【得捷电子Follow me第2期】玩转Adafruit ESP32-S3 TFT Feather (全流程综合贴）

QuaX_Chow

【得捷电子Follow me第2期】玩转Adafruit ESP32-S3 TFT Feather (全流程综合贴） [复制链接]

 

2023.8.19（开始动工，存个草稿先）

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2023.10.6

这次给大家带来的是Follow Me第二期任务的速通教学（鸽了很久

本次活动基本查阅查阅手册就可以通过

感谢主办方eeworld、得捷电子的支持，感谢各位提前发帖的大神坛友

内容一：3-5分钟短视频

内容二：本篇

内容三：本人整理的资料包（包含示例代码、任务代码、官方资料、部分外部库，打不开就是还没审核，可以先用老的资料包）

 

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1、Quick Start

首先我们快速搭建一下我们所需的开发环境，本次使用的是官方推荐的Mu Editor编写CircuitPython。

使用数据线将开发板与电脑相连，并连按两次reset键（如下所示）

当Neo灯绿灯常亮，红色LED呼吸灯闪烁时，电脑就会显示连接到了一个新磁盘。将资料包-other中的adafruit-circuitpython-adafruit_feather_esp32s3_tft-en_US-8.2.3.uf2拖入新磁盘的根目录即可为开发板快速添加circuitpython支持包。

或者直接去官网下载，下载链接：circuitpy包

待文件移动完成后开发板屏幕上即会显示开发板信息和uid（如下图）同时出现一个新u盘

PS：circuitpython其实还有个中文包，但在屏幕上显示的是拼音。。（adafruit-circuitpython-adafruit_feather_esp32s3_tft-zh_Latn_pinyin-8.2.3.uf2如下所示）

再在电脑上安装好Mu Editor（下载地址），当然如thonny啥的也是可以的。

 

我们想要编辑代码的话，直接打开根目录（如下所示）下的code.py并编辑即可

 

首先我们先刷两个测试程序，程序都可以在手册或者对应库的示例代码里找到

第一个是可以直接使用的点灯程序，直接cv进code.py即可。

下载成功即可看见板载LED闪烁。

import board
import digitalio
import time
led = digitalio.DigitalInOut(board.LED)
led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT
while True:
    led.value = True
    time.sleep(0.5)
    led.value = False
    time.sleep(0.5)

测试代码①

灯

 

第二个是图片显示代码，添加资料包中other-lib中的imageload库即可实现。

import board
import displayio
import adafruit_imageload


image, palette = adafruit_imageload.load(
    "images/ysqd.bmp", bitmap=displayio.Bitmap, palette=displayio.Palette
)
tile_grid = displayio.TileGrid(image, pixel_shader=palette)

group = displayio.Group()
group.append(tile_grid)
#显示
board.DISPLAY.show(group)
#
while True:
    pass

测试代码②

添加外部库的方法：打开外部库的压缩包，将对应文件夹复制进开发板u盘根目录下的lib文件夹即可（如imageload库）

 

 

本代码需在根目录下创建image文件夹，并在该文件夹下粘贴下面这张已转格式的图片↓

测试图片

ys

 

2、任务1：控制屏幕显示中文（必做任务）

我们想要控制屏幕显示中文的话，需要使用bitmap库将点阵字体加载到displayio中，可以使用bdf、pcf等格式，非常简单

 

import board
import displayio
from adafruit_display_text import label, wrap_text_to_lines
from adafruit_bitmap_font import bitmap_font

# 设置要显示的字符串
dis_str = "完成屏幕的控制并且能显示中文"

def screen_dispstr(str):
    # 根据屏幕旋转角度确定每行显示的字符数
    if board.DISPLAY.rotation % 180 == 0:
        char_num = 23  # 横屏
    else:
        char_num = 13  # 竖屏

    strbuf = ""
    for i in range(len(str) / char_num):
        # 将字符串按每行字符数拆分，并添加换行符
        strbuf = strbuf + str[i * char_num:(i + 1) * char_num] + "\n"
    return strbuf

# 初始化显示屏
display = board.DISPLAY
board.DISPLAY.brightness = 0.35
board.DISPLAY.rotation = 0

# 加载字体和设置颜色
font = bitmap_font.load_font("wenquanyi_10pt.pcf")
color = 0x00FFFF

# 创建显示文本的组和标签
text_group = displayio.Group()
text_area = label.Label(font, text=screen_dispstr(dis_str), color=color)
text_area.x = 2
text_area.y = 6
text_area.line_spacing = 0.8
text_area.scale = 1

text_group.append(text_area)
display.show(text_group)

# 持续显示
while True:
    pass

 

 

1. 初始化显示屏模块，并设置亮度和旋转角度
2. 加载所需的字体文件
3. 创建显示文本的组和标签对象，并设置文本内容、颜色、位置和缩放
4. 将文本标签对象添加到显示文本的组中
5. 使用display.show将显示文本的组添加到显示屏上进行显示
6. 进入持续显示的循环，保持文本显示在屏幕上

 

 

xszw

 

 

 

3、任务2：网络功能使用（必做任务）

首先我们为开发板配置一下网络功能所需的信息。

在根目录下新建一个文本文档，命名为settings，保存后将后缀改为.toml（结果如下图）。

想要编辑的话以文本格式打开直接编辑或者有VS Code的话也可以直接编辑。

 

想实现Adafruit ESP32-S3 TFT Feather的网络功能也十分简单，参考手册P143（如下图所示）就行，但与手册方法不同的是，我们的配置信息存在了settings.toml文件中。

手册P143截图

我们先连接WiFi

在settings.toml中，配置你想要连接的WiFi的ID和密码。

PS：只支持2.4G频段，手机开个热点就行

具体如下：

WIFI_SSID = "HOMO"
WIFI_PASSWORD = "1145141919810"

配置完成后，直接在code.py中使用示例代码即可

# SPDX-FileCopyrightText: 2020 Brent Rubell for Adafruit Industries
#
# SPDX-License-Identifier: MIT

import os
import wifi

print("ESP32-S3 Station Test")

print(f"My MAC address: {[hex(i) for i in wifi.radio.mac_address]}")

print("Available WiFi networks:")
for network in wifi.radio.start_scanning_networks():
    print("\t%s\t\tRSSI: %d\tChannel: %d" % (str(network.ssid, "utf-8"),
                                             network.rssi, network.channel))
wifi.radio.stop_scanning_networks()

print(f"Connecting to {os.getenv('WIFI_SSID')}")
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}")

连接WiFi

 

wifi

 

 

再创建热点

在settings.toml中，配置开发板AP的ID和密码。

具体如下：

AP_SSID = "HOMO"
AP_PASSWORD = "1145141919810"

以下代码基于自带的库

 

#创建热点
import os
import wifi
import adafruit_requests

print("ESP32-S3 Access Point Test")

print(f"My MAC address: {[hex(i) for i in wifi.radio.mac_address]}")

wifi.radio.start_ap(os.getenv("AP_SSID"), os.getenv("AP_PASSWORD"))

#显示网络信息
print(f"My SSID: {"HOMO"}")

print(f"My PASSWORD: {"1145141919810"}")

while True:
    pass

创建热点

 

ap

 

 

 

 

4、任务3：控制WS2812B（必做任务）

要控制WS2812B，只需在lib中添加外部库neopixel.py（详见other-lib）

再再参考一下示例代码（笑

稍微改一下，用数组存储颜色信息

按钮直接用杜邦线代替，反正原理是一样的。同时添加软件消抖，效果不错

import time
import board
import digitalio
import neopixel

button_pin = board.D5

Color_Num = 0

# 彩虹数组
RAINBOW_COLORS = [
    (255, 0, 0),     # 红
    (255, 165, 0),   # 橙
    (255, 255, 0),   # 黄
    (0, 255, 0),     # 绿
    (0, 0, 255),     # 蓝
    (75, 0, 130),    # 靛蓝
    (238, 130, 238)  # 紫
]

#初始为红
Color = RAINBOW_COLORS[0]

button = digitalio.DigitalInOut(button_pin)
button.direction = digitalio.Direction.INPUT
button.pull = digitalio.Pull.UP

debounce_delay = 0.1  # 消抖延迟，单位为秒
button_pressed = False

pixel = neopixel.NeoPixel(board.NEOPIXEL, 1)
pixel.brightness = 0.3

while True:
    if not button.value and not button_pressed:  # 按键被按下且之前未被按下
        button_pressed = True
        time.sleep(debounce_delay)  # 延迟一段时间进行消抖
        if not button.value:  # 确认按键仍然被按下
            Color = RAINBOW_COLORS[Color_Num]
            # 设置led颜色
            pixel.fill(Color)
            Color_Num += 1
            if Color_Num == 7:
                Color_Num -= 7
    elif button.value:  # 按键未被按下
        button_pressed = False

 

neo(1)

 

七彩循环：

xunhuan

 

 

 

5、任务4.1：日历&时钟（选做任务）

 

导入所需的库和模块，包括wifi、os、ssl、socketpool、adafruit_requests。

连接wifi，发送HTTP请求获取无锡的天气信息的JSON数据。

解析JSON数据，提取需要显示的天气信息，包括城市信息、当前时间、空气质量、温度范围、湿度、PM2.5等。

显示，结束（

 

##连接wifi --------------------------------------------------------------------------------------
# SPDX-FileCopyrightText: 2020 Brent Rubell for Adafruit Industries
#
# SPDX-License-Identifier: MIT

import os
import wifi

print("ESP32-S3 Station Test")

print(f"My MAC address: {[hex(i) for i in wifi.radio.mac_address]}")

print("Available WiFi networks:")
for network in wifi.radio.start_scanning_networks():
    print("\t%s\t\tRSSI: %d\tChannel: %d" % (str(network.ssid, "utf-8"),
                                             network.rssi, network.channel))
wifi.radio.stop_scanning_networks()

print(f"Connecting to {os.getenv('WIFI_SSID')}")
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}")


## END连接wifi --------------------------------------------------------------------------------------




## 访问网络 --------------------------------------------------------------------------------------
import ssl
import socketpool
import adafruit_requests
# 请求获取JSON
## api  http://t.weather.sojson.com/api/weather/city/101280601
JSON_TIME_URL = "http://t.weather.itboy.net/api/weather/city/101190201"


pool = socketpool.SocketPool(wifi.radio)
requests = adafruit_requests.Session(pool, ssl.create_default_context())


## END访问网络 --------------------------------------------------------------------------------------




## 读取解析Json ---------------------------------------------------------------------------------------
print(f"Fetching and parsing json from {JSON_TIME_URL}")
response = requests.get(JSON_TIME_URL)
print("-" * 40)
## print(f"Time: {response.json()['sysTime2']}")
print("-" * 40)
print(response.json())


weather = response.json()
cityInfo  = weather['cityInfo']
city_weather = weather['data']
forecast = city_weather['forecast']

dis_str = ""+cityInfo['parent']+' '+cityInfo['city'] +' '+weather['time'][:11] + forecast[0]['week']
dis_str += '\n 空气质量：'+city_weather['quality'] +" " +forecast[0]['type']
dis_str += "\n 最"+forecast[0]['high']+' 最'+forecast[0]['low']
dis_str += "\n 湿度： "+city_weather['shidu']
dis_str += "\n PM2.5："+str(city_weather['pm25']) +' PM10：'+str(city_weather['pm10'])
dis_str += "\n 注意！！  "+forecast[0]['notice']

## END读取解析Json ---------------------------------------------------------------------------------------




## 显示天气信息	---------------------------------------------------
import board
import displayio
from adafruit_display_text import label, wrap_text_to_lines
from adafruit_bitmap_font import bitmap_font

display = board.DISPLAY
board.DISPLAY.brightness = 0.9
board.DISPLAY.rotation = 0

font = bitmap_font.load_font("wenquanyi_10pt.pcf")

## 字体颜色
color = 0x9499CA



text_group = displayio.Group()
text_area = label.Label(font, text=dis_str, color=color)
text_area.x = 0
text_area.y = 10
text_area.line_spacing = 0.8
text_area.scale = 1


text_group.append(text_area)
display.show(text_group)
while True:
    pass

## END显示天气信息	---------------------------------------------------

 

 

1. 使用WiFi模块连接到无线网络，SocketPool和Requests库访问API，获取天气预报的JSON数据
2. 然后，解析JSON数据并提取所需的天气信息
3. 使用Displayio库在TFT显示屏上显示天气信息

 

rili

 

 

 

6、任务4.2：WS2812B效果控制（选做任务）

先瞅一眼任务要求：

完成一个Neopixel(12灯珠或以上)控制器，通过按键和屏幕切换展示效果

凑巧上学期末整了块DFRobot 8*8的RGB灯板👇

硬件有了那直接开整

控制部分直接参考上面neo的程序就行

循环切换7个颜色

屏幕显示颜色只要在循环加个判断就行

 

#以下是一起动捏
import board
import digitalio
import time
import neopixel

led_pin = board.D13
button_pin = board.D5

# 设置LED数量和引脚
NUM_LEDS = 64
LED_PIN = board.D12
Color_Num = 0


# 初始化Neopixel对象
pixels = neopixel.NeoPixel(LED_PIN, NUM_LEDS, brightness=0.2, auto_write=False)

# 彩虹数组
RAINBOW_COLORS = [
    (255, 0, 0),     # 红
    (255, 165, 0),   # 橙
    (255, 255, 0),   # 黄
    (0, 255, 0),     # 绿
    (0, 0, 255),     # 蓝
    (75, 0, 130),    # 靛蓝
    (238, 130, 238)  # 紫
]

#初始为红
Color = RAINBOW_COLORS[0]

led = digitalio.DigitalInOut(led_pin)
led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT

button = digitalio.DigitalInOut(button_pin)
button.direction = digitalio.Direction.INPUT
button.pull = digitalio.Pull.UP

debounce_delay = 0.1  # 消抖延迟，单位为秒
button_pressed = False

while True:
    if not button.value and not button_pressed:  # 按键被按下且之前未被按下
        button_pressed = True
        time.sleep(debounce_delay)  # 延迟一段时间进行消抖
        if not button.value:  # 确认按键仍然被按下
            led.value = not led.value
            # 在每个LED上设置彩虹颜色
            for i in range(NUM_LEDS):
                Color = RAINBOW_COLORS[Color_Num]
                pixels[i] = Color
                pixels.show()
                time.sleep(0.001)
            Color_Num += 1
            if Color_Num == 7:
                Color_Num -= 7
    elif button.value:  # 按键未被按下
        button_pressed = False

 

1. 通过设置LED的数量和引脚，初始化Neopixel，定义彩虹颜色数组

2. DigitalInOut来控制LED和按钮的引脚。将LED引脚设置为输出模式，按钮引脚设置为输入模式，启用上拉电阻

3. 使用time模块来进行延迟和消抖操作。在按键按下时延迟一段时间进行消抖，确保只有有效的按键触发

4. 循环检测按钮状态。当按钮被按下时，切换LED的状态并设置Neopixel的像素颜色为彩虹颜色。每次按下按钮，彩虹颜色的索引加一，当达到最大索引时重新开始

 

8864

 

 

 

7、任务5：通过网络控制WS2812B（可选任务，非必做）

翻手册翻手册翻手册

官方手册P148

链接直达Adafruit IO：链接

说实话，我还是第一次接触mqtt，但跟着例程走一遍也是没啥问题的

（后半段有所修改）

 

import time
import ssl
import os
from random import randint
import microcontroller
import socketpool
import wifi
import board
import neopixel
import displayio
import terminalio
import adafruit_minimqtt.adafruit_minimqtt as MQTT
from adafruit_io.adafruit_io import IO_MQTT
from adafruit_display_text import bitmap_label, label

# WiFi
try:
    print("Connecting to %s" % os.getenv("WIFI_SSID"))
    wifi.radio.connect(os.getenv("WIFI_SSID"), os.getenv("WIFI_PASSWORD"))
    print("Connected to %s!" % os.getenv("WIFI_SSID"))
# Wi-Fi connectivity fails with error messages, not specific errors, so this except is broad.
except Exception as e:  # pylint: disable=broad-except
    print("Failed to connect to WiFi. Error:", e, "\nBoard will hard reset in 30 seconds.")
    time.sleep(30)
    microcontroller.reset()

# Initialise NeoPixel
pixel = neopixel.NeoPixel(board.NEOPIXEL, 1, brightness=0.3)

# Set up TFT display
display = board.DISPLAY
board.DISPLAY.brightness = 0.35
board.DISPLAY.rotation = 0

group = displayio.Group()

weather_color=0x00FF00

neopixel_area = label.Label(terminalio.FONT, text="NeoPixel", color=weather_color)
neopixel_area.x = 2
neopixel_area.y = 30
neopixel_area.line_spacing = 0.8
neopixel_area.scale = 1

main_group = displayio.Group()
main_group.append(group)
main_group.append(neopixel_area)

# Show the main group on the display
display.show(main_group)

# Define callback functions which will be called when certain events happen.
def connected(client):
    print("Connected to Adafruit IO!  Listening for NeoPixel changes...")
    # Subscribe to Adafruit IO feed called "neopixel"
    client.subscribe("neopixel")


def message(client, feed_id, payload):  # pylint: disable=unused-argument
    print("Feed {0} received new value: {1}".format(feed_id, payload))
    #neopixel_area.text = "Feed {0} received new value: {1}".format(feed_id, payload)
    if feed_id == "neopixel":
        pixel.fill(int(payload[1:], 16))


# Create a socket pool
pool = socketpool.SocketPool(wifi.radio)

# Initialize a new MQTT Client object
mqtt_client = MQTT.MQTT(
    broker="io.adafruit.com",
    username=os.getenv("AIO_USERNAME"),
    password=os.getenv("AIO_KEY"),
    socket_pool=pool,
    ssl_context=ssl.create_default_context(),
)

# Initialize Adafruit IO MQTT "helper"
io = IO_MQTT(mqtt_client)

# Set up the callback methods above
io.on_connect = connected
io.on_message = message

timestamp = 0
while True:
    try:
        # 如果Adafruit IO未连接...
        if not io.is_connected:
            # 连接到MQTT代理
            print("Connecting to Adafruit IO...")
            io.connect()

        # 显示颜色信息

        neopixel_area.text = "Color: #{:02X}{:02X}{:02X}".format(*pixel[0])  # 更新文本显示

        # 显示更新后的屏幕
        display.refresh()

        # 显示延迟
#        time.sleep(0.5)

        # 显式处理消息循环
        io.loop()

    # 处理可能的失败
    except Exception as e:  # pylint: disable=broad-except
        print("Failed to get or send data, or connect. Error:", e,
              "\nBoard will hard reset in 30 seconds.")
        time.sleep(30)
        microcontroller.reset()

 

1. 使用WiFi模块连接到无线网络，并在TFT显示屏上显示连接状态
2. 使用MQTT协议连接到Adafruit IO，并订阅"neopixel"的feed
3. 当接收到"neopixel" feed的新值时，更新NeoPixel的颜色，并在TFT显示屏上显示颜色信息

 

wlanneo

 

 

 

对本活动的心得体会

 

我觉得本次活动对我来说十分有意义，因为开发板+1因为新接触了一种语法，并且增加了自己的ddl

 

任务总体难度适中，且可查的中文资料较少，可以培养rtfm的好习惯

 

建议下次活动直接来块小Linux开发板

 

（完）2023/10/14

 

 

Jacktang

用bitmap库将点阵字体加载到displayio中，可以使用bdf、pcf等格式，是比较方便