OLED-дисплей SSD1306: текст, фигуры и графика на Arduino

OLED-дисплей 0,96 дюйма размером чуть больше кончика пальца показывает чёткое изображение 128×64 пикселя и входит в число самых популярных дисплеев для проектов на Arduino. В отличие от символьных LCD, он рисует не только буквы, но и линии, круги, значки, графики и даже маленькие игры. Он идеален для умных часов, метеостанций, пультов и портативных измерительных приборов. Почти все такие дисплеи работают на микросхеме-драйвере SSD1306 и подключаются всего двумя проводами данных (I2C).

Что такое OLED и чем он отличается от LCD?

В OLED-дисплее (Organic Light Emitting Diode, органический светодиод) каждый пиксель сам излучает свет; подсветки нет. Поэтому чёрные области по-настоящему чёрные, контраст очень высокий, изображение чёткое под любым углом, а если большая часть картинки тёмная, потребление очень маленькое. 128×64 пикселя позволяют выводить графику, значки и рисунки, которые символьные LCD показать не могут.

Характеристики

Подключение OLED-дисплея

На двухцветных моделях верхние 16 строк экрана светятся жёлтым, а остальные — синим; программно эти цвета не меняются, поэтому верхнюю часть красиво оформить как строку заголовка. Если адрес дисплея неизвестен, воспользуйся скетчем-сканером I2C из статьи I2C LCD-дисплей.

Установка библиотек

1. Открой «Менеджер библиотек» (Library Manager) в Arduino IDE и найди Adafruit SSD1306.
2. Когда при установке появится вопрос о зависимостях, выбери Install all («Установить все»), чтобы установились также Adafruit GFX и Adafruit BusIO.
3. При желании открой «Файл › Примеры › Adafruit SSD1306 › ssd1306_128x64_i2c» и попробуй его, указав адрес дисплея 0x3C.

Первая программа: выводим текст на экран

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}

Рисуем фигуры: функции Adafruit GFX

Левый верхний угол экрана — (0, 0), правый нижний — (127, 63). Для цвета используют SSD1306_WHITE (включить), SSD1306_BLACK (выключить) или SSD1306_INVERSE (инвертировать).

Показываем значение датчика: живой термометр

Сильная сторона OLED — вывод показаний крупными цифрами и графикой. Код ниже пишет крупным шрифтом температуру, считанную с DHT11, а под ней показывает влажность в виде шкалы. Про подключение датчика читай в статье Датчик температуры и влажности 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}

Рисуем свой значок: растровые изображения

Чтобы показать логотип или значок, изображение превращают в массив байтов: каждый бит — один пиксель. Утилиты-конвертеры вроде image2cpp сразу превращают чёрно-белую картинку в массив для Arduino. Маленькие значки можно написать и вручную; массив 8×8 ниже рисует сердечко:

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 с ESP32 и Raspberry Pi Pico

На ESP32 работают тот же код Arduino и те же библиотеки; пины I2C — GPIO 21 (SDA) и 22 (SCL). Памяти у ESP32 много, поэтому анимации и быстро обновляемая графика идут гораздо плавнее. На Pico с MicroPython достаточно скопировать на Pico файл драйвера ssd1306.py (из 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

Срок службы дисплея и выгорание

Пиксели OLED со временем теряют яркость. Если одно и то же изображение месяцами остаётся на экране без изменений, на часто горящих пикселях может появиться слабый «призрак». Чтобы этого избежать, выключай дисплей, когда он не нужен (display.ssd1306_command(SSD1306_DISPLAYOFF)), снижай яркость (display.dim(true)), время от времени сдвигай статичное содержимое на несколько пикселей или включай дисплей с помощью PIR-датчика, только когда рядом кто-то есть.

Идеи проектов с OLED-дисплеем

• Мини-метеостанция: показывай температуру, влажность и давление со значками.
• Карманные игры: играй в Pong или «динозаврика» T-Rex кнопками или джойстиком.
• Экран погоды: показывай погоду, полученную из интернета на ESP32, вместе со значками.
• Экран парктроника: показывай расстояние, измеренное HC-SR04, числом и шкалой.
• Осциллограф-самоделка: рисуй значения analogRead на экране бегущим графиком.
• Настольные часы: собери на одном экране время из интернета, дату и погоду на день.

Частые ошибки и как их исправить

• Экран остаётся пустым: не вызывается display.display(), неверный адрес (0x3D вместо 0x3C), или перепутаны SDA и SCL.
• «SSD1306 allocation failed»: у Uno закончилась ОЗУ; буфер дисплея 128×64 занимает 1 КБ. Пиши текст через F(), переноси большие массивы в PROGMEM или используй экономную к ОЗУ библиотеку U8g2.
• Изображение искажено или видна только половина: дисплей 128×32 объявлен как 128×64 (или наоборот); укажи в коде правильный размер.
• Изображение перевёрнуто: поверни его на 180 градусов через display.setRotation(2).
• Перепутаны VCC и GND: это навсегда убивает дисплей; читай подписи пинов перед подключением.
• Случайные зависания: длинные, болтающиеся провода I2C; делай провода короткими и при необходимости снижай скорость I2C.

OLED-дисплей — самый дешёвый способ придать проекту профессиональный вид. Если нужно показывать только цифры, хороший выбор — 7-сегментный индикатор, а для текста, который должен читаться на солнце, — I2C LCD. В приложении BlueGrays есть игры Pong и T-Rex на OLED, экран погоды на ESP32, парктроник и регистратор температуры — со схемами подключения и кодом.