自定义SH1106 132x64显示库中page 0位置异常问题排查

我正在为SH1106 132x64显示屏编写自定义库。根据SH1106数据手册，默认配置下page 0应该位于屏幕顶部，但手册并未明确书面说明，仅第16页（图8）的表格有相关暗示。

我测试了多款显示屏，它们的page 0均位于底部。我尝试了各种寻址模式的组合，但都未能解决该问题。

随后我使用Adafruit SSD1306库进行显示测试，此时page 0位于顶部。

这到底是哪里出了问题？

头文件 #

#define SH1106_WIDTH 132
#define SH1106_HEIGHT 64

#define SH1106_COMMAND 0x00
#define SH1106_DATA 0x40

#define DISPLAY_OFF 0xAE
#define DISPLAY_ON_NORMAL_MODE 0xAF
#define DISPLAY_ON_RAM_CONTENT 0xA4
#define DISPLAY_ON_RAM_IGNORE 0xA5

#define SET_DISPLAY_NORMAL 0xA6
#define SET_DISPLAY_INVERSE 0xA7

#define SET_CONTRAST_CONTROL 0x81

#define SET_MEMORY_ADDRESSING_MODE 0x20

#define SET_DISPLAY_START_LINE 0x40 // Allowed Values: 0x40 to 0x7F, Reset Value: 0x40 / x100 0000

#define SET_PAGE_ADDRESS_FOR_PAGE_ADDRESSING_MODE 0xB0
#define SET_COM_OUTPUT_SCAN_DIRECTION_NORMAL_MODE 0xC0
#define SET_COM_OUTPUT_SCAN_DIRECTION_REMAPPED_MODE 0xC8

#define SET_SEGMENT_REMAP_SEG0_0 0xA0
#define SET_SEGMENT_REMAP_SEG0_131 0xA1

#define SET_MULTIPLEX_RATIO 0xA8
#define SET_DISPLAY_OFFSET 0xD3

#define SET_DISPLAY_CLOCK_DIVIDE_RATIO 0xD5
#define SET_PRECHARGE_PERIOD 0xD9

#define SET_COM_PINS_HARDWARE_CONFIGURATION 0xDA
#define SET_VCOMH_DESELECT_LEVEL 0xDB

#define CHARGE_PUMP_SETTING 0x8D

#define DEACTIVATE_SCROLL 0x2E

C文件 #

uint8_t dynamicInitDataArray[] = {
  SH1106_COMMAND, DISPLAY_OFF,
  SH1106_COMMAND, SET_MULTIPLEX_RATIO, 0x3F,                     // Reset Value: 0x3F / xx11 1111
  SH1106_COMMAND, SET_DISPLAY_OFFSET, 0x00,                      // No Offset
  SH1106_COMMAND, SET_DISPLAY_START_LINE,
  SH1106_COMMAND, SET_SEGMENT_REMAP_SEG0_131,
  SH1106_COMMAND, SET_COM_OUTPUT_SCAN_DIRECTION_NORMAL_MODE,
  SH1106_COMMAND, SET_COM_PINS_HARDWARE_CONFIGURATION, 0x12,     // 0x02 or 0x12 (POR)

  SH1106_COMMAND, SET_CONTRAST_CONTROL, 0x7F,
  SH1106_COMMAND, SET_DISPLAY_CLOCK_DIVIDE_RATIO, 0xA0,          // Suggested Ratio: 0x80
  SH1106_COMMAND, CHARGE_PUMP_SETTING, 0x14,                     // Enable: 0x14, Disable: 0x10

  SH1106_COMMAND, SET_MEMORY_ADDRESSING_MODE, 0x02,              // Horizontal: 0x00, Vertical: 0x01, Page: 0x02
  SH1106_COMMAND, SET_PRECHARGE_PERIOD, 0x22,
  SH1106_COMMAND, SET_VCOMH_DESELECT_LEVEL, 0x20,
  SH1106_COMMAND, SET_DISPLAY_NORMAL,
  SH1106_COMMAND, DISPLAY_ON_RAM_CONTENT,
  SH1106_COMMAND, DEACTIVATE_SCROLL
};

/**
  * @brief This function initializes the display.
  * @param *hi2c:         i2c-handle pointer
  * @param deviceAddress: i2c device address
  */
void SH1106_Init(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint8_t deviceAddress) {
  size_t totalBytesToTransmit = sizeof(dynamicInitDataArray)
    / sizeof(dynamicInitDataArray[0]);
  HAL_I2C_Master_Transmit(hi2c, deviceAddress, dynamicInitDataArray,
    totalBytesToTransmit, 1000);
}

/**
  * @brief This function sets the page.
  * @param *hi2c:         i2c-handle pointer
  * @param deviceAddress: i2c device address
  * @param page:          page number from 0-7
  */
void SH1106_Set_Page_Address(I2C_HandleTypeDef *hi2c, uint8_t deviceAddress, uint8_t page) {
  if(page > 7) {
    return; // Check if page is in bounds.
  }
  uint8_t setPageAddress[2] = {SH1106_COMMAND, SET_PAGE_ADDRESS_FOR_PAGE_ADDRESSING_MODE + page};
  HAL_I2C_Master_Transmit(hi2c, deviceAddress, setPageAddress, 2, 1000);
}

问题原因与修复方案 #

问题出在COM输出扫描方向的配置上：
你当前初始化代码中使用SET_COM_OUTPUT_SCAN_DIRECTION_NORMAL_MODE（0xC0），该模式下COM引脚扫描顺序为从COM0到COM63，对应屏幕的底部到顶部——page 0对应的RAM区域会被映射到屏幕底部，和你预期的顶部位置相反。

而Adafruit SSD1306库默认配置了反转的COM扫描方向（SET_COM_OUTPUT_SCAN_DIRECTION_REMAPPED_MODE，即0xC8），此时COM扫描顺序变为从COM63到COM0，page 0就会对应屏幕顶部，和手册暗示的默认行为一致。

具体修复步骤

修改初始化数组中的COM扫描方向配置：
将：

SH1106_COMMAND, SET_COM_OUTPUT_SCAN_DIRECTION_NORMAL_MODE,

替换为：

SH1106_COMMAND, SET_COM_OUTPUT_SCAN_DIRECTION_REMAPPED_MODE,

另外需要注意，部分132x64的SH1106模组可能需要调整SET_COM_PINS_HARDWARE_CONFIGURATION的参数为0x22而非0x12，若修改COM扫描方向后仍有显示异常，可以尝试调整这个参数，但这不是page位置颠倒的直接原因。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Sebastian