【得捷电子Follow me第2期】 + 任务汇总 (包含lis3dh模块 sdcard模块)

Henry-0755 · 发表于2023-10-29 12:47

【得捷电子Follow me第2期】 + 任务汇总 (包含lis3dh模块 sdcard模块) [复制链接]

# 【得捷电子Follow me第2期】 + 任务汇总 (包含lis3dh模块 sdcard模块)

[TOC]

## 内容一：视频介绍

[视频介绍](https://training.eeworld.com.cn/video/38579 "视频介绍")

## 内容二： 任务/项目总结报告

#### 导入第三方库

##### 方法一：

我们可以在`https://github.com/adafruit`上找现有的库

这里找到

`https://github.com/adafruit/Adafruit_CircuitPython_Display_Text` -- 调用displayio显示text

##### 方法二（推荐）：

这个方法也是follow me活动介绍的，十分方便便捷。

用vscode打开开发板挂在的u盘设备，安装circuitpython插件，通过vscode命令（ctrl+shift+p）并输入show available libraries，选择需要的库，点击就能导入。

同样插件也支持在终端中打开调试窗口方便调试。

### 任务1：控制屏幕显示中文（必做任务）

完成屏幕的控制，并且能显示中文

介绍：要显示中文，则需要相关的字体库，以及circuit py相关的文字显示库支持

主要用到displayio、adafruit_display_text、adafruit_bitmap_font这三个库，主要就是了解下这三个库的各个组件的属性方法，大致就是board.DISPLAY将硬件设备关联到circuitpython的displayio，通过show(group)方法就能将group显示，group里面又可以有很多个label。文本或者图片等元素放到label上。

##### 生成字体bitmap

步骤一:

精简字体用的fontmin 根据需要的字符和ttf来生成精简的ttf字体文件 (Window下才有的软件)

步骤二:

用linux的软件otf2bdf生成bdf文件(如果没有linux系统,也可以用window的WSL)

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_745592" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=745592&handlekey=savephoto_745592">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

步骤三:

将bdf变为pcf加快加载速度

https://adafruit.github.io/web-bdftopcf/

代码：参考了一些别人的代码，更改了一些，新功能是每个文字的背景色随机生成，文字本身是背景色的反色（发挥彩屏优势哈哈哈）

```python
import board
import displayio
import random
from adafruit_display_text import label
from adafruit_bitmap_font import bitmap_font

# 生成随机的RGB888颜色
def generate_random_color():
  r = random.randint(0, 255)
  g = random.randint(0, 255)
  b = random.randint(0, 255)
  return (r, g, b)

# 计算颜色的反色
def calculate_inverse_color(color):
  r, g, b = color
  inverse_r = 255 - r
  inverse_g = 255 - g
  inverse_b = 255 - b
  return (inverse_r, inverse_g, inverse_b)

dis_str="窈窕淑女\n君子好逑"

display = board.DISPLAY
display.brightness = 1

font = bitmap_font.load_font("font/pinyin_30.pcf")

text_group = displayio.Group()

# 遍历字符串中的每个字符，创建一个 label 并设置其属性
x = 25# 初始 x 位置
y = 40# 初始 y 位置
count = 0
for char in dis_str:
  random_color = generate_random_color()
  text_area = label.Label(font, text=char, color=random_color)
  text_area.background_color = calculate_inverse_color(random_color)
  text_area.x = x
  text_area.y = y
  text_area.scale = 1
  text_group.append(text_area)
  x += 40# 设置字符之间的水平间隔

# 换行处理，设置新行的起始位置
  if count == 4:
  x = 25
  y += 45# 设置新行的垂直间隔
  count += 1

display.show(text_group)
while True:
  pass
```

图片：

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_745599" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=745599&handlekey=savephoto_745599">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

### 任务2：网络功能使用（必做任务）

完成网络功能的使用，能够创建热点和连接到WiFi

网络功能分为两部分，连接WIFI与创建热点，连接WIFI只需要配置settings.toml文件即可

```
CIRCUITPY_WIFI_SSID = "wifi名"
CIRCUITPY_WIFI_PASSWORD = "密码"
```

连接wifi在代码上的体现大概就是读取wifi名、密码，调用wifi.radio.connect即可

开启ap的代码

```python
import time
import wifi
import microcontroller

mode_default = 0

mode_user=1

# 创建一个字典来存储键值对
config_dict = {}

# 打开配置文件
with open('settings.toml', 'r') as file:
  for line in file:
  # 去掉首尾空白字符
  line = line.strip()
  if line:
    # 使用等号分隔键和值
    key, value = line.split('=')
    # 去掉键和值两边的空白字符，双引号
    key = key.strip()
    value = value.strip().strip('"')
    # 存储到字典中
    config_dict[key] = value

wifi.radio.start_ap(ssid=config_dict["ap_ssid"], password=config_dict["ap_pwd"])

if wifi.radio.ap_info != None:
  print("AP Open!")
  print(wifi.radio.ap_info.ssid)
  print(wifi.radio.ap_info.authmode)
  print("PASSWORD:", config_dict["ap_pwd"])

while True:
  pass
```

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_745597" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=745597&handlekey=savephoto_745597">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

可以看到分配到了两个ip，目前就是station+ap模式

### 任务3：控制WS2812B（必做任务）

使用按键控制板载Neopixel LED的显示和颜色切换

按键直接循环里面判断状态，捕获到按键就设置颜色切换，我的代码实现的是屏幕与灯同步显示随机颜色

```python
import time
import board
import random
import neopixel
import digitalio
import displayio

WHITE = 0xFFFFFF
BLACK = 0x000000
RED = 0xFF0000
ORANGE = 0xFFA500
YELLOW = 0xFFFF00
GREEN = 0x00FF00
BLUE = 0x0000FF
PURPLE = 0x800080
PINK = 0xFFC0CB

colors = (WHITE, BLACK, RED, ORANGE, YELLOW, GREEN, BLUE, PURPLE, PINK)

pixel = neopixel.NeoPixel(board.NEOPIXEL, 1)
pixel.brightness = 0.5

display = board.DISPLAY
x = display.width
y = display.height

button = digitalio.DigitalInOut(board.BUTTON)
button.switch_to_input(pull=digitalio.Pull.UP)

bitmap = displayio.Bitmap(x, y, len(colors))
palette = displayio.Palette(len(colors))
for i, c in enumerate(colors):
  palette<i> = c

tile_grid = displayio.TileGrid(bitmap, pixel_shader=palette)

# Create a Group
group = displayio.Group()

# Add the TileGrid to the Group
group.append(tile_grid)

display.show(group)

while True:
  button_state = not button.value
  
  if button_state:
  color_index = random.randint(0, 8)
  color = colors[color_index]
  pixel.fill(color)
  bitmap.fill(color_index)

time.sleep(0.1)
```

这里是将bitmap作为屏幕显示，将九种颜色加入画板，bitmap的通过这些画板颜色进行填充

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_745595" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=745595&handlekey=savephoto_745595">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_745596" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=745596&handlekey=savephoto_745596">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

### 任务4: 日历&时钟 (使用LIS3DH STEMMA QT LIS3DH ACCELEROMETER模块 与 DFR0229 MICROSD CARD MODULE FOR ARDUINO)

这个任务综合性就很强,基本用上了上述三个任务所学的所有内容

且我在下单的时候还选购了一个加速度传感器与tf卡的模块,本任务就将他们全部用上作为最终项目

大体思路是:

显示一个wifi有无的icon,如果任意一个网络请求(ntp/request)失败 timeout,则表示无wifi,去除icon

显示可切换的背景图片,通过读取lis3dh检测运动状态,如果有大幅度的运动(如摇晃,拍打等)进行图片切换,背景图片存放在sd卡中,按需要读取.

在初始化过后更新天气与日期后, 每小时从网络上更新天气与日期

时间通过rtc进行更新

代码如下:

```python
import adafruit_sdcard
import busio
import digitalio
import board
import storage
import displayio
import wifi
import os
import time
import ssl
import rtc
import json
import random
import socketpool
import adafruit_ntp as ntp
import adafruit_requests as requests
from adafruit_display_text import label
from adafruit_bitmap_font import bitmap_font
import adafruit_imageload as imageload
from vectorio import Rectangle
import adafruit_lis3dh

WHITE = 0xFFFFFF
BLACK = 0x000000
RED = 0xFF0000
ORANGE = 0xFFA500
YELLOW = 0xFFFF00
GREEN = 0x00FF00
BLUE = 0x0000FF
PURPLE = 0x800080
PINK = 0xFFC0CB

def update_date():
  ltime = time.localtime()
  year = ltime.tm_year
  mon = ltime.tm_mon
  day = ltime.tm_mday
  date_area.text = f"{year} 年 {mon} 月 {day} 日"

def update_time():
  ltime = time.localtime()
  hour = ltime.tm_hour
  min = ltime.tm_min
  time_area.text = f"{hour}' ：'{min}"

def wifi_connect():
  try:
  wifi.radio.connect(os.getenv("WIFI_SSID"), os.getenv("WIFI_PASSWORD"))
  print(f"Connected to {os.getenv('WIFI_SSID')}")
  print(f"My IP address: {wifi.radio.ipv4_address}")
  global wifi_state
  wifi_state = True
  except ConnectionError as e:
  print(f"Unable to Connect {os.getenv('WIFI_SSID')}")
  print(e)
  time.sleep(1)

def time_sync():
  try:
  pool = socketpool.SocketPool(wifi.radio)
  remote_time = ntp.NTP(pool, tz_offset=8, server="ntp.aliyun.com")
  rtc.RTC().datetime = remote_time.datetime
  except TimeoutError:
  wifi_stage = False
  print("ERR: time sync timeout")
  time.sleep(1)

def update_weather():
  try:
  pool = socketpool.SocketPool(wifi.radio)
  request = requests.Session(pool, ssl_ctx)
  response = request.get(url)
  weather = response.json()
  now = weather['results'][0]['now']
  if "大雨" in now['text']:
    weather_area.text = "大雨"
  elif "雨" in now['text']:
    weather_area.text = "大雨"
  else:
    weather_area.text = "晴天"
  temperature_area.text = '%s℃'%(now['temperature'])
  print(json)
  except TimeoutError:
  wifi_stage = False
  except RuntimeError:
  wifi_stage = False

def lis3dh_init():
  try:
  global lis3dh
  lis3dh = adafruit_lis3dh.LIS3DH_I2C(i2c)
  lis3dh.range = adafruit_lis3dh.RANGE_2_G
  except ValueError as e:
  print(e)
  except OSError as e:
  print(e)

def sdcard_init():
  global sdcard
  try:
  sdcard = adafruit_sdcard.SDCard(spi, cs)
  vfs = storage.VfsFat(sdcard)
  storage.mount(vfs, "/sd")
  except OSError as e:
  print(e)

# i2c = board.I2C()# uses board.SCL and board.SDA
i2c = board.STEMMA_I2C()# For using the built-in STEMMA QT connector on a microcontroller
lis3dh_init()

spi = board.SPI()
cs = digitalio.DigitalInOut(board.D13)
sdcard_init()
# sdcard = adafruit_sdcard.SDCard(spi, cs)
# vfs = storage.VfsFat(sdcard)
# storage.mount(vfs, "/sd")

display = board.DISPLAY

# NET
wifi_state = False
pre_wifi_state = False
wifi_connect()
ssl_ctx=ssl.create_default_context()

url_base = "http://api.seniverse.com/v3/weather/now.json?key=%s&location=%s:%s&language=zh-Hans&unit=c"
url = url_base%(os.getenv("WEATHER_KEY"), 22.63209, 114.32605)

hour = time.localtime().tm_hour

group = displayio.Group()

# wifi_bmp=displayio.OnDiskBitmap("/pic/wifi_test.bmp")
#bmpWeather.pixel_shader.make_transparent(2)
# wifi_grid=displayio.TileGrid(wifi_bmp, pixel_shader=wifi_bmp.pixel_shader,
          #  tile_width=40, tile_height=40)
image, palette = imageload.load("/pic/wifi.png")
palette.make_transparent(255)
wifi_grid = displayio.TileGrid(image, pixel_shader=palette)
wifi_grid.x = display.width - image.width
wifi_grid.y = 0

# VIEW
image_bg, palette_bg = imageload.load("/pic/cat_bg.png")
bg_grid = displayio.TileGrid(image_bg, pixel_shader=palette_bg)
bg_grid.x = 0
bg_grid.y = 0
group.append(bg_grid)

font = bitmap_font.load_font("font/pinyin.pcf")
date_area = label.Label(font, text="XXXX 年 xx 月 xx 日", color=ORANGE)
date_area.x = 20
date_area.y = 20
group.append(date_area)

font_30 = bitmap_font.load_font("font/pinyin_30.pcf")
time_area = label.Label(font_30, text=f"00：00", color=BLUE)
time_area.x = 30
time_area.y = 70
group.append(time_area)

weather_area = label.Label(font, text="晴天", color=RED, label_direction="TTB")
weather_area.x = display.width - 70
weather_area.y = 55
group.append(weather_area)

temperature_area = label.Label(font, text="30℃", color=RED)
temperature_area.x = display.width - 50
temperature_area.y = 70
group.append(temperature_area)

update_weather()
update_date()
time_sync()

pre_x, pre_y, pre_z = 0, 0, 0

while True:
  try:
  x, y, z = [
    value / adafruit_lis3dh.STANDARD_GRAVITY for value in lis3dh.acceleration
  ]
  if pre_x - x > 0.5 or pre_y - y > 0.5 or pre_z - z > 0.5:
    # 本地目录
    # image_bg, palette_bg = imageload.load(f"/pic/{random.randint(1, 6)}.png")
    # bg_grid_new = displayio.TileGrid(image_bg, pixel_shader=palette_bg)
    # bg_grid_new.x = 0
    # bg_grid_new.y = 0
    try:
      # sd卡目录
      image_new, palette_new = imageload.load(f"/sd/{random.randint(1, 6)}.png")
      bg_grid_new = displayio.TileGrid(image_new, pixel_shader=palette_new)
      bg_grid_new.x = 0
      bg_grid_new.y = 0
      group.insert(0, bg_grid_new)
      group.remove(bg_grid)
      bg_grid = bg_grid_new
    except OSError as e:
      print(e)
      sdcard_init()

pre_x, pre_y, pre_z = x, y, z
  print("x = %0.3f G, y = %0.3f G, z = %0.3f G" % (x, y, z))
  except OSError as e:
  print(e)
  lis3dh_init()
  except NameError as e:
  print(e)
  lis3dh_init()

if (hour != time.localtime().tm_hour):
  time_sync()
  update_date()
  update_weather()

if wifi_state != pre_wifi_state:
  pre_wifi_state = wifi_state
  print("Wifi " + "Connect" if wifi_state else "Disconnect")
  if wifi_state:
    group.append(wifi_grid)
    pass
  else:
    group.pop(wifi_grid)
    wifi_connect()
    pass

update_time()
  display.show(group)
  time.sleep(0.2)

```

PS: 在编码中，想要显示一个竖着的文字（下图中的晴天），找到`label.Label(font, text="晴天", color=RED, label_direction="TTB")`这个label_direction的属性，TTB原本意思应该就是想要的竖着显示文字的效果，但实际用却是两个汉字重叠在一起，应该是没有计算好文本的换行，刚好include的lib中可以查看部分源码，做了以下更改就正常了（试过 DWR 它换行正常但是字体方向是侧向的）

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_745598" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=745598&handlekey=savephoto_745598">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

演示图片

<ignore_js_op>

<div class="tip tip_4 aimg_tip" id="aimg_745593_menu" style="position: absolute; display: none" disautofocus="true">
<div class="xs0">
<p><strong>lQDPJwrZcerYSPDNBP_NBI6wuPcIGvsCw_oFKPPuBz35AA_1166_1279.jpg_720x720q90g.jpg</strong> <em class="xg1">(38.73 KB, 下载次数: 0)</em></p>
<p>
<a href="javascript:;" class="loginf" >下载附件</a>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_745593" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=745593&handlekey=savephoto_745593">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

<ignore_js_op>

<div class="tip tip_4 aimg_tip" id="aimg_745594_menu" style="position: absolute; display: none" disautofocus="true">
<div class="xs0">
<p><strong>lQDPJwuPV_I6w7DNBP_NA6SwzHvbRDo5sM8FKPQuhTEVAA_932_1279.jpg_720x720q90g.jpg</strong> <em class="xg1">(35.21 KB, 下载次数: 0)</em></p>
<p>
<a href="javascript:;" class="loginf" >下载附件</a>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_745594" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=745594&handlekey=savephoto_745594">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

## 内容三：可编译下载的代码

[代码链接](https://download.eeworld.com.cn/detail/Henry-0755/629683 "代码链接")

## 总结

首先当然是感谢EEworld与得捷的这次FollowMe活动，选择的这一款可玩性很高的开发板，还有论坛的视频教程也非常有用，对新手也很友好，点赞。

首次用CircuitPython编程单片机，爽点在于导入库很方便，很多事情别人帮你做好了（感谢为circuitpython项目提供无私奉献的大佬们），几行代码就可以搞定，也很适合给小朋友玩一玩呢，培养兴趣，过段时间大概我就把这个给上初中的小弟教他玩哈哈哈。
但是也是有痛点的，在c语言里面编程，对所有事情所有状态都是有把控的，用python就很容易挂在库中，我也是实际运行然后加的异常catch才能尽量避免，然后做异常处理，有大佬懂的也欢迎指导下有什么更好的思路。

最后，求通过第三期的FollowMe活动申请啊~~