u8g2 OLED库

OLED其实就是一个M x n 的像素点阵，想显示什么就得把具体位置的像素点亮起来。对于每一个像素点，有可能是1点亮，也有可能是0点亮；

坐标系

坐标系中，左上角是原点，向右是X轴，向下是Y轴。

U8g2是什么

U8g2是嵌入式设备的单色图形库，一句话简单明了。主要应用于嵌入式设备，包括我们常见的单片机；

U8g2支持的显示控制器

U8g2支持单色OLED和LCD，包括以下控制器：SSD1305，SSD1306，SSD1309，SSD1322，SSD1325，SSD1327，SSD1329，SSD1606，SSD1607，SH1106，SH1107，SH1108，SH1122，T6963，RA8835，LC7981，PCD8544，PCF8812，HX1230 ，UC1601，UC1604，UC1608，UC1610，UC1611，UC1701，ST7565，ST7567，ST7588，ST75256，NT7534，IST3020，ST7920，LD7032，KS0108，SED1520，SBN1661，IL3820，MAX7219

可以说，基本上主流的显示控制器都支持，比如我们常见的SSD1306 12864

U8g2支持的Arduino主板

可以说基本上所有Arduino API的主板都得到U8g2的支持。包括：

Aruino Zero，Uno，Mega，Due，101，MKR Zero以及所有其他Arduino官方主板 基于Arduino平台的STM32 基于Arduino平台的ESP8266和ESP32 甚至其他不知名的基于Arduino平台的开发板 所以说，读者完全不用担心兼容性问题，放心使用。

U8g2如何在Arduino平台上安装

Arduino库U8g2可以从Arduino IDE的库管理器安装，读者在库管理器搜索“U8g2”关键字就可以下载安装：

下载完毕，测试一下库是否安装成功：

#include <U8g2lib.h>
void setup() 
  // put your setup code here, to run once:


void loop() 
  // put your main code here, to run repeatedly:

编译成功，证明你本地已经加载了U8G2库。

U8g2的优势

为什么要运用U8g2库？也就是说U8g2库能带给我们什么样的开发便利。在博主看来，主要考虑几个方面：

U8g2库平台支持性好，基本上支持绝大部分Arduino开发板，特别也博主比较喜欢的ESP8266； U8g2库显示控制器支持性好，基本上市面上的OLED都完美支持； U8g2库 API众多，特别支持了中文，支持了不同字体，这是一个对于开发者俩说不小的福利。 ESP32 and SSD1306 OLED

U8G2_SSD1306_128X64_NONAME_1_SW_I2C u8g2(U8G2_R2, /* clock=*/ 16, /* data=*/ 17, /* reset=*/ U8X8_PIN_NONE);   // ESP32 Thing, pure SW emulated I2C
U8G2_SSD1306_128X64_NONAME_1_HW_I2C u8g2(U8G2_R2, /* reset=*/ U8X8_PIN_NONE, /* clock=*/ 16, /* data=*/ 17);   // ESP32 Thing, HW I2C with pin remapping

MAX7219 32x8 LED Matrix

U8G2_MAX7219_32X8_F_4W_SW_SPI u8g2(U8G2_R0, /* clock=*/ 11, /* data=*/ 12, /* cs=*/ 10, /* dc=*/ U8X8_PIN_NONE, /* reset=*/ U8X8_PIN_NONE);

这只是一些常见的显示器，可以说，已经足够覆盖到我们常见的范围了。

U8g2库详解

方法可以分为四大类：

基本函数 绘制相关函数 显示配置相关函数 缓存相关函数

U8g2库函数详解

基本函数 u8g2.begin() —— 构造U8G2

u8g2.beginSimple() —— 构造U8G2 注意点：

读者可以看到和begin()函数的区别，需要用户自行控制初始化过程，给了一定的自由度，不过博主建议大家还是直接用begin函数吧。

u8g2.initDisplay() —— 初始化显示控制器 注意点：

这个方法不需要我们单独调用，会在begin函数主动调用一次，我们主要理解即可，会在里面针对具体的OLED进行配置；

u8g2.clearDisplay() —— 清除屏幕内容 注意点：

这个方法不需要我们单独调用，会在begin函数主动调用一次，我们主要理解即可； 不要在 firstPage 和 nextPage 函数之间调用该方法；

u8g2.setPowerSave() —— 是否开启省电模式 注意点：

不管是启用还是禁用，显示器需要的内存消耗是不会变的，说到底就是为了关闭屏幕，做到省电； 所以这里就可以理解为什么初始化需要 setPowerSave(0);

u8g2.clear() —— 清除操作 u8g2.clearBuffer() —— 清除缓冲区 一般这个函数是与sendBuffer函数配对使用，通常用法如下：

void loop(void) 
  u8g2.clearBuffer();
  // ... write something to the buffer 
  u8g2.sendBuffer();
  delay(1000);

u8g2.disableUTF8Print() —— 禁用 UTF8打印 u8g2.enableUTF8Print() —— 启用 UTF8打印 注意点：

我们的中文字符就是UTF8； 常见例子

void setup(void) 
  u8g2.begin();
  u8g2.enableUTF8Print();       // enable UTF8 support for the Arduino print() function

void loop(void) 
  u8g2.setFont(u8g2_font_unifont_t_chinese2);  // use chinese2 for all the glyphs of "你好世界"
  u8g2.firstPage();
  do 
    u8g2.setCursor(0, 40);
    u8g2.print("你好世界");     // Chinese "Hello World" 
   while ( u8g2.nextPage() );
  delay(1000);

u8g2.home() —— 重置显示光标的位置

绘制相关函数

u8g2.drawBox() —— 画实心方形 注意点：

如果支持绘制颜色（也就是不是单色显示器），那么由setDrawColor设置； 示例：

u8g2.drawBox(3,7,25,15);

u8g2.drawCircle() —— 画空心圆

注意点：

如果支持绘制颜色（也就是不是单色显示器），那么由setDrawColor设置； 直径等于2rad + 1； 示例：

u8g2.drawCircle(20, 25, 10, U8G2_DRAW_ALL);

u8g2.drawDisc() —— 画实心圆 注意点：

如果支持绘制颜色（也就是不是单色显示器），那么由setDrawColor设置； 直径等于2rad + 1；

u8g2.drawEllipse() —— 画空心椭圆 注意点：

rx*ry 在8位模式的u8g2必须小于512（博主暂且没有理解）； 示例：

u8g2.drawEllipse(20, 25, 15, 10, U8G2_DRAW_ALL);

u8g2.drawFilledEllipse() —— 画实心椭圆 注意点：

rx*ry 在8位模式的u8g2必须小于512（博主暂且没有理解）；

u8g2.drawFrame() —— 画空心方形 注意点：

如果支持绘制颜色（也就是不是单色显示器），那么由setDrawColor设置； 示例：

u8g2.drawFrame(3,7,25,15);

u8g2.drawGlyph() —— 绘制字体字集的符号 注意点：

U8g2支持16位以内的unicode字符集，也就是说encoding的范围为0-65535，drawGlyph方法只能绘制存在于所使用的字体字集中的unicode值； 这个绘制方法依赖于当前的字体模式和绘制颜色；

u8g2.drawHLine() —— 绘制水平线

注意点：

如果支持绘制颜色（也就是不是单色显示器），那么由setDrawColor设置； u8g2.drawLine() —— 两点之间绘制线 注意点：

如果支持绘制颜色（也就是不是单色显示器），那么由setDrawColor设置； 示例：

u8g2.drawLine(20, 5, 5, 32);

u8g2.drawPixel() —— 绘制像素点 注意点：

如果支持绘制颜色（也就是不是单色显示器），那么由setDrawColor设置； 你会发现很多绘制方法的底层都是调用drawPixel，毕竟像素属于最小颗粒度； 我们可以利用这个绘制方法自定义自己的图形显示；

u8g2.drawRBox() —— 绘制圆角实心方形 注意点：

如果支持绘制颜色（也就是不是单色显示器），那么由setDrawColor设置； 要求，w >= 2(r+1) 并且 h >= 2(r+1)，这是显而易见的限制；

u8g2.drawRFrame() —— 绘制圆角空心方形 注意点：

如果支持绘制颜色（也就是不是单色显示器），那么由setDrawColor设置； 要求，w >= 2(r+1) 并且 h >= 2(r+1)，这是显而易见的限制 示例：

u8g2.drawRFrame(20,15,30,22,7);

u8g2.drawStr() —— 绘制字符串 注意点：

需要先设置字体，调用setFont方法； 这个方法不能绘制encoding超过256的，超过256需要用drawUTF8或者drawGlyph；说白了就是一般用来显示英文字符； x，y属于字符串左下角的坐标； 示例：

u8g2.setFont(u8g2_font_ncenB14_tr);
u8g2.drawStr(0,15,"Hello World!");

u8g2.drawTriangle() —— 绘制实心三角形 示例：

u8g2.drawTriangle(20,5, 27,50, 5,32);

u8g2.drawUTF8() —— 绘制UTF8编码的字符 注意点：

使用该方法，有两个前提。首先是你的编译器需要支持UTF-8编码，对于绝大部分Arduino板子已经支持；其次，显示的字符串需要存为“UTF-8”编码，Arduino IDE上默认支持； 该方法需要依赖于fontMode（setFont）以及drawing Color，也就是说如果你传进来的字符串编码必须在font定义里面； 示例：

u8g2.setFont(u8g2_font_unifont_t_symbols);
u8g2.drawUTF8(5, 20, "Snowman: ?");

u8g2.drawVLine() —— 绘制竖直线

u8g2.drawXBM()/drawXBMP() —— 绘制图像 注意点：

drawXBM和drawXBMP区别在于 XBMP支持PROGMEM；

u8g2.firstPage()/nextPage() —— 绘制命令 注意点：

firstPage方法会把当前页码位置变成0； 修改内容处于firstPage和nextPage之间，每次都是重新渲染所有内容； 优势点：

该方法消耗的ram空间，比sendBuffer消耗的ram空间要少； 示例：

  u8g2.firstPage();
  do 
    /* all graphics commands have to appear within the loop body. */    
    u8g2.setFont(u8g2_font_ncenB14_tr);
    u8g2.drawStr(0,20,"Hello World!");
   while ( u8g2.nextPage() );

u8g2.print() —— 绘制内容

u8g2.setFont(u8g2_font_ncenB14_tr);
u8g2.setCursor(0, 15);
u8g2.print("Hello World!");

u8g2.sendBuffer() —— 绘制缓冲区的内容 注意点：

sendBuffer的RAM占用空间大，需要结合构造器的buffer选项（请继续往下看，先有个概念）使用； 不管是fistPage、nextPage还是sendBuffer，都涉及到一个叫做 current page position的概念； 示例：

void loop(void) 
  u8g2.clearBuffer();
  // ... write something to the buffer 
  u8g2.sendBuffer();
  delay(1000);

显示配置相关函数

u8g2.getAscent() —— 获取基准线以上的高度 注意点：

跟字体有关（setFont）； 示例： 下面例子，ascent是18

u8g2.getDescent() —— 获取基准线以下的高度 注意点：

跟字体有关（setFont）； 示例： 下面例子，descent是-5

u8g2.getDisplayHeight() —— 获取显示器的高度

u8g2.getDisplayWidth() —— 获取显示器的宽度

u8g2.getMaxCharHeight() —— 获取当前字体里的最大字符的高度 注意点:

每一个字符在font字集中都是一个位图，位图有高度和宽度； 3.2.3.6 u8g2.getMaxCharWidth() —— 获取当前字体里的最大字符的宽度 注意点:

每一个字符在font字集中都是一个位图，位图有高度和宽度；

u8g2.getStrWidth() —— 获取字符串的像素宽度 注意点：

像素宽度和当前font字体有关；

u8g2.getUTF8Width() —— 获取UTF-8字符串的像素宽度 注意点：

像素宽度和当前font字体有关；

u8g2.setAutoPageClear() —— 设置自动清除缓冲区 注意点：

该方法用于 firstPage 和 nextPage（看上面的源码解析）； 建议该方法保持默认就好，如果用户禁止了，那么需要自己维护缓冲区的状态或者手动调用clearBuffer；

u8g2.setBitmapMode() —— 设置位图模式 示例：

u8g2.setDrawColor(1);
u8g2.setBitmapMode(0);
u8g2.drawXBM(4,3, u8g2_logo_97x51_width, u8g2_logo_97x51_height,  u8g2_logo_97x51_bits);
u8g2.drawXBM(12,11, u8g2_logo_97x51_width, u8g2_logo_97x51_height,  u8g2_logo_97x51_bits);

u8g2.setDrawColor(1);
u8g2.setBitmapMode(1);
u8g2.drawXBM(4,3, u8g2_logo_97x51_width, u8g2_logo_97x51_height,  u8g2_logo_97x51_bits);
u8g2.drawXBM(12,11, u8g2_logo_97x51_width, u8g2_logo_97x51_height,  u8g2_logo_97x51_bits);

u8g2.setBusClock() —— 设置总线时钟 注意点：

仅仅Arduino平台支持； 必须在u8g2.begin() 或者 u8g2.initDisplay()之前调用；

u8g2.setClipWindow() —— 设置采集窗口大小 注意点：

可以通过 setMaxClipWindow 去掉该限制

void U8G2::setMaxClipWindow(void)

示例：

u8g2.setClipWindow(10, 10, 85, 30);
u8g2.setDrawColor(1);
u8g2.drawStr(3, 32, "U8g2");

u8g2.setCursor() —— 设置绘制光标位置 示例：

u8g2.setFont(u8g2_font_ncenB14_tr);
u8g2.setCursor(0, 15);
u8g2.print("Hello World!");

u8g2.setDisplayRotation() —— 设置显示器的旋转角度

u8g2.setDrawColor() —— 设置绘制颜色

u8g2.setFont() —— 设置字体集 这是一个非常重要的方法，非常重要！！！ Font会根据像素点高度做了很多区分，具体font请参考 wiki。 如果我们需要用到中文字符，可以在wiki里面搜索一下chinese，你就会发现很多中文font，比如：

//支持UTF-8或者GB2312编码
u8g2_font_wqy15_t_chinese1
u8g2_font_wqy15_t_chinese2
u8g2_font_wqy15_t_chinese3
u8g2_font_wqy12_t_gb2312
u8g2_font_wqy12_t_gb2312a

...... 注意点：

中文字符集消耗内存大，请谨慎使用，可以用在Arduino 101等ram空间比较大的板子上；

至于用哪一个，看自己的需求了。

我们看看Font的命名规则：

<prefix> '_' <name> '_' <purpose> <char set>

其中：

prefix基本上都是 u8g2； name 一般会挂钩上字符像素使用量，比如5X7 purpose

注意点：

U8G2库提供的font非常多，博主也暂时消化不了太多。如果我们使用中文的话，就去看看中文font就好； 示例：Fonts u8g2font5x7tr and u8g2fontpressstart2p8u

u8g2.setFontDirection() —— 设置字体方向 示例：

u8g2.setFont(u8g2_font_ncenB14_tf);
u8g2.setFontDirection(0);
u8g2.drawStr(15, 20, "Abc");
u8g2.setFontDirection(1);
u8g2.drawStr(15, 20, "Abc");

缓存相关函数

缓存相关函数，一般不会去操作，了解即可；

u8g2.getBufferPtr() —— 获取缓存空间的地址 注意点：

缓存大小等于 8 * u8g2.getBufferTileHeight() * u8g2.getBufferTileWidth().

u8g2.getBufferTileHeight() —— 获取缓冲区的Tile高度 注意点：

一个tile等于8个像素点.

u8g2.getBufferTileWidth() —— 获取缓冲区的Tile宽度

注意点：

一个tile等于8个像素点.

u8g2.getBufferCurrTileRow() —— 获取缓冲区的当前Tile row 注意点：

这个方法跟我们上面说到的page position相关.

u8g2.setBufferCurrTileRow() —— 设置缓冲区的当前Tile row 注意点：

在 firstPage/nextPage 循环时，由于底层调用了setBufferCurrTileRow，所以尽量不要自己手动调用该方法； 示例：

u8g2.setBufferCurrTileRow(0);       // let y=0 be the topmost row of the buffer
u8g2.clearBuffer();
u8g2.setFont(u8g2_font_helvB08_tr);
u8g2.drawStr(2, 8, "abcdefg");

u8g2.setBufferCurrTileRow(2);   // write the buffer to tile row 2 (y=16) on the display
u8g2.sendBuffer();
u8g2.setBufferCurrTileRow(4);   // write the same buffer to tile row 4 (y=32) on the display
u8g2.sendBuffer();

利用好该方法，我们可以实现部分更新；

如何运用U8G2库

前面博主介绍到U8G2适配了绝大部分的OLED，那么我们如何构建具体的OLED驱动呢？可分为以下几个顺序步骤：

区分显示器 选择物理总线方式 区分数字连线 U8g2初始化 U8g2绘制模式

区分显示器

首先，你需要知道OLED显示器的控制器型号以及屏幕大小。举个例子，博主手上有一块SSD1306 128X64的OLED，那么它的控制器就是SSD1306，屏幕大小是128X64。 其次，你所选择的OLED必须在U8g2库所支持的OLED列表中，具体可参考 链接地址。

选择物理总线方式

图像信息是通过物理总线方式发给OLED显示器。通常，我们的总线包括：

3SPI，3-wire SPI：串行外围接口，依靠三个控制信号，Clock、Data、CS； 4SPI, 4-Wire SPI，跟3SPI一样，只是额外多了一条数据命令线，经常叫做D/C; I2C, IIC or TWI: SCL SDA; 8080:A 8-Bit bus which requires 8 data lines, chip select and a write strobe signa 6800: Another 8-Bit bus, but with a different protocol. 具体的OLED使用什么物理总线，我们需要查阅各自的数据手册。比如，博主的SSD1306就是IIC。

区分数字连线

知道了物理连线模式之后，我们一般都是把OLED连接到Arduino Board的输出引脚，也就是软件模拟具体总线协议。当然，如果有现成的物理总线端口那就更好了。

U8g2初始化

经历以上三步之后，我们就可以开始初始化出具体的OLED驱动了。比如，博主的IIC SSD1306 128X64 的OLED，就可以用以下初始化构造器（Builder设计模式，有空可以去了解一下）：

U8G2_SSD1306_128X64_NONAME_1_SW_I2C u8g2(U8G2_R0, /* clock=*/ SCL, /* data=*/ SDA, /* reset=*/ U8X8_PIN_NONE);   // All Boards without Reset of the Display

当然SSD1306还有其他构造器（具体可以参考 wiki）： Controller "ssd1306", Display "128x64noname" Descirption U8G2SSD1306128X64NONAME14WSWSPI(rotation, clock, data, cs, dc [, reset]) page buffer, size = 128 bytes U8G2SSD1306128X64NONAME24WSWSPI(rotation, clock, data, cs, dc [, reset]) page buffer, size = 256 bytes U8G2SSD1306128X64NONAMEF4WSWSPI(rotation, clock, data, cs, dc [, reset]) full framebuffer, size = 1024 bytes U8G2SSD1306128X64NONAME14WHW_SPI(rotation, cs, dc [, reset]) page buffer, size = 128 bytes ????那么，我们这里就需要重点讲述一下构造器的规则。

U8g2绘制模式

U8g2支持三种绘制模式：

Full screen buffer mode，全屏缓存模式 Page mode (This is the U8glib picture loop) 分页模式 U8x8, character only mode 仅仅支持普通字符

Full screen buffer mode 特点：

绘制速度快 所有的绘制方法都可以使用 需要大量的ram空间 构造器：

构造器必须带有F，比如：

U8G2_ST7920_128X64_F_SW_SPI(rotation, clock, data, cs [, reset])

用法：

清除缓冲区 u8g2.clearBuffer() 操作一些绘制方法 发送缓冲区的内容到显示器 u8g2.sendBuffer(). 示例代码：

void setup(void) 
  u8g2.begin();


void loop(void) 
  u8g2.clearBuffer();
  u8g2.setFont(u8g2_font_ncenB14_tr);
  u8g2.drawStr(0,20,"Hello World!");
  u8g2.sendBuffer();

Page mode 特点：

绘制速度慢 所有的绘制方法都可以使用 需要少量的ram空间 构造器：

构造器必须带有“1”或者2，比如：

U8G2_ST7920_128X64_ 1 _SW_SPI(rotation, clock, data, cs [, reset])

用法：

调用 u8g2.firstPage() 开始一个 do while 循环 在循环内部 操作一些绘制方法 不断判断 u8g2.nextPage() 示例代码：

void setup(void) 
  u8g2.begin();


void loop(void) 
  u8g2.firstPage();
  do 
    u8g2.setFont(u8g2_font_ncenB14_tr);
    u8g2.drawStr(0,24,"Hello World!");
   while ( u8g2.nextPage() );

U8x8 character mode 特点：

绘制速度快 并不是对所有的显示器都有效 图形绘制不可用 不需要ram空间 构造器：

使用U8X8构造器，比如：

U8X8_ST7565_EA_DOGM128_4W_SW_SPI(clock, data, cs, dc [, reset])

用法：

所有绘制命令是直接把数据写到显示器 示例代码：

void setup(void) 
  u8x8.begin();


void loop(void) 
  u8x8.setFont(u8x8_font_chroma48medium8_r);
  u8x8.drawString(0,1,"Hello World!");

以上是关于玩转u8g2 OLED库，一篇就够的主要内容