【得捷电子Follow me第2期】网络天气时钟入门开发与ws2812

Aegiss

【得捷电子Follow me第2期】网络天气时钟入门开发与ws2812 [复制链接]

 

大家好，这次有幸参加得捷电子Follow me第2期活动，是件非常开心的事情。我平时主要从事MCU开发，基本使用C语言，偶有用到python。这次可以通过活动更深入了解micro python/circuit python，是个非常好的机会。

 

前瞻

本次使用的开发板基于ESP32-S3，有较强的性能。具备LCD彩色显示屏，板载ws2812，还有锂电池接口和电池管理芯片。不使用外扩模块就可以实现很多功能。本着入门circuit python的目的。本次先完成必做任务+ 网络天气时钟。开发板详情链接：https://learn.adafruit.com/adafruit-esp32-s3-tft-feather  后续还会经常用到这个网站的各种资源。

收到开发板初次上电测试后，先来刷个最新固件。

1. 首先找到最新固件，链接 https://circuitpython.org/board/adafruit_feather_esp32s3_tft/
2. 找到下载bin文件，保存到本地电脑，然后在页面右下角找到 ESP Web Flasher，按如下步骤操作：按住boot ，然后reset，便可使用网页刷写方式刷入最新固件

我理解的python使用主要依赖各种库，通过调用各种已经制作好的python库，可以非常轻松的实现我需要的功能，这一点比C语言更方便快捷。  通过一两天的摸索，基本搞清楚了介绍的文档，库的获取方式等等需要的信息。   基本的参考文档在此网址： https://docs.circuitpython.org/en/8.2.x/README.html

其他一些需要自己加入的库和示例代码放在GitHub： 

链接已隐藏，如需查看请登录或者注册

 

• 在参考文档—— Core Modules下可以查看各个模块的功能和使用方式，基本按照此文档就可以把所有基础模块玩儿起来。
• 在库文件内可以找到中文显示需要的bitmap库、WS2812需要的neopixel.py,以及网络请求需要用到的 adafruit_requests.mpy

 

任务一：显示中文

首先准备一个中文字库（从论坛获得）放进lib文件夹，直接从库文件内参考一个使用bitmap的example，基本只需要修改字库名称，  代码如下：

 

# SPDX-FileCopyrightText: 2019 Carter Nelson for Adafruit Industries
#
# SPDX-License-Identifier: MIT

import board
from adafruit_bitmap_font import bitmap_font
from adafruit_display_text import label

display = board.DISPLAY

font = bitmap_font.load_font("lib/sanjiruosixingkai_m_16.pcf")#根据自己的字库名称和路径修改
color = 0x11FFFF

# Set text, font, and color
text = "\
得捷电子follow me\n\
EEWorld\n\
电子工程师社区\n"

# Create the tet label
text_area = label.Label(font, text=text, color=color)

# Set the location
text_area.x = 20
text_area.y = 20
text_area.scale =2

# Show it
display.show(text_area)

# Loop forever so you can enjoy your text
while True:
    pass

显示效果：

 

 

任务二：WIFI联网与AP开启

其实联网功能已经在固件的boot loader阶段 配置，只需要在根目录下的settings.toml文件内添加联网信息，reset后就可自动联网。  格式如下：

 

  

但是偶有出现联网失败的情况，所有我在代码内添加了一段重新联网的内容，此代码参考来自https://learn.adafruit.com/mini-weather-station-esp32-s2-tft/setting-up-your-credentials

AP模式，那就设定在联网失败的情况下自动开启AP模式。最终代码如下：

# Initialize Wi-Fi connection
try:
    wifi.radio.connect(
        os.getenv("CIRCUITPY_WIFI_SSID"), os.getenv("CIRCUITPY_WIFI_PASSWORD")
    )
    print("Connected to %s!" % os.getenv("CIRCUITPY_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."
    )
# WiFi状态查询，未连接WIFI则不联网更新数据，开启AP模式
wificonnect_State = wifi.radio.connected
print("wificonnect_State",wificonnect_State)
if(wificonnect_State == False):
    wifi.radio.start_ap(ssid = 'Esp32', password = '')
if(wificonnect_State == True):
    Wifi_Mode = 'STA'
else :
    Wifi_Mode = 'AP'
if(wificonnect_State == True):
    Wifi_ip = wifi.radio.ipv4_address  
else :
    Wifi_ip = wifi.radio.ipv4_address_ap

可以通过关闭路由器此SSID的网络来测试AP是否启动成功

 

任务二：WS2812控制

本次我连带购买了一个WS2812的灯环；参考官网一个把环形灯板跑成彩虹色的example，实测确实非常炫酷，可惜手里的环形灯只有一个，不能更绚烂。具体的演示效果见视频。

代码如下：

# SPDX-FileCopyrightText: 2021 ladyada for Adafruit Industries
# SPDX-License-Identifier: MIT

import time
import board
import neopixel


# On CircuitPlayground Express, and boards with built in status NeoPixel -> board.NEOPIXEL
# Otherwise choose an open pin connected to the Data In of the NeoPixel strip, i.e. board.D1
# pixel_pin = board.D5 #此处根据自身需要，选择板载🐣灯珠或者外置的灯板，外置灯板则选择自己匹配的PIN脚
pixel_pin = board.NEOPIXEL

# On a Raspberry pi, use this instead, not all pins are supported
# pixel_pin = board.D18

# The number of NeoPixels
num_pixels = 16

# The order of the pixel colors - RGB or GRB. Some NeoPixels have red and green reversed!
# For RGBW NeoPixels, simply change the ORDER to RGBW or GRBW.
ORDER = neopixel.GRB

pixels = neopixel.NeoPixel(
    pixel_pin, num_pixels, brightness=0.2, auto_write=False, pixel_order=ORDER
)


def wheel(pos):
    # Input a value 0 to 255 to get a color value.
    # The colours are a transition r - g - b - back to r.
    if pos < 0 or pos > 255:
        r = g = b = 0
    elif pos < 85:
        r = int(pos * 3)
        g = int(255 - pos * 3)
        b = 0
    elif pos < 170:
        pos -= 85
        r = int(255 - pos * 3)
        g = 0
        b = int(pos * 3)
    else:
        pos -= 170
        r = 0
        g = int(pos * 3)
        b = int(255 - pos * 3)
    return (r, g, b) if ORDER in (neopixel.RGB, neopixel.GRB) else (r, g, b, 0)


def rainbow_cycle(wait):
    for j in range(255):
        for i in range(num_pixels):
            pixel_index = (i * 256 // num_pixels) + j
            pixels[i] = wheel(pixel_index & 255)
        pixels.show()
        time.sleep(wait)


while True:
    # Comment this line out if you have RGBW/GRBW NeoPixels
    pixels.fill((255, 0, 0))
    # Uncomment this line if you have RGBW/GRBW NeoPixels
    # pixels.fill((255, 0, 0, 0))
    pixels.show()
    time.sleep(1)

    # Comment this line out if you have RGBW/GRBW NeoPixels
    pixels.fill((0, 255, 0))
    # Uncomment this line if you have RGBW/GRBW NeoPixels
    # pixels.fill((0, 255, 0, 0))
    pixels.show()
    time.sleep(1)

    # Comment this line out if you have RGBW/GRBW NeoPixels
    pixels.fill((0, 0, 255))
    # Uncomment this line if you have RGBW/GRBW NeoPixels
    # pixels.fill((0, 0, 255, 0))
    pixels.show()
    time.sleep(1)

    rainbow_cycle(0.001)  # rainbow cycle with 1ms delay per step

 

任务四：网络天气时钟

 此项目可以说是非常适合本次的开发板，无需任何外置器件即可实现，有屏幕有WiFi，跑个天气时钟，再合适不过了。

此项目基本可以参考开发板页面推送的方案，按照自己的需要修改，主要有以下几点：

1. 可以自己根据喜好选择几种天气背景图，使用PS等软件裁剪成屏幕像素尺寸大小的BMP格式。
2. 需要一个天气API获取接口，我在这里使用了知心天气，去他网站注册一个账号，然后根据API调用方法描述，添加进代码里即可实现。
3. 需要稍微了解下json数据解析，根据自己的API接口调整一下。
4. 时钟与天气类似，也是找一个可以提供API的网站，获取值之后解析到数据组。
5. 由于使用了时钟，需要每秒更新显示，而这些网站又基本都有访问频率限制，所以需要降低从服务器获取数据的频率，引入了RTC，将从服务器获取到的时间信息写入RTC，再从RTC获取当前时间用于显示。

最终显示效果如下：

 

图片和字体都没有选得很合适，显示效果有所欠缺

 

总结

1. 收到板子后总共花了不到一周时间，基本把这几个任务跑完，算是入门了circuit python，目前来说，这个库确实还存在一些bug，恐无法商用。但对于个人用于快速验证想法点子，确实是非常方便快捷高效的选择。后续应该也会越来越多的使用python作相关应用开发。
2. 本次其实很早就做完了这几个任务，但视频没时间剪辑出来，一直拖到国庆之后才完成，当然也确实比较忙。
3. 本次没有完成拓展任务五，算是一大遗憾。之前只是匆匆瞥了一眼如何搭建服务器，然后在网页端控制，由于确实不懂网页相关代码编写，又没有较充裕得时间去学习，一拖再拖，未能在此节点完成。后续如果有机会，争取补上。
4. 此次用到的开发板挺优秀的，小巧，但功能丰富合理，非常适合做ESP32相关的一些小点子验证。