1. 课程导论与硬件准备
各位同学好，欢迎来到《LCD显示驱动与触摸检测I2C协议移植实战》的第一章。我是你们这门课的主讲工程师。
说实话，做嵌入式这么多年，我接触过各种各样的显示和交互方案。从最早的点阵LED，到字符LCD，再到今天我们要讲的OLED和TFT彩屏，以及电容触摸按键——这些东西几乎贯穿了我整个职业生涯。我记得刚入行那会儿，调一个I2C触摸芯片花了我整整三天，最后发现是上拉电阻没焊……嗯，这种坑咱们后面会专门讲。
这一章咱们不急着写代码。先把基础概念理清楚，把硬件准备好，把开发环境搭起来。磨刀不误砍柴工嘛。
1.1 LCD与触摸屏工作原理简介
先说说显示这块。咱们课程会用两种屏：0.96寸OLED和1.8寸TFT。它们虽然都是屏，但工作原理差别挺大。
| 特性 | 0.96寸OLED (SSD1306) | 1.8寸TFT (ST7735) |
|---|---|---|
| 像素结构 | 128×64，单色（白/蓝/黄） | 128×160，RGB 65K色 |
| 发光原理 | 有机自发光，每个像素独立发光 | 背光+液晶偏转，需要背光LED |
| 功耗 | 极低（无背光） | 较高（背光常亮） |
| 接口 | I2C 或 SPI | SPI（必须） |
| 典型驱动IC | SSD1306 | ST7735 |
OLED的好处是每个像素自己发光，所以黑色是真的黑，对比度极高。而且省电，做电池供电的设备很合适。TFT彩屏嘛，色彩丰富，显示细腻，但功耗大一些，而且必须要有背光。
再说触摸。咱们用的电容触摸按键模块，原理其实很简单——人体和地之间有个寄生电容，手指靠近电极时，这个电容会变化。触摸芯片检测到这个变化，通过I2C把按键状态告诉MCU。
1.2 I2C协议基础回顾
I2C协议，说白了就是两根线（SCL时钟、SDA数据）挂一堆设备。咱们的OLED和触摸模块都用这个协议。为什么选I2C？因为它引脚少，连线简单，适合这种数据量不大的场景。
回顾几个关键点：
- 主从结构： STM32是主机，OLED和触摸芯片都是从机。主机负责产生时钟、发起通信。
- 设备地址： 每个从机有唯一7位或10位地址。比如SSD1306的默认地址是0x3C（写）或0x3D（读）。
- 起始条件和停止条件： SCL高电平时，SDA从高到低是起始；SCL高电平时，SDA从低到高是停止。
- 应答机制： 每发送一个字节，接收方要拉低SDA表示应答（ACK）。没应答（NACK）意味着通信结束或设备异常。
I2C的通信流程大致是这样：
- 主机发送起始条件
- 主机发送从机地址+读写位（7位地址左移1位，最低位是R/W）
- 从机应答ACK
- 主机发送寄存器地址或命令字节
- 从机应答ACK
- 主机发送/接收数据字节，每字节后跟ACK
- 主机发送停止条件
咱们后面写驱动时，会反复用到这个流程。建议你现在就把它刻在脑子里。
1.3 所需硬件清单
工欲善其事，必先利其器。下面是我建议你准备的硬件：
| 硬件 | 型号/规格 | 数量 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 开发板 | STM32F407VGT6 或 STM32F429IGT6 | 1 | F4系列，带硬件I2C外设 |
| OLED显示屏 | 0.96寸，SSD1306，I2C接口 | 1 | 注意买I2C版本，不是SPI |
| TFT彩屏 | 1.8寸，ST7735，SPI接口 | 1 | 带SD卡槽的版本更好 |
| 电容触摸模块 | TTP229 或 类似I2C触摸芯片 | 1 | 16通道或8通道均可 |
| 杜邦线 | 公对母、母对母 | 若干 | 建议买不同颜色区分信号 |
| 面包板 | 830孔 | 1 | 方便搭电路 |
| USB转TTL模块 | CH340G 或 CP2102 | 1 | 调试用串口输出 |
1.4 开发环境搭建
开发环境这块，我给大家两个选择：Keil MDK 和 STM32CubeIDE。我个人习惯用Keil，因为从ARM7时代就用它，顺手了。但STM32CubeIDE免费，而且集成了CubeMX配置工具，对新手更友好。
搭建步骤：
- 安装Keil MDK： 去Keil官网下载MDK-ARM，安装时注意勾选STM32F4系列器件包。如果你用Keil，记得装好对应的Pack。
- 安装STM32CubeIDE： 去ST官网下载，解压即用，不需要额外装驱动。它会自动识别STM32芯片。
- 安装串口驱动： 如果你用USB转TTL模块，需要装CH340或CP2102的驱动。不然串口打印看不到。
- 验证环境： 新建一个空工程，编译通过，下载到板子上，LED能闪——这就说明环境没问题了。
下面这张图，是我梳理的本课程知识体系。你可以先有个整体印象：