拇指上的星辰大海：0.96寸 4针 OLED 妖屏解密

0.96寸 OLED：麻雀虽小，五脏俱全

哈喽大家好，我是你们最爱的（也许吧？）妖屏评测员！今天咱们来聊聊这块只有指甲盖大小，却在DIY界呼风唤雨的0.96寸 4针 OLED 屏幕模块。卧槽，别看它小，用处可大了去了！智能戒指、电子烟显示屏、甚至是魔改的电子宠物，哪儿都有它的身影。简直是“拇指上的星辰大海”！

为啥这么火？因为它够小、够亮、够省电！而且接口简单，只有4个针脚，随便拉个单片机就能驱动。但你真的了解它吗？今天咱们就来扒一扒它的底裤，啊不，是技术细节！

4针接口：I2C 通信的秘密通道

这块OLED只有4个针脚：VCC、GND、SDA、SCL。VCC是电源正极，GND是地线，这个不用多说。关键是SDA和SCL，它们是I2C通信协议的两条信号线。

I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种串行通信协议，只需要两根线就可以实现设备之间的数据传输。SDA是串行数据线，SCL是串行时钟线。主机通过SCL线控制时钟频率，通过SDA线发送和接收数据。

I2C通信原理：

1. 起始信号： SCL保持高电平，SDA从高电平跳变为低电平。
2. 数据传输： SCL为高电平时，SDA上的数据必须保持稳定，只有在SCL为低电平时，SDA上的数据才能改变。每个时钟周期传输一位数据。
3. 应答信号： 接收方在接收到8位数据后，必须发送一个应答信号（ACK），将SDA拉低一个时钟周期。
4. 停止信号： SCL保持高电平，SDA从低电平跳变为高电平。

上拉电阻： I2C总线需要上拉电阻，因为SDA和SCL线都是漏极开路（Open Drain）输出。上拉电阻的作用是当没有设备驱动总线时，将总线拉到高电平。通常使用4.7kΩ的电阻。

地址冲突： I2C设备都有一个唯一的地址。如果总线上有多个设备的地址相同，就会发生地址冲突。可以通过修改设备的地址来解决冲突。很多OLED模块背面会有地址选择跳线，或者可以通过软件修改地址。

逻辑分析仪抓取 I2C 波形：

（这里插入一张逻辑分析仪抓取的 I2C 波形图，并进行详细解读，例如：起始信号、停止信号、数据位、应答位等。）

用逻辑分析仪可以看到，数据传输确实是按照I2C协议来的，每一位数据都对应一个时钟周期。Amazing！

OLED 显示原理：有机发光的秘密

OLED（Organic Light Emitting Diode）是有机发光二极管，简单来说，就是用有机材料做的发光二极管。和传统的LCD液晶屏不同，OLED不需要背光源，每个像素都可以独立发光，所以对比度更高，色彩更鲜艳，也更省电。

OLED 像素结构：

OLED的像素结构通常是这样的：

• 基板： 支撑整个结构的材料，通常是玻璃或柔性塑料。
• 阳极： 透明导电层，用于注入空穴。
• 有机发光层： 包含发光材料，当空穴和电子在此复合时，就会发出光。
• 阴极： 金属导电层，用于注入电子。

发光材料：

OLED的发光颜色取决于有机发光材料。常见的OLED材料有：

• 蓝色OLED： 发出蓝光，但寿命相对较短。
• 绿色OLED： 发出绿光，寿命较长。
• 红色OLED： 发出红光，寿命较长。

由于蓝色OLED寿命较短，所以一些高端OLED电视会采用“蓝色OLED + 量子点”的方案，利用量子点将蓝光转换为更纯的红光和绿光，从而提高色彩表现和寿命。

驱动方式：

OLED的驱动方式有两种：

• 无源矩阵（Passive Matrix）： 成本较低，但功耗较高，适合小尺寸屏幕。
• 有源矩阵（Active Matrix）： 成本较高，但功耗较低，适合大尺寸屏幕。0.96寸OLED通常采用无源矩阵驱动。

SSD1306 驱动芯片：OLED 的大脑

这块0.96寸 OLED 普遍使用 SSD1306 驱动芯片。这颗芯片相当于OLED的大脑，负责控制屏幕的显示。

SSD1306 内部结构：

SSD1306内部包含：

• 显存（GRAM）： 用于存储要显示的数据。SSD1306的显存大小为128x64位，对应屏幕上的每一个像素。
• 指令寄存器： 用于存储控制指令，例如设置起始列地址、设置对比度等。
• 数据寄存器： 用于存储要写入显存的数据。
• I2C接口： 用于与主控制器进行通信。

显存组织方式：

SSD1306的显存是按页（Page）和列（Column）组织的。每一页包含8行像素，总共有8页。每一列包含128个像素，对应屏幕的宽度。

要显示图像，需要将数据写入到对应的显存地址。例如，要在屏幕的左上角显示一个像素，需要将数据写入到第0页、第0列的显存地址。

指令控制：

通过发送指令，可以控制SSD1306的工作模式、设置显示参数等。常用的指令包括：

• 0xAE：关闭显示
• 0xAF：开启显示
• 0x20：设置寻址模式
• 0xA8：设置多路复用率（MUX Ratio）
• 0xD3：设置显示偏移
• 0x8D：开启/关闭电荷泵
• 0x81：设置对比度

代码演示：

（这里演示如何通过编写简单的代码，使用 Arduino 或 STM32 等单片机，在屏幕上显示自定义的图形和文字。例如，显示一个笑脸，或者显示一段滚动文字。）

“妖屏”应用案例：脑洞有多大，玩法就有多骚

这块小小的OLED，在DIY玩家手里，简直是万能的！

• DIY 智能手表： 用0.96寸OLED做一个简易的智能手表，显示时间、日期、步数等信息。甚至可以连接蓝牙，接收手机推送的消息。NB！

• 游戏机 Mod： 把0.96寸OLED嵌入到复古游戏机中，用于显示游戏状态、得分等信息。瞬间提升游戏体验！

• 传感器数据可视化： 用0.96寸OLED显示温湿度传感器、气压传感器等的数据。做一个迷你气象站！

（这里展示一些使用0.96寸OLED的奇葩应用案例的图片或视频。）

风险提示与避坑指南：玩妖屏，也要小心翻车

虽然0.96寸OLED很好玩，但是在使用过程中，也可能会遇到一些问题：

• 供电问题： 电源纹波过大可能导致显示异常。建议使用稳压电源，或者在电源输入端加一个滤波电容。
• I2C 地址冲突： 如果总线上有多个I2C设备的地址相同，就会发生冲突。可以通过修改I2C地址来避免冲突。查看你的OLED显示屏的数据手册，通常会有修改地址的方法。
• 屏幕老化： 长时间显示静态图像可能导致屏幕老化。建议定期更换显示内容，或者使用屏幕保护程序。

故障排查步骤表：

结尾：折腾永无止境！

好了，今天的《妖屏猎奇》就到这里了。希望大家能够喜欢这块小小的0.96寸OLED。记住，折腾永无止境！下期再见！（配上一些鬼畜的表情包）

希望大家在评论区分享你们使用0.96寸OLED的创意和想法！