基于 FPGA 的 IIC 协议驱动 OLED 显示屏及 DHT11 数据读取

在 SCL 为高电平的时候进行数据的写入，低电平的时候进行数据的更新。当从机设备正确接受到信号时，会把 SDA 数据线拉低，称为响应位（ACK）。

关于器件的地址： 器件地址被定义为 7Bit 的数据，厂商出厂设置。部分引脚允许用户自行设置。最后一位为读写控制位，0 表示写入，1 表示读取。

4. 数据传输流程

1. 地址分配：每个设备有唯一地址。
2. 开始条件：主机发送特定电平变化。
3. 发送地址：发送 7 位地址 + R/W 位。
4. 确认应答：目标设备拉低 SDA 表示接收成功。
5. 数据传输：主机发送或从机发送数据。
6. 非应答（NACK）：无法接收时不拉低 SDA。
7. 停止条件：主机发送停止信号结束传输。
8. 多主机环境：使用仲裁机制决定控制权。

IIC 驱动 7Pin 0.96 寸 OLED 显示屏实例

1. 硬件修改

默认使用 SPI 协议驱动，改为 IIC 协议需修改电路：

1. 将背面 R3 电阻移动到 R4 的位置。
2. 短接 R8 电阻。

改造后需连接 7 个管脚：

1. CS：接地。
2. DC：选择 IIC 通信地址；接地时为 0x78，接高电平时为 0x7A（测试程序用 0x78）。
3. RES：复位脚。方案包括接电源正（不稳定）、接开发板复位脚、IO 脚控制（拉低延迟 200ms 后拉高）或 RC 复位电路。
4. D0：IIC 时钟线（SCK）。
5. D1：IIC 数据线（SDA）。
6. GND：接地。
7. VDD：电源线。

2. OLED 刷新方式

• 页地址模式：一页写完自动换页。
• 水平地址模式：一列写完自动换列。
• 垂直地址模式：类似水平模式。

3. OLED 关键命令介绍

• 0xAE/0xAF：关闭/开启显示。
• 0x20-0x22：数据存储模式（默认为 0x22）。
• 0x00-0x0F：列地址低四位。
• 0x10-0x1F：列地址高四位。
• 0xB0-0xB7：设置 Page。

IIC 数据格式：OLED 地址 + 命令/数据 + 值。

• OLED 地址：从机地址（如 0x78）。
• 命令/数据：0x00 表示命令，0x40 表示数据。
• 值：具体指令或数据。

初始化代码示例：

always@(*) begin
    case(Init_index)
        'd0: Init_data_reg <= {8'h78, 8'h00, 8'hAE}; // 关闭显示
        'd1: Init_data_reg <= {8'h78, 8'h00, 8'h00};
        // ... 其他初始化命令
        default: Init_data_reg <= {8'h78, 8'h00, 8'hAE};
    endcase
end

IIC 驱动 4Pin OLED 显示器显示 DHT11 温湿度数据

1. 字模设计

需根据字体大小（如 1616 数字字母，816 汉字）生成对应的点阵数据。

2. 程序设计

顶层模块

module main(
    input sys_clk,
    input rst_n,
    inout dht11,
    output OLED_SCL,
    inout OLED_SDA
);
    wire dht11_done;
    reg dht11_req;
    wire[7:0] tempH, tempL, humidityH, humidityL;
    // ... 实例化 DHT11 和 OLED_Top 模块
endmodule

IIC_Driver 模块

实现了 IIC 通信的状态机，包含空闲、起始、写数据、读数据、应答、停止等状态。支持分频计数、字节计数及 ACK/NACK 检测。

DHT11 模块

负责采集温湿度数据，包含时序控制、数据解析及校验逻辑。

OLED 相关模块

• OLED_FontData：存储字模数据。
• OLED_Init：初始化序列控制。
• OLED_Refresh：全屏刷新。
• OLED_ShowData：显示数值。
• OLED_ShowFont：显示字符。
• OLED_Top：顶层控制状态机。

以上模块协同工作，实现 FPGA 通过 IIC 协议驱动 OLED 屏幕，并实时显示 DHT11 采集的温湿度数据。