【得捷电子Follow me第2期】+ 汇总提交帖：玩转Adafruit ESP32-S3 TFT Feather

MoJing

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本帖最后由 MoJing 于 2023-10-7 10:28 编辑

第一部分

演示视频

视频链接：https://training.eeworld.com.cn/video/37925

第二部分

本项目包括以下内容：

任务1：控制屏幕显示中文
由于CircuitPython的字库中没有中文，因此需要自己加入中文的Bitmap字库。然后直接使用adafruit_display_text这个库来显示文字就可以了。

任务2：网络功能使用
ESP32本身内置Wifi模块，简单调试就可以连接网络。连接网络后获取一下当前时间来测试效果。

任务3：控制WS2812B
WS2812B市板载的一颗LED灯，可以使用CircuitPython来对该LED进行控制。我使用了板子上的几个可触控的触点来进行颜色的控制。

任务4-分任务1：日历&时钟
在连接网络后，通过调用接口来获取当前的时间和天气信息，并将处理好的数据显示在屏幕上，实时刷新。

任务5：通过网络控制WS2812B
这里我写了一个网页，可以通过网页来实时控制板载的WS2812B的开关和所显示的颜色。

本次项目采用的开发板型号为Adafruit ESP32-S3 TFT Feather，是由开源硬件行业知名公司Adafruit出品的一款富有特色的开源硬件，开发板使用乐鑫ESP32-S3芯片，支持WiFi和蓝牙功能，自带高清TFT彩色显示屏。非常适合物联网应用开发等开发环境。

其他传感器使用了来自Microchip的温度传感器MCP9808，可以实现最大精度±0.5℃的温度检测，且配备了可编程寄存器，为温度传感应用提供灵活性。环境光传感器为LITE-ON的LTR-329，该传感器将光强度转换为直接I2C接口可读取的数字输出信号。它在0.01 lux到64k lux 的广泛动态范围内提供线性响应，并非常适合高环境亮度下的应用。

任务1：控制屏幕显示中文

详细贴：【得捷电子Follow me第2期】任务1：控制屏幕显示中文 https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1253011-1-1.html

Bitmap字库
由于CircuitPython的字库中没有中文，因此需要自己加入中文的Bitmap字库。在网上找了文泉驿的字体【下载地址】，建议下载pcf格式的，文件小一点。

显示文字
接下来就很简单了，去文档翻翻找点样例跑一跑就行，这里主要是用到了adafruit_display_text这个库，照样找文档,官方文档里给了一个label可以用来显示文字，还有wrap_text_to_lines()和wrap_text_to_pixels()来进行字符串的分行。

直接简单写个显示的代码：

import board
import displayio
from adafruit_display_text import label, wrap_text_to_pixels
from adafruit_bitmap_font import bitmap_font
str2display="任务1：控制屏幕显示中文（必做任务）\n\n1.完成屏幕的控制，并且能显示中文 \n\n2.搭配器件：Adafruit ESP32-S3 TFT Feather"
display = board.DISPLAY
board.DISPLAY.brightness = 0.5
font = bitmap_font.load_font("wenquanyi_13px.pcf")
color = 0xFFFFFF
background_color = 0x555555
text_group = displayio.Group()
text_area = label.Label(font, text="\n".join(wrap_text_to_pixels(str2display,18)), color=color, background_color=background_color)
text_area.x = 2
text_area.y = 10
text_area.line_spacing = 0.7
text_area.scale = 1
text_group.append(text_area)
display.show(text_group)
while True:
pass

任务2：网络功能使用

详细贴：【得捷电子Follow me第2期】任务2：网络功能使用 https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1253014-1-1.html

wifi连接
首先连接wifi，按照官方的建议，把ssid和密码保存在secrets.py中，这样避免在分享代码的时候泄露隐私。

# This file is where you keep secret settings, passwords, and tokens!
# If you put them in the code you risk committing that info or sharing it
secrets = {
'ssid' : 'xxxx',
'password' : 'xxxxx',
'timezone' : "Asia/Shanghai"
}

然后在代码中连接该wifi就可以了：

import wifi
wifi.radio.connect(secrets["ssid"], secrets["password"])
print("Connected to {}!".format(secrets["ssid"]))
print("IP:", wifi.radio.ipv4_address)

网络测试
简单测试一下网络

官方测试接口http://wifitest.adafruit.com/testwifi/index.html
使用的是adafruit_requests这个库来进行网络请求

import ssl
import socketpool
import adafruit_requests
import time
# 请求URLs
TEXT_URL = "http://wifitest.adafruit.com/testwifi/index.html"
print("ESP32-S2 WebClient Test")
print(f"My MAC address: {[hex(i) for i in wifi.radio.mac_address]}")
pool = socketpool.SocketPool(wifi.radio)
requests = adafruit_requests.Session(pool, ssl.create_default_context())
print(f"Fetching text from {TEXT_URL}")
response = requests.get(TEXT_URL)
print("-" * 40)
print(response.text)
print("-" * 40)

联网获取当前时间
请求http://quan.suning.com/getSysTime.do 这个API

import ssl
import socketpool
import adafruit_requests
import time
# 请求URLs
JSON_TIME_URL = "http://quan.suning.com/getSysTime.do"
print("ESP32-S2 WebClient Test")
print(f"My MAC address: {[hex(i) for i in wifi.radio.mac_address]}")
pool = socketpool.SocketPool(wifi.radio)
requests = adafruit_requests.Session(pool, ssl.create_default_context())
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)

任务3：控制WS2812B

详细贴：【得捷电子Follow me第2期】任务3：控制WS2812B https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1253016-1-1.html

Adafruit ESP32-S3 TFT Feather 板载了一颗 NeoPixel LED - 这种可寻址 RGB NeoPixel LED 在板上标记为 Neo，既可用作状态 LED（在 CircuitPython 和引导加载程序中），也可通过代码进行控制。它在 CircuitPython 中为board.NEOPIXEL ，在 Arduino 中为 PIN_NEOPIXEL。

设置LED颜色
下面我们使用CircuitPython来对该LED进行控制：

import board
import neopixel
pixel = neopixel.NeoPixel(board.NEOPIXEL, 1)
pixel.brightness = 0.3
grape = (190, 75, 219)
teal = (56, 217, 169)
while True:
    pixel.fill(grape)

在上面的代码中，我们将板载的LED设置成了紫色

控制LED颜色变化
Adafruit ESP32-S3 TFT Feather 提供了几个可触控的触点，在文档里都有列出来，因此我们可以很方便的通过这些触电来进行触摸操作，再由此控制LED色彩的变化，代码如下：

import time
import board
import neopixel
import touchio

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

pixel.brightness = 0.3

touch_A1 = touchio.TouchIn(board.D5)  
touch_A2 = touchio.TouchIn(board.D10) 

grape = (190, 75, 219) 
teal = (56, 217, 169)


while True:
    if touch_A1.value:
        pixel.fill(grape)  
    if touch_A2.value:
        pixel.fill(teal)
    time.sleep(0.05)

这时，我们就可以通过触摸板子上面的一排触点来改变LED灯的颜色了。

任务4-分任务1：日历&时钟

详细贴：【得捷电子Follow me第2期】任务4-分任务1：日历&时钟 https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1253089-1-1.html

1. 通过wifi联网
这个在任务2中就以及实现了，这里简单修改一下，如果连接失败就三秒后重试：

# 连接wifi
while not wifi.radio.ipv4_address:
    try:
        wifi.radio.connect(secrets["ssid"], secrets["password"])
    except ConnectionError as e:
        print("Connection Error:", e)
        print("Retrying in 3 seconds")
    time.sleep(3)
    gc.collect()
print("Connected!\n")

2. 调用API获取时间、天气等信息
获取当前时间是调用的苏宁的免费API，获取天气的API是阿里云市场找的免费试用，配置好appcode直接调用即可（调用的是24小时天气预报接口，想要设置预报几小时后的天气只要取对应数据就行）：

# 获取数据
def get_data():
    try:
        response = requests.get(TIME_URL)
    except ConnectionError as e:
        print("Connection Error:", e)
        print("Retrying in 60 seconds")
    #text = response.json()['sysTime2'][:10] + "\n" + response.json()['sysTime2'][11:]
    time_text = response.json()['sysTime2'][:-3]
    try:
        response = requests.get(url=WEATHER_URL+"?areaCode="+params["areaCode"], headers=headers)
    except ConnectionError as e:
        print("Connection Error:", e)
        print("Retrying in 60 seconds")
    print(response.json()['showapi_res_body']['hourList'][0]['weather'])
    weather_text = (response.json()['showapi_res_body']['hourList'][0]['weather'] + " "
                    + response.json()['showapi_res_body']['hourList'][0]['temperature'] + " °C"
                    + "\n风: " + response.json()['showapi_res_body']['hourList'][0]['wind_direction']
                    + " " + response.json()['showapi_res_body']['hourList'][0]['wind_power'].split(" ")[0])

    print_text = time_text + "\n" + weather_text

    return print_text

3. 在屏幕上显示信息
这里要注意天气信息中有中文的显示，因此还是用任务1的方法去实现一下，将所有信息显示在屏幕上，每分钟刷新一次就可以了：

# 查询数据并刷新屏幕
def refresh_screen(print_text):
    text_area = label.Label(font, text=print_text, scale=2)
    text_area.x = 10
    text_area.y = 10
    board.DISPLAY.show(text_area)

while True:
    info = get_data()
    refresh_screen(info)
    time.sleep(60)
    pass

最后显示的效果就是一个可以实时更新的万年历时钟+天气预报啦。

任务5：通过网络控制WS2812B

详细贴：【得捷电子Follow me第2期】任务5：通过网络控制WS2812B https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1253218-1-1.html

控制平台设计
这部分和硬件关系不大就不详细介绍了，主要就是用SpringBoot写个简单的Redis服务然后前端调用就行，每个板子的LED可以对应一个token，这样也可以实现分别控制不同的板子

远程控制WS2812B
使用上面写好的控制平台直接将LED的状态同步过来就可以了。
配置信息
将需要用到的配置信息存放在secrets.py中。

# This file is where you keep secret settings, passwords, and tokens!
# If you put them in the code you risk committing that info or sharing it

secrets = {
    'ssid' : 'xxxx',
    'password' : 'xxxxxxxx',
    'timezone' : "Asia/Shanghai",
    'led_url' : "http://xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx"
    }

连接wifi

# 连接wifi
while not wifi.radio.ipv4_address:
    try:
        wifi.radio.connect(secrets["ssid"], secrets["password"])
    except ConnectionError as e:
        print("Connection Error:", e)
        print("Retrying in 3 seconds")
    time.sleep(3)
    gc.collect()
print("Connected!\n")

同步LED状态
通过写好的接口获取LED状态并同步，获取到的状态信息有status表示LED的开关状态，r、g、b分别代表RGB的色值。

# 请求URLs
RGB_URL = secrets['led_url']

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

current_rgb = [0,0,0]
# 获取数据
def get_data():
    try:
        response = requests.get(RGB_URL)
    except ConnectionError as e:
        print("Connection Error:", e)
        print("Retrying in 60 seconds")

    global current_rgb
    if(response.json()['status']):
        current_rgb[0] = response.json()['r']
        current_rgb[1] = response.json()['g']
        current_rgb[2] = response.json()['b']
    else:
        current_rgb = [0, 0, 0]
    print(current_rgb)
    return current_rgb

屏幕显示数据
将获取到的LED状态同步显示在屏幕上。

display = board.DISPLAY
board.DISPLAY.brightness = 0.5

# 刷新屏幕
def refresh_screen():
    print_text = "RGB("+str(current_rgb[0])+" ,"+str(current_rgb[1])+" ,"+str(current_rgb[2])+")"
    text_area = label.Label(font, text=print_text, scale=2)
    text_area.x = 10
    text_area.y = 10
    board.DISPLAY.show(text_area)

总结

通过本次的Follow me活动，我对于物联网设备的设计有了更深入的了解，在过程中我也对Adafruit ESP32-S3 TFT Feather这款板子的使用更加熟悉，在DigiKey购买过元器件的体验非常棒，使用CircuitPython来进行开发也非常好上手。最后非常感谢得捷电子和EEWORLD给我这次学习的机会！

任务贴汇总：

【得捷电子Follow me第2期】任务1：控制屏幕显示中文 https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1253011-1-1.html

【得捷电子Follow me第2期】任务2：网络功能使用 https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1253014-1-1.html

【得捷电子Follow me第2期】任务3：控制WS2812B https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1253016-1-1.html

【得捷电子Follow me第2期】任务4-分任务1：日历&时钟 https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1253089-1-1.html

【得捷电子Follow me第2期】任务5：通过网络控制WS2812B https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1253218-1-1.html

第三部分

可编译下载的代码：https://download.eeworld.com.cn/detail/eew_eFqDEj/629355

秦天qintian0303

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