_WHITE);
14display.display();

OLED con ESP32 e Raspberry Pi Pico

Sull'ESP32 funzionano lo stesso codice Arduino e le stesse librerie; i pin I2C sono GPIO 21 (SDA) e 22 (SCL). Poiché l'ESP32 ha molta memoria, animazioni e grafici aggiornati velocemente sono molto più fluidi. Sul Pico con MicroPython basta copiare sul Pico il file driver ssd1306.py (da micropython-lib):

1from machine import Pin, I2C
2import ssd1306                                 # ssd1306.py Pico'da olmalı / must be on the Pico
3
4i2c = I2C(0, sda=Pin(4), scl=Pin(5), freq=400000)
5oled = ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, i2c)       # adres varsayılan 0x3C / default address 0x3C
6
7oled.fill(0)                                   # ekranı temizle / clear the screen
8oled.text("BlueGrays", 0, 0)
9oled.text("Pico + OLED", 0, 16)
10oled.rect(0, 40, 128, 20, 1)                   # çerçeve / frame
11oled.fill_rect(2, 42, 80, 16, 1)               # dolu çubuk / filled bar
12oled.show()                                    # ekrana gönder / push to the screen

Durata del display e burn-in

I pixel OLED perdono luminosità con l'uso. Se la stessa immagine resta sullo schermo invariata per mesi, sui pixel accesi più spesso può formarsi un'ombra leggera. Per evitarlo, spegni il display quando non serve (display.ssd1306_command(SSD1306_DISPLAYOFF)), abbassa la luminosità (display.dim(true)), sposta ogni tanto di qualche pixel i contenuti fissi, oppure accendi il display solo quando c'è qualcuno vicino con un sensore PIR.

Idee di progetti con il display OLED

• Mini stazione meteo: mostra temperatura, umidità e pressione con le icone.
• Giochi tascabili: gioca a Pong o al T-Rex con pulsanti o con un joystick.
• Display meteo: mostra con le icone il meteo scaricato da Internet con un ESP32.
• Display per sensore di parcheggio: mostra come numero e barra la distanza misurata da un HC-SR04.
• Plotter di segnali: disegna i valori di analogRead come un grafico che scorre.
• Orologio da scrivania: riunisci su un solo display l'ora da Internet, la data e il meteo del giorno.

Errori comuni e come risolverli

• Il display resta vuoto: non viene chiamato display.display(), l'indirizzo è sbagliato (0x3D invece di 0x3C) oppure SDA e SCL sono invertiti.
• "SSD1306 allocation failed": l'Uno ha finito la RAM; il buffer di un display 128×64 occupa 1 KB. Scrivi i testi con F(), sposta gli array grandi in PROGMEM o usa la libreria U8g2, più parsimoniosa.
• L'immagine è rovinata o a metà: un display 128×32 è stato dichiarato come 128×64 (o viceversa); indica la dimensione giusta nel codice.
• L'immagine è capovolta: ruotala di 180 gradi con display.setRotation(2).
• Invertire VCC e GND: distrugge il display per sempre; leggi le scritte dei pin prima di collegare.
• Blocchi casuali: fili I2C lunghi e allentati; usa fili corti e, se serve, abbassa la velocità dell'I2C.

Un display OLED è il modo più economico per dare al tuo progetto un aspetto professionale. Se devi mostrare solo numeri, un display a 7 segmenti è una buona scelta, e per testi da leggere al sole un LCD I2C. Nell'app BlueGrays trovi i giochi Pong e T-Rex su OLED, un display meteo con ESP32, un sensore di parcheggio e un registratore di temperatura, con schemi e codice.