APM32F402 & HC-SR04超声测距应用场景：加个小屏幕 -

kai迪皮 发表于 2025-6-30 19:55

APM32F402 & HC-SR04超声测距应用场景：加个小屏幕

本帖最后由 kai迪皮于 2025-6-30 20:06 编辑

# 1. 背景：我们已经能测得很准，但还要更“便携”

在先前我们进行了

1. (https://bbs.21ic.com/icview-3465660-1-1.html)
2. (https://bbs.21ic.com/icview-3466026-1-1.html)
3. (https://bbs.21ic.com/icview-3466234-1-1.html)

可是在前面的实验里，我们通过 USB 连接到电脑，看串口打印的结果——这没什么不好，可是当我们想把这个小东西拿到现场去测试时，就会发现，拖着 USB 线、插着电脑太不方便。难道要当一个“抱着笔记本奔跑的测距侠”吗？这个操作可不优雅，也不利于后期的现场使用。

因此，从需求层面看：如果能在 APB402 + HC-SR04 + DHT11 的这个测距系统上加块小屏，让它在脱离电脑的情况下就能即时显示，那就太棒了！这样一来，我们只要给整套方案接个电源（例如手机充电宝），就能轻便地拿在手里满世界量距离、量温湿度，不再依赖上位机软件。

所以，“加个小屏幕”的念头便油然而生。而这里，我选择了常见的 0.96 英寸 OLED（SSD1306 驱动），它在嵌入式应用里极为常见，扮相简洁，显示效果清晰，且功耗低、引脚少。下面，让我们一起看看如何在 APM32F402 平台上和这块小屏“愉快共舞”吧！

# 2. 选择 OLED0.96：小巧玲珑，效果出众

## 2.1 为何选 OLED0.96

OLED 屏可以说是嵌入式开发中一朵“秀气的小花”——它身材不大、功耗不高，对 MCU 的资源占用也不算太苛刻。对于不需要复杂彩色 GUI 的场景（比如只想简单显示数字或字符），黑白OLED 0.96 英寸屏幕就已足够美观、易读。

此外，SSD1306 这款驱动芯片有现成的开源库和移植教程，不论是采用 I2C 通信还是 SPI 通信，都能快速上手。只要稍加修改，就能在 APM32、STM32、甚至其他品牌的 MCU 上跑个欢。正所谓“万金油式驱动”，开发者再熟悉不过。

我之前就[利用APM32F4 DAL库驱动OLED（SSD1306）](https://bbs.21ic.com/icview-3406306-1-1.html)介绍过这个OLED在APM32F4上的驱动，但我们之前选择的是DAL驱动库，在APM32F402平台上我想选择极海的标准库，那从DAL库到标准库，我们看看要经历什么吧。

## 2.2 I2C 初始化（移植到 APM32F4 标准库）

我们这里使用 PB8 / PB9 这两脚来做 I2C1 的 SCL 和 SDA（ **PB6/PB7 在APM32F402EVB板上用作 LED** ），只需要通过 GPIO\_ConfigPinRemap 等函数来把引脚重映射即可。下面是示例初始化函数：

```c
void I2C1_Config(void)
{
   GPIO_Config_T gpioConfigStruct;
   I2C_Config_T i2cConfigStruct;

   /* Enable I2C related Clock */
   RCM_EnableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_GPIOB | RCM_APB2_PERIPH_AFIO);
   RCM_EnableAPB1PeriphClock(RCM_APB1_PERIPH_I2C1);

   GPIO_ConfigPinRemap(GPIO_REMAP_I2C1); // SCL—PB8， SDA—PB9

   /* Free I2C_SCL and I2C_SDA */
   gpioConfigStruct.mode = GPIO_MODE_AF_OD;
   gpioConfigStruct.speed = GPIO_SPEED_50MHz;
   gpioConfigStruct.pin = GPIO_PIN_8;
   GPIO_Config(GPIOB, &gpioConfigStruct);

   gpioConfigStruct.mode = GPIO_MODE_AF_OD;
   gpioConfigStruct.speed = GPIO_SPEED_50MHz;
   gpioConfigStruct.pin = GPIO_PIN_9;
   GPIO_Config(GPIOB, &gpioConfigStruct);

   /* Config I2C1 */
   I2C_Reset(I2C1);
   i2cConfigStruct.mode = I2C_MODE_I2C;
   i2cConfigStruct.dutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2;
   i2cConfigStruct.ackAddress = I2C_ACK_ADDRESS_7BIT;
   i2cConfigStruct.ownAddress1 = 0XA0;
   i2cConfigStruct.ack = I2C_ACK_ENABLE;
   i2cConfigStruct.clockSpeed = 400000; // fast mode 400k
   I2C_Config(I2C1, &i2cConfigStruct);

   /* Enable I2Cx */
   I2C_Enable(I2C1);
}
```

初始化思路相当简单，无非是：

**1. 时钟打开；
2. GPIO 重映射并配置成开漏输出；
3. I2C 外设设定模式、地址、时钟；
4. 开启 I2C 外设。**

## 2.3 ssd1306 驱动迁移到 APM32F402 标准库

接下来，就该说到驱动文件了。我们在把DAL库中使用 I2C 写SSD1306寄存器操作改成APM32F402 标准库即可。下面这段示例演示了如何发送指令和数据：

```c
void OLED_I2C_SendByte(uint8_t addr, uint8_t Byte)
{
   I2C_EnableGenerateStart(I2C1);
   while (!I2C_ReadStatusFlag(I2C1, I2C_FLAG_START));
   I2C_Tx7BitAddress(I2C1, SSD1306_I2C_ADDR, I2C_DIRECTION_TX);
   while (!I2C_ReadStatusFlag(I2C1, I2C_FLAG_ADDR));
   (void)I2C1->STS2;

   I2C_TxData(I2C1, addr);
   while (!I2C_ReadStatusFlag(I2C1, I2C_FLAG_BTC));
   (void)I2C1->STS2;

   I2C_TxData(I2C1, Byte);
   while (!I2C_ReadStatusFlag(I2C1, I2C_FLAG_BTC));
   I2C_EnableGenerateStop(I2C1);
   I2C_ClearIntFlag(I2C1, I2C_INT_FLAG_STOP);
}
```

然后替换核心的**ssd1306_WriteCommand、ssd1306_WriteData**函数：

```c
// Send a byte to the command register
void ssd1306_WriteCommand(uint8_t byte) {
   OLED_I2C_SendByte(0x00, byte);
}

// Send data
void ssd1306_WriteData(uint8_t* buffer, size_t buff_size) {
   while (buff_size--) {
   OLED_I2C_SendByte(0x40, *buffer);
   buffer++;
}}
```

还有就是在 ssd1306_conf.h 中定义一些宏：

1. 添加APM32F402xx_STD、SSD1306_USE_I2C_STD，这些宏声明我们在使用标准库
2. 替换DAL库的延时函数等，我这里直接使用极海官方的板载延时驱动

```c
// Choose a microcontroller family
#define APM32F402xx_STD

// Choose a bus
#define SSD1306_USE_I2C
#define SSD1306_USE_I2C_STD

#define DAL_LOGI(tag, fmt)printf("[%s] " fmt, tag)

#define DAL_DelayBOARD_Delay_Ms
#define DAL_GetTick BOARD_ReadTick
```

# 3. 显示设置：来点“花式摆盘”

有了驱动，咱们就可以在屏幕上随心所欲地显示各种信息。我写了个函数 ssd1306\_DisPlay(...)，把当前距离、温度、湿度值，转成字符串并绘制到 OLED 上。示例使用 Font\_11x18 这种较大的字体，让数字更清晰：

```c
void ssd1306_DisPlay(float Dist, int8_t temp, int8_t humi)
{
   // Use a buffer to store strings
   char buff;

   // 1) 在第一行显示 "Dist:xxx m"
   ssd1306_SetCursor(2, 0);
   snprintf(buff, sizeof(buff), "Dist:%.2f m", Dist/1000);
   ssd1306_WriteString(buff, Font_11x18, White);

   // 2) 在第二行显示 "Temp: xx °C"
   ssd1306_SetCursor(2, 18);// 18 是行高(根据字体大小调节)
   snprintf(buff, sizeof(buff), "Temp:%d*C", temp);
   ssd1306_WriteString(buff, Font_11x18, White);

   // 3) 在第三行显示 "Humi: xx %"
   ssd1306_SetCursor(2, 36);// 18*2 = 36
   snprintf(buff, sizeof(buff), "Humi:%d %%", humi);
   ssd1306_WriteString(buff, Font_11x18, White);

   // 4) 调用更新函数，将显示缓冲区的内容刷新到屏幕
   ssd1306_UpdateScreen();
}
```

这里说明一下“°C”这个符号在字库里可能没有，所以我这里示例用 “*C” 或者你可以改成“°C”，然后保证字体库包含度符号即可。

屏幕显示效果：

!(data/attachment/forum/202506/30/195225cnufnirhfrrrdhv2.png "PixPin_2025-06-30_19-44-57.png")

+罗马仕充电宝效果：

!(data/attachment/forum/202506/30/200518lg8xu55zuuriwzju.gif "PixPin_2025-06-30_20-05-00.gif")

# 4. 总结：从测量到可视化，只差一块屏

前面我们利用 APM32F402 强大的定时器功能来驱动 HC-SR04，借助滤波算法稳定测量数据，并考虑温湿度补偿应对环境因素，以确保测量精度，如今借助SSD1306显示，让它足以手持外出测量。

这里是代码哦：[!(/source/plugin/zhanmishu_markdown/template/editor/images/upload.svg) 附件：APM32F402_403_SDK_V1.0.1_HC_SR04_DHT11__OLED.zip](forum.html?mod=attachment&aid=2419710 "attachment")

至此，我们已从“测量”跨越到“可视化”，实现了一个真正脱离电脑、独立运行的超声测距仪表雏形。现在，不妨带上这块小屏，走出实验室，尽情测量吧！

kai迪皮 发表于 2025-6-30 20:05

#申请原创# @21小跑堂

转瞬回声 发表于 2025-6-30 20:38

话说，你们的OLED为什么都是I2C接口的，而我的是SPI接口的啊

kai迪皮 发表于 2025-7-1 09:10

转瞬回声发表于 2025-6-30 20:38
话说，你们的OLED为什么都是I2C接口的，而我的是SPI接口的啊

不同规格的，SPI接口其实非常不错的比I2C接口快许多

shanyuxiang 发表于 2025-7-1 13:38

转瞬回声发表于 2025-6-30 20:38
话说，你们的OLED为什么都是I2C接口的，而我的是SPI接口的啊

OLED的驱动芯片一般是既支持IIC也支持SPI，通过修改模块上的几个电阻可以进行切换。

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