PIL与OLED的组合--Adafruit 128x64 OLED for Raspberry上手

Python Imaging Library (PIL)是python下的图像处理模块，支持多种格式，并提供强大的图形与图像处理功能。OLED显示屏是利用有机电自发光二极管制成的显示屏。由于同时具备自发光有机电激发光二极管，不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异之特性，被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。

 

嵌入式应用中，很多情况下，我们只需要显示一些简单的信息，此时OLED应是比较好的选择。例如在树莓派中，大多数情况下是直接与显示器连接，然后配置键盘、鼠标，这样确实很方便，不过这样太占空间。依笔者的经验，在使用树莓派的过程中，大部分情况下都是使用的HEADLESS模式，即无显示器及键盘、鼠标的工作方式。不过话虽如此，给树莓派添加一个小小的OLED屏，用来显示一些诸如IP地址，系统负载等信息，一直是笔者的一个强烈愿望!最近，入手一块来自Adafruit的小OLED屏，些屏专为树莓派定制，好好体验了一把HEADLESS的显示输出功能，其中也不乏惊喜!惊喜就是附带还体验了一把PIL的图像处理操作。

 

先看硬件

此模块专为RPI设计，引脚与RPI产品全面兼容，在尺寸上则刚好与RPI ZERO W吻合。模块上OLED显示屏位于中央，两侧还有一些额外的空间，增加了一个5向操纵杆和两个按钮，可以用于实现用户交互，比如设计一个简单的手柄小游戏?

OLED控制器为SSD1306，通过FPC软排线与RPI的40Pin引脚相连，从背面的引线可以清楚看到连接情况，这些信号引脚除了SSD1306的I2C接口外，还包括了按钮及五向摇杆的GPIO引脚。

 

关于硬件信号及连接，请参考下图

其中RPI的GPIO4/17/22/23/27分别连接到五向摇杆，GPIO5/6连接到两个按键，SCL及SDA则是SSD1306的I2C接口。简单的设计，带来不一般的体验，当然前提条件是你得先有一个RPI。段子手网友已开始调侃：很好的设计，就只差一个RPI!

这是OLED模块与RPI 0 W的连接图，看上去挺和谐。

 

接下来准备RPI，主要步骤包括启用I2C接口，安装软件及相关的支持库。

 

树莓派的硬件如I2C/SPI等接口，默认是不开启的，所以先使用raspi-config命令来启用I2C接口，如下

启用了I2C接口后，可以使用i2cdetect命令来检测I2C设备，该命令执行结果如下

很好，我们已检测到了0x3c地址处的设备，接下开始安装软件库及官方提供的DEMO。

 

官方的DEMO使用了RPi.GPIO库，所以先要安装该库

sudo apt-get update

sudo apt-get install build-essential python-dev python-pip

sudo pip install RPi.GPIO

DEMO使用了Python Imaging Library来进行绘图，另外还使用了smbus来进行通信，所以接下来安装这两个库

sudo apt-get install python-imaging python-smbus

这些库都安装完成之后，接下来将官方DEMO从GIT上拖下来

sudo apt-get install git

git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_SSD1306.git

cd Adafruit_Python_SSD1306

sudo python setup.py install

先不管代码，运行个DEMO来看效果，然后再来研究细节。

打开examples目录，找到buttons.py程序，运行，看到OLED屏上的内容如下

buttons.py程序绘制一个五向摇杆图案及两个按钮图案，当用户按下按钮时，会在OLED上绘制出用户的控制效果，图中显示的是按下五向摇杆的向上按钮的显示效果。

除了可以绘制简单的几何图形，也可以绘制图片内容，图中显示的是绘制一头小猫的效果。不过可惜的是，该OLED不支持彩色及灰度显示，所以显示的只是图片二值化后的结果，稍显粗糙!

看了效果，咱们一起来研究下程序，下面以一个汉字显示操为例，顺便研究下强大的PIL库。

程序代码如下

from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont

import Adafruit_SSD1306

RST = None

DISP_ADDR = 0x3c

disp = Adafruit_SSD1306.SSD1306_128_64(rst=RST)

disp.begin()

disp.clear()

disp.display()

size = disp.width, disp.height

font = ImageFont.truetype('msyh.ttc', 12)

image = Image.new('1', size)

draw = ImageDraw.Draw(image)

draw.text((0, 0), '古诗一首', font=font, fill=255)

draw.text((0, 20), '白日依山尽, 黄河入海流', font=font, fill=255)

draw.text((0, 38), '欲穷千里目, 更上一层楼', font=font, fill=255)

disp.image(image)

disp.display()

传统的绘图方法，先写一个绘点的函数，然后不管是绘制字符，还是绘制几何图形及图像，都是调用这个绘点函数来实现，如果要实现更好的性能，也许会通过块操作(包括硬件DMA等)，不过在这里，我们看不到任何与绘点相关的操作，我们看到的只是一幅图，没错，就是一幅图!

前面的初始化代码我们略过不提，其中语句

font = ImageFont.truetype('msyh.ttc', 12)

创建一个ImageFont对象，该对象指定了用来向Image中绘制字符所使用的字体，可以直接使用truetype字库，同时指明字体大小。

image = Image.new('1', size)

draw = ImageDraw.Draw(image)

draw.text((0, 0), '古诗一首', font=font, fill=255)

draw.text((0, 20), '白日依山尽, 黄河入海流', font=font, fill=255)

draw.text((0, 38), '欲穷千里目, 更上一层楼', font=font, fill=255)

这一部分代码先创建一幅图片，然后使用ImageDraw向上绘制指定的文字，使用指定的字体及填充色。

最后的两行代码将图像显示到OLED上，很简单，效果呢，也很简单。

不过调用起来确实非常舒服!

如果直接加载图像文件并显示，则步骤更简单，如下是显示非常有名的lena图像的代码

from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont

import Adafruit_SSD1306

RST = None

DISP_ADDR = 0x3c

disp = Adafruit_SSD1306.SSD1306_128_64(rst=RST)

disp.begin()

disp.clear()

disp.display()

image = Image.open('lena.png').convert('1')

disp.image(image)

disp.display()

代码就不分析了，调试效果如下，后面一张图是原图

差别有点大，主要原因是图片二值化后细节丢失太多，再加上缩放后细节也会丢失!

总体说来，Adafruit 128x64 OLED for Raspberry不错!一方面，我们终于可以扔掉显示器了(P:-))，其次，可以使用这个模块来学习简单的计算图形学(绘图，例如直线生成算法，曲线的生成算法等)，细节都隐藏在PIL中;还有，再也不用担心找不到设备的IP地址了，如下

当然，要是价格再便宜一点就更好了!