LoRa网关项目——OLED(SSD1306)开发（一）
#前言
最近在做一个LoRa物联网网关的项目，网关的作用主要是管理连接的LoRa传感器终端，将传感数据通过协议转换向上转发到Internet，当然，也要处理下行的数据。
使用到的LoRa射频芯片是SX1278，MCU为STM32F103RCT6，连接Internet用的是ESP8266+AT，且移植了FreeRTOS（单纯是为了学习），开发环境是STM32CubeMX+Keil 5。由于之前没负责过整个系统的开发，所以开此贴记录一下开发过程，由于本人上学以来语文一直不好，所以文笔正在努力进步中，如果此文章有您觉得我说的不明白的地方，可以发送邮件到wanglu082@yeah.net，或者在文章下方评论，我看到会尽快回复您，多谢谅解！
为了方便查看网关的状态，本系统加入了一个0.96‘OLED模块来显示一些调试信息。
一. 对SSD1306驱动改进
1.1 初始化函数改进
拿SSD1306的初始化来说，OLED模块厂商给的驱动是使用MCU发送多次命令对SSD1306进行配置，这就要启动多次IIC通讯，但实际上，通过DataSheet中给出的实例通信时序，SSD1306是支持一次发送多次命令/数据的：
所以我们可以将初始化的命令序列组成一个数组（1Byte 命令、1Byte数据、1Byte 命令、1Byte数据……），通过一次IIC通信发送给SSD1306。改进后 OLED_Init() 函数如下：
void OLED_Init(void) {
/* GPIO的初始化在MX_GPIO_Init()中进行 */
/* 初始化命令数组必须定义为 全局变量 或 局部静态变量，
若定义为局部变量，则可能 OLED_Init 执行结束，DMA没有传输完成 */
static u8 OledInitCmd[29] =
{0xAE,0x00,0x10,0x40,0xB0,0x81,0xFF,0xA1,0xA6,0xA8,
0x3F,0xC8,0xD3,0x00,0xD5,0x80,0xD8,0x05,0xD9,0xF1,
0xDA,0x12,0xDB,0x30,0x8D,0x14,0xAF,0x20,0x00
};
u16 OledInitCmdLength = sizeof(OledInitCmd);
HAL_I2C_Mem_Write_DMA(&hi2c1, OLED_IIC_ADDR, OLED_CMD, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, OledInitCmd, OledInitCmdLength);
}
这里为什么用 HAL_I2C_Mem_Write_DMA() 而不是 HAL_I2C_Master_Transmit_DMA() 呢？
单看函数的描述很难分别其区别，通过对比这两个函数的输入参数的不同，HAL_I2C_Mem_Write_DMA()多了两个形参：MemAddress 、MemAddSize 。其实看看源码也就明白了，HAL_I2C_Mem_Write_DMA()会在发送完Salve Address后在发送8/16 bit的 MemAddress ，然后才是n byte的 数据。
那么为什么SSD1306要发送 MemAddress 呢？再看通讯时序图，在控制位的前面有2bit的Co和D/C#，先说D/C#用于标志该字节的数据是命令（Command）还是数据（Data），对应到SSD1306就是该字节是一条控制命令还是对GDDRAM的修改，Co是非常重要的1个控制位，Co为0表示接下来的每个字节都是数据，这个数据不是与命令相区别的数据，而是代表以下的每个字节都不含Co和D/C# 位，默认与前面相同。
正因为有这种机制，才需要调用HAL_I2C_Mem_Write_DMA()，使在发送SlaveAddr后能发送一个字节的控制命令（0x00或0x40）
-
0x00 ；Co 和 D/C# 均为0，表示接下来都是纯命令，不需要再携带Co 和 D/C#。
-
0x40；Co 为0， D/C# 为1，表示接下来都是纯数据，对GDDRAM的修改，也不需要再携带Co 和 D/C#。
1.2 显示函数重写
拿显示一个point来说，SSD1306的驱动中使用如下的流程：
- 定位需要操作的page
- 对该page的特定位进行操作
这两步操作是两次IIC通讯过程，看似没什么问题，但是我们的显示器通常不是一直显示一个页面的。如配合按键实现的多级菜单例程中，我最初是使用先对局部写0，再写入数据的方法来实现。这样也能做，就是延迟有点大。
在生活中，其实显示器都会以一定的频率在不断的刷新，显示显存中的内容。如果还是使用官方实例中的方式，那么在While循环中实现刷新就必须要保存当前显示的信息，而且整个IIC通讯过程还必须要CPU参与，极大的降低了CPU的利用率，这时候就可以让DMA出场了。
DMA是数据的搬运工，它独立于CPU工作，只需要在开始传送和传送结束时通知CPU，CPU就有工夫去干大事。那怎么才能让DMA参与进来呢？毕竟它只能干搬数据的活，通过DataSheet中以下的文字描述可以了解到，SSD1306可以用过IIC通信向其内部GDDRAM进行操作（内部RAM结构讲解：STM32使用OLED模块(SSD1306)：OLED_DrawBMP()），只需要将IIC的 D/C 位置 1。
那我们是不是就能一次性将128*64 bit的GDDRAM全部写入，在STM32-Flash中定义一个8*128的数组（表示8个page，每个page有128个column），每次要显示图片、数字等的时候直接写入这个STM32-Flash，再定时将这个数组的元素一次性写入SSD1306的GDDRAM，DMA就负责这个传输过程。
然而，SSD1306内部GDDRAM的读写指针变化的方式只能在一个page中增加column，不能自动的切换page。
这时我们就要将寻址的模式改位能自动切换到下一个page的模式，SSD1306给我们提供了这种模式的修改方法。
只需要发送20h命令，在修改成00即可，这就是为什么你发现我上节的初始化命令后面跟了个 0x20 0x00.
最终实现的刷新函数如下，可以使用定时器实现固定频率刷新，也可以在IIC的发送完成标志BTF的回调函数中自动调用，就能实现自动刷新。
void OLED_Refreash(void)
{
/* 里面会进行回调函数的具体赋值 */
HAL_I2C_Mem_Write_DMA(&hi2c1, OLED_IIC_ADDR, OLED_DATA, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, *OledFrameBuf, OLED_FRAMEBUF_LEN);
}
二、理顺IIC事件回调函数
在HAL_I2C_Mem_Write_DMA中会对各类标志的回调函数进行注册，这里我感觉库文件写的好像有点问题，它对hi2c->hdmatx进行传输完成的回调函数注册，但是赋值的I2C_DMAXferCplt()中却都是接收完成相关的弱定义函数。
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那我觉得发送完成的回调函数应该叫HAL_I2C_MemTxCpltCallback()，果不其然，搜了一下，还真有这个函数，它被I2C_MasterTransmit_BTF()和I2C_MasterTransmit_TXE()调用，这里又很混乱了，即然上面把Mem_Write与Master_Transmit分开，那这里为啥又混起来了呢？感觉HAL库整的有一点乱。
问题又来了，BTF和TXE这两个标志有什么区别？找到我们的STM32官方手册，BTF和TXE分别是 I2C_SR1 寄存器的 bit2 和 bit7 ，然而手册上写的解释我根本没看懂，寄存器为空和发送完字节都是什么意思？不懂。那就去看看源码吧，说不定能找到头绪。
先看I2C_MasterTransmit_TXE()，下面截取了几个重要的片段，可以分析出TXE标志是每发送一个字节就产生，它控制着每个字节的发送过程。
而I2C_MasterTransmit_BTF()则是对一次IIC通讯过程的结束进行处理：
到这里需要梳理一下，IIC一次传输完成后（也就是写入全部的GDDRAM后）会置 BTF 标志为1，此时会执行I2C_MasterTransmit_BTF()，此函数完成标志位清除、状态改写的步骤后，会执行一个HAL_I2C_MemTxCpltCallback()，这是一个弱定义的函数，用户可以自行实现。而我们要在一次GDDRAM传输完成后马上开启下一次传输实现自动刷新的目的，所以需要在HAL_I2C_MemTxCpltCallback()中再次调用OLED_Refreash()。
但是其实，我们还忘了，STM32并不是默认开启 IIC 各类事件的中断捕获，需要在STM32CubeMX中开启IIC的事件中断。
