【得捷电子Follow me第2期】+交作业

superw · 发表于2023-10-16 01:06

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本帖最后由 superw 于 2023-10-16 01:06 编辑

内容一、演示视频

内容二、项目总结报告

任务0：准备工作

本期follow me活动使用的是来自Adafruit的ESP32-S3 TFT Feather，可以在arduino和circuitpython环境下开发，也可以使用乐鑫官方的esp-idf进行开发，由于circuitpython本身也是由adafruit开发维护的，所以本着适配性和兼容性，选择使用circuitpython进行学习。

首先需要将板子刷上circuitpython的固件，让circuitpython在开发板上跑起来。

在https://circuitpython.org/board/adafruit_feather_esp32s3_tft/下载基于ESP32-S3 TFT Feather的circuitpython UF2文件。

然后双击板上的reset按键，这个时候电脑上会出现一个叫FTHRS3BOOT的磁盘驱动器，把UF2文件直接拖到里面，磁盘驱动器会消失，并自动加载UF2文件，之后会出现一个叫CIRCUITPY的磁盘驱动器。这样就代表circuitpython的固件成功刷入，可以在板上进行circuitpython学习开发。具体刷入过程以及过程中LED状态的变化，可以根据官方文档操作

https://learn.adafruit.com/adafruit-esp32-s3-tft-feather/circuitpython

任务1：控制屏幕显示中文

任务要求：完成屏幕的控制，并且能显示中文

Circuitpython内嵌的只有一种字体，可以通过terminalio模块实现调用，进而操控TFT屏幕，但是调用这个模块只能显示英文。具体代码如下：

import board
import terminalio
from adafruit_display_text import label


text = "Hello world"
text_area = label.Label(terminalio.FONT, text=text)
text_area.x = 10
text_area.y = 10
board.DISPLAY.show(text_area)
while True:
    pass

通过terminalio.FONT设置字体，并显示text中的文本。现象如下：

进一步要想显示中文，需要有一个中文字库。根据直播中老师的介绍讲解以及其他坛友分享的经验，通过下面的代码可以在屏幕上显示元素周期表中前20位元素的中文。

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

display = board.DISPLAY

font = bitmap_font.load_font("fonts/wenquanyi_13px.pcf")

text_group = displayio.Group()

text = "氢氦锂铍硼\n碳氮氧氟氖\n钠镁铝硅磷\n硫氯氩钾钙"
text_area = label.Label(font,text=text,color=0x00FF00,x=10,y=10)

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

while True:
    pass

此段代码中导入了一个新的模块bitmap_font，通过这个模块可以将添加进来的字库文件加载进来并进一步使用。现象如下：

任务2：网络功能使用

任务要求：完成网络功能的使用，能够创建热点和连接到WiFi

根据官方提供的文档https://learn.adafruit.com/adafruit-esp32-s3-tft-feather/circuitpython-internet-test，可以使用板子连接到附近的WiFi，此种状态下，板子作为station连接附件的AP。根据Circuitpython的内嵌WiFi模块的文档https://docs.circuitpython.org/en/8.2.x/shared-bindings/wifi/index.html，可以将板子设为AP模式，等待附件的设备连接。具体代码如下：

import board
import time
import digitalio
import wifi
import os
import ipaddress

ssid = "Adafruit"
password = "12344321"

led = digitalio.DigitalInOut(board.LED)
led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT

button = digitalio.DigitalInOut(board.BUTTON)
button.switch_to_input(pull=digitalio.Pull.UP)
button_count = 0

def AP_Mode(status):
    if status:
        print("ESP32-S3 AP Mode Open")
        print(f"My AP MAC address: {[hex(i) for i in wifi.radio.mac_address_ap]}")
        #wifi.radio.set_ipv4_address_ap
        wifi.radio.start_ap(ssid,password)
        if wifi.radio.ap_active:
            print("ap_active")
        else:
            print("restart")
    else:
        print("ESP32-S3 AP Mode Close")
        wifi.radio.stop_ap()

def Station_Mode(status):
    if status:
        print("ESP32-S3 Station Mode Open")
        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('CIRCUITPY_WIFI_SSID')}")
        wifi.radio.connect(os.getenv("CIRCUITPY_WIFI_SSID"), os.getenv("CIRCUITPY_WIFI_PASSWORD"))
        print(f"Connected to {os.getenv('CIRCUITPY_WIFI_SSID')}")
        print(f"My IP address: {wifi.radio.ipv4_address}")
        
        ping_ip = ipaddress.IPv4Address("8.8.8.8")
        ping = wifi.radio.ping(ip=ping_ip)
        # retry once if timed out
        if ping is None:
            ping = wifi.radio.ping(ip=ping_ip)
            
        if ping is None:
            print("Couldn't ping 'google.com' successfully")
        else:
            # convert s to ms
            print(f"Pinging 'google.com' took: {ping * 1000} ms")
            
        if wifi.radio.connected:
            print("station connected")
        else:
            print("restart")
            
    else:
        print("ESP32-S3 Station Mode Close")
        wifi.radio.stop_station()
        

while True:
    if not button.value:
        button_count += 1
        if button_count%2:
            AP_Mode(False)
            Station_Mode(True)
        else:
            Station_Mode(False)
            AP_Mode(True)
    else:
        a=1

    led.value = not led.value
    time.sleep(0.5)

当第一次按下按键时，会先关闭板子的AP模式，启动板子的station模式，连接附近的WiFi；当第二次按下按键时，会先关闭板子的station模式，启动板子的AP模式，等待附件的设备连接。现象如下：

任务3：控制WS2812B

任务要求：使用按键控制板载Neopixel LED的显示和颜色切换

使用按键进行计数，当第一次按下时，控制Neopixel LED显示红色，第二次显示绿色，第三次显示蓝色，依次是红绿蓝青紫黄白黑，当按键的值超过8之后，使用random模块生成随机数控制Neopixel LED显示的颜色，同时用random模块控制Neopixel LED显示的亮度。具体代码如下：

import board
import digitalio
import time
import random
import neopixel

led = digitalio.DigitalInOut(board.LED)
led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT

button = digitalio.DigitalInOut(board.BUTTON)
button.switch_to_input(pull=digitalio.Pull.UP)
button_count = 0

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

pixel.brightness = 0.3

while True:
    if not button.value:
        button_count += 1
        pixel.brightness = random.random()
        if button_count == 1:
            pixel.fill((255,0,0))
        elif button_count == 2:
            pixel.fill((0,255,0))
        elif button_count == 3:
            pixel.fill((0,0,255))
        elif button_count == 4:
            pixel.fill((0,255,255))
        elif button_count == 5:
            pixel.fill((255,0,255))
        elif button_count == 6:
            pixel.fill((255,255,0))
        elif button_count == 7:
            pixel.fill((255,255,255))
        elif button_count == 8:
            pixel.fill((0,0,0))
        else:
            pixel.fill((random.randint(0,255),random.randint(0,255),random.randint(0,255)))
    else:
        a=1
    
    led.value = not led.value
    time.sleep(0.5)

现象如图：

任务4：WS2812B效果控制

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显示效果

通过按键控制12灯珠Neopixel显示不同的灯效，并在TFT屏幕上做相应的显示。具体代码如下：

import time
import board
import digitalio
import neopixel
import terminalio
import displayio
from adafruit_display_text import label

button = digitalio.DigitalInOut(board.BUTTON)
button.switch_to_input(pull=digitalio.Pull.UP)
button_count =0

BORDER = 20
FONTSCALE = 2
BACKGROUND_COLOR = 0x00FF00  # Bright Green
FOREGROUND_COLOR = 0xAA0088  # Purple
RED_COLOR = 0xFF0000
GREEN_COLOR = 0x00FF00
BLUE_COLOR = 0x0000FF


TEXT_COLOR = 0xFFFF00

display = board.DISPLAY

# 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

# The number of NeoPixels
num_pixels = 12

# 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)

def TFT_show(color,color_text):
    splash = displayio.Group()
    display.show(splash)
    
    inner_bitmap = displayio.Bitmap(display.width - BORDER * 2, display.height - BORDER * 2, 1)
    inner_palette = displayio.Palette(1)
    inner_palette[0] = color
    inner_sprite = displayio.TileGrid(inner_bitmap, pixel_shader=inner_palette, x=BORDER, y=BORDER)
    splash.append(inner_sprite)
    
    text = color_text
    text_area = label.Label(terminalio.FONT, text=text, color=TEXT_COLOR)
    text_width = text_area.bounding_box[2] * FONTSCALE
    text_group = displayio.Group(scale=FONTSCALE,x=display.width // 2 - text_width // 2,
                                                   y=display.height // 2,)
    text_group.append(text_area)  # Subgroup for text scaling
    splash.append(text_group)

def switch_color_show(count):
    if count == 1:
        pixels.fill((255, 0, 0))
        pixels.show()
        TFT_show(RED_COLOR,"Red")
    elif count == 2:
        pixels.fill((0, 255, 0))
        pixels.show()
        TFT_show(GREEN_COLOR,"Green")
    elif count == 3:
        pixels.fill((0, 0, 255))
        pixels.show()
        TFT_show(BLUE_COLOR,"Blue")
    elif count == 4:
        rainbow_cycle(0.001)  # rainbow cycle with 1ms delay per step
    #else:
        

while True:
    if not button.value:
        time.sleep(0.2)
        button_count += 1
        print("button_count %d" %button_count)
        switch_color_show(button_count)
        if button_count == 4:
            button_count = 0
    else:
        pass

心得体会

从第一期的RP2040的micropython，到这期ESP32-S3的circuitpython，得捷和eeworld真的有用心在帮大家打基础，这些MCU都是市面上非常常见的，在这些上面可以学习到很多基于MCU的微型python语言，非常棒，期待下期的新板卡！

内容三、可编译下载的代码

task.zip (3.17 KB, 下载次数: 1)

秦天qintian0303 · 发表于2023-10-16 08:13

效果不错

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