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2026/9/27 2:53:17
SSD1306 OLED 驱动学习笔记（一）：概述、原理与初始化
这篇笔记是我跟完江协科技 OLED 教程之后整理的学习记录，同时对照了 SSD1306 的官方数据手册。
视频地址：https://www.bilibili.com/video/BV1EN41177Pc/
我当时调OLED好久没亮，芯片也没有任何报错。后来把自己的初始化序列和手册逐条对比，才发现电荷泵那条命令我写成了0xBD，正确的应该是0x8D。这篇笔记就是那次之后，把 SSD1306 从硬件到初始化重新理了一遍的结果。
一、概述（General Description）
1.1 芯片基本信息
0.96 英寸 OLED 显示屏，驱动芯片是 SSD1306。
- 128 个段（SEG）输出和 64 个公共端（COM）输出，对应 128×64 像素
- 供电要求：
- VDD = 1.65~3.3V，IC 逻辑供电
- VCC = 7~15V，面板驱动供电
不过芯片内部有升压电路，所以实际只需要接一个 3.3V 电源。
这里要注意的是，面板本身需要 7~15V 才能点亮，我们只给了 3.3V，中间靠的就是内部电荷泵升压。如果电荷泵没使能，芯片逻辑是正常的，命令也照收，但面板没电，屏幕就是全黑的。我那次黑屏就是这个原因。
1.2 通信接口
| 接口类型 | 说明 |
|---|---|
| 8 位并行接口 | 6800 / 8080 系列 |
| SPI 接口 | 3 线 / 4 线 |
| I2C 接口 | 我使用的方案，用软件 I2C 模拟 |
1.3 芯片的主要任务
- 接收数据（来自 MCU）
- 显示存储（存入 GDDRAM）
- 扫描刷新（把 GDDRAM 的内容输出到屏幕）
二、原理讲解
2.1 数据流的五个环节
接收到一个字节后，芯片会先做分流，我们可以指定这个字节是命令还是数据：
| 环节 | 作用 |
|---|---|
| 1 | 分流：判断收到的是命令还是数据 |
| 2 | 命令走这里，控制内部电路执行，比如开启显示 |
| 3 | 数据走这里，进入图形显示存储器 GDDRAM |
| 4 | 扫描 GDDRAM，把数据刷新到屏幕上 |
| 5 | 控制器输出，SEG 的 0~127 对应 128 列，COM 的 0~63 对应 64 行 |
2.2 引脚说明
类型图例：I = 输入，O = 输出，I/O = 双向，P = 电源引脚，NC = 不连接。
| 引脚名 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|
| VDD | P | 核心逻辑电源引脚 |
| VCC | P | 面板驱动电源，也是最高正电压电源引脚 |
| VSS | P | 地引脚 |
| VLSS | P | 模拟地引脚，外部应与 VSS 相连 |
| VCOMH | O | COM 信号非选中电平引脚。需要在此脚与 VSS 之间接一个电容 |
| VBAT | P | 保留引脚，应连接至 VDD |
| BGGND | P | 保留引脚，应接地 |
| C1P/C1N、C2P/C2N | I | 保留引脚，保持 NC |
| VBREF | P | 保留引脚，保持 NC |
| BS0/BS1/BS2 | I | MCU 总线接口选择引脚，详见下方接口选择 |
| IREF | I | 段输出电流基准引脚。需要在此脚与 VSS 间接一个电阻，使 IREF 电流维持在 12.5 µA |
| FR | O | 输出 RAM 写同步信号，用于协调 MCU 写数据与帧显示时序，防止撕裂效应。不用时保持 NC |
| CL | I | 外部时钟输入。内部时钟使能时（CLS 为高）此脚不用，接 VSS；内部时钟禁用时（CLS 为低）此脚作为外部时钟源输入 |
| CLS | I | 内部时钟使能。拉高（接 VDD）启用内部时钟；拉低禁用内部时钟，此时必须由 CL 脚提供外部时钟 |
| RES# | I | 复位信号输入。拉低执行芯片初始化，正常工作时保持高电平（接 VDD） |
| CS# | I | 片选输入，低有效 |
| D/C# | I | 数据/命令控制引脚。拉高（接 VDD）写数据，拉低写命令。 I2C 模式下此脚作为 SA0，用于从机地址选择。 3 线 SPI 模式下此脚必须接 VSS |
| E (RD#) | I | 6800 系列：作为 Enable(E) 信号，拉高且片选时启动读/写。 8080 系列：接收 Read(RD#) 信号，拉低且片选时启动读操作。 串口模式下必须接 VSS |
| R/W# (WR#) | I | 读/写控制输入。 6800 系列：作为 R/W# 选择，高为读、低为写。 8080 模式：作为 WR#，拉低且片选时启动写操作。 串口模式下必须接 VSS |
| D0~D7 | I/O | 8 位双向数据总线，接微处理器数据总线。 串口模式下：D0 = SCLK（串行时钟），D1 = SDIN（串行数据），D2 保持 NC |
2.3 接口选择说明
不同接口模式下各引脚的接法（对应手册 Table 8-1）：
| 总线接口 | 数据引脚接法 | 控制引脚接法 |
|---|---|---|
| 3 线 SPI | D7~D3 接低，D2 = NC，D1 = SDIN，D0 = SCLK | E 接低，R/W# 接低，CS# 接片选，D/C# 接低，RES# 接复位 |
| 4 线 SPI | 同上 | E 接低，R/W# 接低，CS# 接片选，D/C# 接数据/命令，RES# 接复位 |
| I2C | D7~D3 接低，D2 = SDA_OUT，D1 = SDA_IN，D0 = SCL | E 接低，R/W# 接低，CS# 接低，D/C# 接 SA0，RES# 接复位 |
三、I2C 通信协议说明
3.1 一次 I2C 传输的组成
S（起始条件）
起始条件之后的第一个字节，必须是 7 位从机地址加 1 位读写位的格式。
SSD1306 的从机地址格式是：
0 1 1 1 1 0 SA0 R/W# └──── 7 位从机地址 ────┘ └ 读写位 ┘SA0 由 D/C# 引脚电平配置，用来改变从机地址的最低位。R/W# 是读写选择，因为串行模式只能写入，所以我们给 0。
写模式下的完整字节是0111 1000，也就是 0x78。如果 SA0 接高电平，则变成0111 1010，也就是 0x7A。
ACK（应答）
从机收到一个字节后拉低 SDA 表示应答。
Co（连续模式）
- 置 1：每个 Data byte 前都要加 1 个 Control byte
- 置 0：1 个 Control byte 后可以跟多个 Data byte
Control byte 里的 D/C# 位指定后面是数据还是命令：
- 0x00：后面是命令
- 0x40：后面是数据
P（终止时序）
主机发送停止条件，结束本次传输。
四、显存结构（GDDRAM）
4.1 为什么要分页
- X 轴是 0~127，一共 128 列
- Y 轴是 Page0~Page7，一共 8 页，每页 8 行像素
之所以要分页，是因为 1 个字节占 8 位。如果 8 位只表示一个像素点，那就太浪费了。所以这里把 8 位竖着展开、从上到下排列，低位在上，高位在下。也就是说，每次写入 1 个字节，会控制纵向的 8 个像素点，因此以 8 位为一组进行分页。
写完一个字节会自动右移一列。
总显存 = 8 页 × 128 字节 = 1024 字节。
4.2 页地址和列地址怎么设置
可以通过写命令，根据相应的命令表来决定页地址和列地址。
列地址（X）需要拆成两条命令发送。D/C# 写 0 表示写命令：
| 命令 | 位模式 | 说明 |
|---|---|---|
| 第一行 | 0000 xxxx | D7~D4 为命令码 0000，D3~D0 是列地址的低 4 位 |
| 第二行 | 0001 xxxx | D7~D4 为命令码 0001，D3~D0 是列地址的高 4 位 |
| 第三行 | 1011 0xxx | D7~D3 为命令码 10110，D2~D0 指定页地址 Page0~Page7 |
三行组合起来，就能覆盖 128 列 × 8 页的完整显存。
对应到代码：
// 低 4 位：0000 xxxxOLED_WriteCommand(0x00|(x&0x0F));// 高 4 位：0001 xxxxOLED_WriteCommand(0x10|((x&0xF0)>>4));// 页地址：1011 0xxxOLED_WriteCommand(0xB0|(y&0x07));五、初始化过程（内部提供 VCC）
5.1 写命令代码
voidOLED_WriteCommand(uint8_tCommand){MyI2C_Start();MyI2C_SendByte(0x78);// 从机地址：0111100 + R/W#=0，也就是 0x78MyI2C_ReceiveAck();MyI2C_SendByte(0x00);// Control byte：0x00 表示后面是命令MyI2C_ReceiveAck();MyI2C_SendByte(Command);// 命令本身MyI2C_ReceiveAck();MyI2C_Stop();}5.2 写数据代码
voidOLED_WriteData(uint8_tData){MyI2C_Start();MyI2C_SendByte(0x78);// 从机地址MyI2C_ReceiveAck();MyI2C_SendByte(0x40);// Control byte：0x40 表示后面是数据MyI2C_ReceiveAck();MyI2C_SendByte(Data);// 数据本身MyI2C_ReceiveAck();MyI2C_Stop();}0x78 的来历：7 位从机地址0111100（SA0 默认接低电平，为 0），加上 1 位读写位 0（写入），得到0111 1000，也就是 0x78。
5.3 完整初始化代码
/* ============================================================================ * OLED_Init() —— SSD1306 初始化（软件 I2C 版） * 每条命令的作用都对照 SSD1306 数据手册（Solomon Systech Rev 1.0）标注 * 供电结构： * VDD = 1.65~3.3V（逻辑） * VCC = 7~15V（面板驱动，靠内部电荷泵升压） * ============================================================================ */voidOLED_Init(void){MyI2C_Init();// 初始化软件 I2C 的 GPIO（SCL/SDA 引脚）Delay_ms(100);// 上电延时，等电源稳定（手册要求 VDD 稳定后再发命令）/* 1. 先关显示，避免初始化过程中出现花屏 */OLED_WriteCommand(0xAE);// AEh = Set Display OFF，关闭显示（RESET 默认值）/* 2. 设置显示时钟分频比 / 振荡器频率 */OLED_WriteCommand(0xD5);// D5h = Set Display Clock Divide Ratio / Oscillator FrequencyOLED_WriteCommand(0x80);// 高4位是振荡频率（8，默认），低4位是分频比（0，分频=1）/* 3. 设置复用比（MUX Ratio） */OLED_WriteCommand(0xA8);// A8h = Set Multiplex Ratio，MUX 比率 = N+1OLED_WriteCommand(0x3F);// 0x3F = 63，即 64 MUX，对应 128×64 屏幕的 64 行/* 4. 设置显示偏移（垂直平移） */OLED_WriteCommand(0xD3);// D3h = Set Display Offset，COM 垂直平移 0~63OLED_WriteCommand(0x00);// 偏移 0，128×64 模块一般填 0/* 5. 设置显示起始行 */OLED_WriteCommand(0x40);// 40h~7Fh = Set Display Start Line，0x40 表示从第 0 行开始/* 6. 段重映射（左右镜像） */OLED_WriteCommand(0xA1);// A1h = 列地址 127 映射到 SEG0，即左右镜像// 填 A0h 则不镜像。屏幕上图左右反了，就改这条/* 7. COM 输出扫描方向（上下翻转） */OLED_WriteCommand(0xC8);// C8h = COM63 到 COM0 反向扫描// 填 C0h 则正向扫描。屏幕上下颠倒时改这条/* 8. COM 引脚硬件配置 */OLED_WriteCommand(0xDA);// DAh = Set COM Pins Hardware ConfigurationOLED_WriteCommand(0x12);// 0x12 = 交替 COM 配置 + 左右反置// 128×64 模块常用值，顺序配置是 0x02/* 9. 设置对比度（亮度） */OLED_WriteCommand(0x81);// 81h = Set Contrast Control，双字节命令OLED_WriteCommand(0xCF);// 0x00~0xFF，值越大越亮，0xCF 约 81%// 屏幕太暗或太亮，优先改这个值/* 10. 设置预充电周期 */OLED_WriteCommand(0xD9);// D9h = Set Pre-charge PeriodOLED_WriteCommand(0xF1);// 高4位是阶段1周期数（F=15），低4位是阶段2周期数（1）// 手册规定 0 是无效值/* 11. 设置 VCOMH 取消选择电平 */OLED_WriteCommand(0xDB);// DBh = Set VCOMH Deselect LevelOLED_WriteCommand(0x30);// 00h 是 0.65×VCC，20h 是 0.77×VCC（复位值），30h 是 0.83×VCC// 0x30 是最亮的一档/* 12. 整个显示 ON/OFF */OLED_WriteCommand(0xA4);// A4h = 输出跟随 GDDRAM 内容（正常显示）// A5h 则是强制全屏点亮、忽略 RAM 内容，一般只用于测试/* 13. 设置正常/反显 */OLED_WriteCommand(0xA6);// A6h = 正常显示，RAM 中 1 对应像素亮// A7h 则是反显，1 对应像素灭/* 14. 设置电荷泵，我黑屏就出在这条 */OLED_WriteCommand(0x8D);// 8Dh = Set Charge Pump，双字节命令// 作用是把 3.3V 升压到面板需要的 7~15V// 之前写成 0xBD，芯片当作非法命令丢弃了// 结果电荷泵从未开启，面板没电，屏幕全黑OLED_WriteCommand(0x14);// 0x14 = 使能内部电荷泵（0x10 = 关闭）// 用内部 DC/DC 供电的模块，这条是必需的/* 15. 开启显示 */OLED_WriteCommand(0xAF);// AFh = Set Display ON，真正点亮屏幕，放在最后OLED_Clear();// 清屏，防止上电随机噪点Delay_ms(100);// 等显示稳定}5.4 设置光标位置（列地址 + 页地址）
voidOLED_SetCursor(uint8_tx,uint8_ty){// 列地址低 4 位：命令 0000xxxxOLED_WriteCommand(0x00|(x&0x0F));// 列地址高 4 位：命令 0001xxxxOLED_WriteCommand(0x10|((x&0xF0)>>4));// 页地址：命令 10110xxxOLED_WriteCommand(0xB0|(y&0x07));}位运算拆解，以 x = 0x5A（0101 1010）为例：
| 步骤 | 运算 | 结果 | 作用 |
|---|---|---|---|
| 1 | x & 0x0F | 0000 1010= 0x0A | 用 0x0F（0000 1111）保留低 4 位，把高 4 位清零 |
| 2 | x & 0xF0 | 0101 0000= 0x50 | 用 0xF0（1111 0000）保留高 4 位，把低 4 位清零 |
| 3 | (x & 0xF0) >> 4 | 0000 0101= 0x05 | 把高 4 位移到低位，方便拼命令 |
| 4 | 0x10 | 0x05 | 0001 0101= 0x15 | 用或运算套上命令前缀 0001 |
关于这两个位运算，我记的口诀是：
- 与运算：和 1 运算的结果照抄原数，和 0 运算的结果永远是 0。也就是全 1 才得 1，有一个 0 结果就是 0。
- 或运算：和 1 运算的结果永远是 1，和 0 运算的结果照抄原数。也就是有一个 1 结果就是 1。
参考资料
- 江协科技 OLED 教程：https://www.bilibili.com/video/BV1EN41177Pc/
- SSD1306 数据手册，Solomon Systech，Rev 1.0，2007-09
- 命令表：Table 9-1，第 28~32 页
- 命令详细说明（含电荷泵）：第 10 章，第 34 页起
- 引脚说明：Table 7-1，第 13~14 页
- 官方初始化示例：第 4.4 节
- 0.96 寸 OLED 模块规格书，Allvision QG-2864KLBEG01