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OLED与LCD

概述

显示屏是机器人视觉反馈的核心组件。从微型OLED到全彩LCD触摸屏，不同尺寸和技术的显示屏适用于不同场景。本节介绍机器人中常用的显示屏模块及其驱动方法。

OLED显示屏

0.96" SSD1306 OLED

SSD1306 是最流行的小型OLED显示模块，几乎所有机器人教程都会用到。

参数 数值
尺寸 0.96英寸
分辨率 128×64 像素
颜色 单色（白/蓝/黄蓝双色）
接口 I2C (默认地址 0x3C) 或 SPI
工作电压 3.3V / 5V
功耗 ~20mA (全亮)
价格 ~$3

I2C接线：

OLED引脚 MCU引脚
VCC 3.3V / 5V
GND GND
SCL I2C SCL
SDA I2C SDA

Arduino驱动：

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 64
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, -1);

void setup() {
    display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);
    display.clearDisplay();
    display.setTextSize(1);
    display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
    display.setCursor(0, 0);
    display.println("Robot Status:");
    display.println("Battery: 85%");
    display.println("IP: 192.168.1.100");
    display.display();
}

MicroPython驱动：

from machine import Pin, I2C
import ssd1306

i2c = I2C(0, scl=Pin(22), sda=Pin(21))
oled = ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, i2c)

oled.fill(0)
oled.text("Robot Status", 0, 0)
oled.text("Batt: 85%", 0, 16)
oled.text("192.168.1.100", 0, 32)
oled.show()

1.3" SH1106 OLED

参数 数值
尺寸 1.3英寸
分辨率 128×64 像素
驱动IC SH1106
接口 I2C / SPI
特点 比SSD1306大一圈，显示更清晰

注意：SH1106和SSD1306的驱动略有不同，需使用对应的库。

OLED适用场景

  • 显示IP地址（调试最常用）
  • 电池电量
  • 运行模式
  • 传感器数据概览
  • 简单菜单（配合按键）

TFT LCD显示屏

2.8" ILI9341 TFT

ILI9341 是中等尺寸彩色TFT LCD的常用驱动IC。

参数 数值
尺寸 2.8英寸
分辨率 320×240 像素
颜色 65K色 (RGB565)
接口 SPI (主流) / 8-bit并行
工作电压 3.3V（逻辑），内置升压背光
SPI速率 最高 40MHz
功耗 ~100mA (含背光)
价格 ~$8-12

SPI接线：

LCD引脚 MCU引脚
VCC 3.3V
GND GND
CS GPIO (片选)
DC/RS GPIO (数据/命令)
MOSI SPI MOSI
SCK SPI SCK
RST GPIO (复位)
LED 3.3V (背光)

1.54"/1.69" ST7789 TFT

参数 数值
尺寸 1.54" / 1.69"
分辨率 240×240 / 240×280
驱动IC ST7789
接口 SPI
特点 IPS广角、色彩鲜艳、小巧
价格 ~$5-8

适合安装在紧凑空间中显示机器人表情或简单图形界面。

3.5" ILI9488 TFT

参数 数值
尺寸 3.5英寸
分辨率 480×320 像素
驱动IC ILI9488
接口 SPI / 8-bit并行
特点 更大显示面积，适合复杂UI
价格 ~$12-18

电子墨水屏（e-Paper）

Waveshare e-Paper

型号 尺寸 分辨率 颜色 刷新时间 价格
1.54" 1.54英寸 200×200 黑白 2s ~$10
2.13" 2.13英寸 250×122 黑白 2s ~$12
2.9" 2.9英寸 296×128 黑白 2s ~$15
4.2" 4.2英寸 400×300 黑白红 15s ~$25

特点：

  • 断电保持显示内容
  • 强光下可视性极好
  • 刷新速度慢（不适合动态内容）
  • 功耗极低（仅刷新时耗电）

适用场景：显示固定信息（如机器人名称、二维码、WiFi密码）

7" 大屏幕

树莓派官方7" DSI触摸屏

参数 数值
尺寸 7英寸
分辨率 800×480
接口 DSI（树莓派专用排线）
触摸 10点电容触摸 (I2C)
功耗 ~3-4W
价格 ~$60-70

HDMI便携屏

参数 数值
尺寸 7"-10"
分辨率 1024×600 或 1280×800
接口 HDMI
触摸 USB电容触摸（可选）
适用 Jetson/RPi/任何HDMI输出
价格 ~$30-80

接口对比

接口 速度 引脚数 复杂度 适用显示屏
I2C 慢 (400kHz) 2 (SDA+SCL) 低 OLED (128×64)
SPI 中 (10-40MHz) 4-5 中 TFT LCD (320×240)
8-bit并行 快 12+ 高 大TFT LCD
DSI 很快 排线 低(RPi) 7" RPi屏
HDMI 极快 HDMI线 低 大屏/便携屏

GUI库

LVGL（嵌入式首选）

LVGL（Light and Versatile Graphics Library）是嵌入式系统最流行的GUI库：

  • 支持按钮、滑块、图表、表格等丰富控件
  • 支持触摸屏输入
  • 内存占用小（最低64KB Flash + 8KB RAM）
  • 支持ESP32、STM32、RPi等平台
  • MIT开源协议
// LVGL 按钮示例
lv_obj_t *btn = lv_btn_create(lv_scr_act());
lv_obj_set_size(btn, 120, 50);
lv_obj_align(btn, LV_ALIGN_CENTER, 0, 0);

lv_obj_t *label = lv_label_create(btn);
lv_label_set_text(label, "START");
lv_obj_center(label);

Adafruit GFX（Arduino）

Arduino生态的基础图形库：

  • 点、线、矩形、圆、文字等基本图形
  • 支持SSD1306、ILI9341、ST7789等各种屏幕
  • 简单易用，适合快速开发

Python显示库

库 适用 特点
Adafruit_CircuitPython_SSD1306 OLED CircuitPython
luma.oled OLED (RPi/Linux) 功能丰富
Pillow (PIL) 通用图像生成 绘制后推送到屏幕
pygame RPi + HDMI屏 游戏级图形

luma.oled 示例（树莓派）：

from luma.core.interface.serial import i2c
from luma.oled.device import ssd1306
from luma.core.render import canvas
from PIL import ImageFont

serial = i2c(port=1, address=0x3C)
device = ssd1306(serial)

with canvas(device) as draw:
    draw.rectangle(device.bounding_box, outline="white")
    draw.text((10, 10), "Robot Ready", fill="white")
    draw.text((10, 25), "Batt: 92%", fill="white")
    draw.text((10, 40), "Mode: Auto", fill="white")

显示屏选型指南

需求 推荐方案 理由
仅显示IP和电量 0.96" SSD1306 OLED 最简单、最便宜
显示传感器数据+简单图形 1.3" SH1106 OLED 稍大、更清晰
彩色图形/机器人表情 1.54" ST7789 小巧、色彩好
完整参数面板 2.8" ILI9341 空间够、信息多
户外静态信息 2.9" e-Paper 强光可见、超低功耗
触摸交互界面 7" DSI/HDMI触摸屏 完整GUI
调试/开发 HDMI便携屏 通用、高分辨率

参考资源

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