【得捷电子Follow me第2期】任务总结

NipGeihou

【得捷电子Follow me第2期】任务总结 [复制链接]

首先很感谢DigiKey得捷和EEWORLD举办的“Follow me活动”，一直想接触EE，但踏出第一步的阻力很大，始终没能成事。在一次B站冲浪时，偶然得知了Follow me这个活动，任务难度适中，感觉可以应付得来，决定“以考促学”，逼迫自己踏出学习EE的第一步。

下面我将分别介绍，在本次活动中，我选择的任务：任务1、任务2、任务3、分任务3，完成过程中主要参考乔大妈的《Digi-Key: Follow Me 系列(2) 直播回放》。

## 任务1：控制屏幕显示中文（必做任务）

任务要求：完成屏幕的控制，并且能显示中文

搭配器件：Adafruit ESP32-S3 TFT Feather

任务说明：这个任务可分为两点，一是如何在屏幕显示文本，二是在如何在屏幕显示中文文本。难度主要在制作字体上，这里我选择使用鸿蒙OS字体（HarmonyOS Sans）制作。

将制作好的HarmonyOS_Sans_SC-21.bdf字体文件放到ESP32根目录的fonts文件夹中，并执行下面的代码即可实现。

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

display = board.DISPLAY

font_cn_file = "fonts/HarmonyOS_Sans_SC-21.bdf"
font_cn = bitmap_font.load_font(font_cn_file)

text_group = displayio.Group(
  scale=1,
  x=0,
  y=0,
)

text_cn = "轻舟已过万重山"
text_cn_area = label.Label(font_cn, text=text_cn, color=0xFFFFFF, x=20, y=50)
text_group.append(text_cn_area)

display.show(text_group)
while True:
  pass

```

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_751129" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=751129&handlekey=savephoto_751129">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）

任务要求：完成网络功能的使用，能够创建热点和连接到WiFi

搭配器件：Adafruit ESP32-S3 TFT Feather

任务说明：这个任务可分为两点，一是连接到WIFI，二是创建热点。

### 连接到WIFI

在settings.toml添加

```ini
CIRCUITPY_WIFI_SSID= "WIFI SSID"
CIRCUITPY_WIFI_PASSWORD = "WIFI密码"
```

```python
import os
import ssl

import adafruit_requests# 需要安装扩展
import socketpool
import wifi

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()

TEXT_URL = "http://wifitest.adafruit.com/testwifi/index.html"

# 连接WiFi
wifi.radio.connect(os.getenv("CIRCUITPY_WIFI_SSID"), os.getenv("CIRCUITPY_WIFI_PASSWORD"))

print("开发板已连接到WiFi")
print("开发板IP地址", wifi.radio.ipv4_address)

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

print("网络请求网址", TEXT_URL)
response = requests.get(TEXT_URL)
print("请求返回内容")
print("-" * 40)
print(response.text)
print("-" * 40)

while True:
  pass

```

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_751130" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=751130&handlekey=savephoto_751130">保存到相册</a>

</p>

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

</ignore_js_op>

### 创建热点

```python
import wifi

# 设置热点的SSID和密码
wifi.radio.start_ap("ESP32", "12345678")
print("MAC:", "{:02x}:{:02x}:{:02x}:{:02x}:{:02x}:{:02x}".format(*wifi.radio.mac_address))
while True:
  pass
```

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_751131" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=751131&handlekey=savephoto_751131">保存到相册</a>

</p>

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

</ignore_js_op>

## 任务3：控制WS2812B（必做任务）

任务要求：使用按键控制板载Neopixel LED的显示和颜色切换

搭配器件：Adafruit ESP32-S3 TFT Feather

功能说明：BOOT按键每按下一次，就会随机生成3个0-255的值，分别对应RGB三色，从而实现随机切换颜色的效果。

```python
import random

import board
import digitalio
import neopixel# 需要安装扩展

# WS2812B 电源控制
power = digitalio.DigitalInOut(board.NEOPIXEL_POWER)
power.direction = digitalio.Direction.OUTPUT
power.value = True

# WS2812B设置
pixel = neopixel.NeoPixel(board.NEOPIXEL, 1)
# 亮度
pixel.brightness = 0.1

# 按键对象
# board.BUTTON 与 board.BOOT0 等同
button = digitalio.DigitalInOut(board.BUTTON)
# 设置为输入，上拉，即button.value默认为不按-高-True，按下-低-False
button.switch_to_input(pull=digitalio.Pull.UP)

# 按键是否按下
isDown = False
while True:
  buttonIsDown = not button.value
  if buttonIsDown and not isDown:
  # 按下 且为 第一次检测到按下
  isDown = True
  # 随机颜色
  pixel.fill((random.randint(0, 255), random.randint(0, 255),random.randint(0, 255)))
  elif not buttonIsDown and isDown:
  # 松开 且为 第一次检测到松开
  isDown = False

```

## 任务4之分任务3：数据检测与记录

任务要求：按一定时间间隔连续记录温度/亮度信息，保存到SD卡，并可以通过按键调用查看之前的信息，并在屏幕上绘图

搭配器件：

1. Adafruit ESP32-S3 TFT Feather

2. Adafruit LTR-329（光线传感器）

3. Adafruit MCP9808（温度传感器）

4. CH376S（Micro SD卡模块）

功能说明：上面的三个任务都只需要Adafruit ESP32-S3 TFT Feather就可以完成，在本任务中需要连接三个模块，其中两个传感器使用I2C通信，SD卡模块使用SPI通信。功能代码主要以下事情，先通过ntp服务器同步时间，然后每个1分钟将光线传感器、温度传感器以及当前时间记录到内存卡中，而开发板的屏幕则显示当前内存卡中的记录的传感器数据，按BOOT键切换下一页。

```python
import asyncio
import os
import wifi
import socketpool
import adafruit_ntp
import rtc
import digitalio
import adafruit_sdcard
import storage
# 显示屏
import displayio
import terminalio
from adafruit_display_text import label

# 处理记录
async def hanlderRecord(ltr329, mcp,sdcard):
  # 挂载SD卡
  print("VfsFat")
  vfs = storage.VfsFat(sdcard)
  print("mount")
  storage.mount(vfs, "/sd")
  print("mount ok")
  
  # 清空文件
  # fo = open(filePath, "w")
  # fo.write("")
  # fo.close()

while True:
  # 时间戳,可见光+红外光,可见光
  t = time.time()
  text = str(t) + ","

# 光线传感器
  # 可见光+红外光
  text += str(ltr329.visible_plus_ir_light) + ","
  # 可见光
  text += str(ltr329.ir_light)+ ","

# 温度传感器
  text += str(mcp.temperature)

# 写入SD卡，追加模式
  fo = open(filePath, "a")
  fo.write(text + "\r\n")
  fo.close()

print(text)
  # 每60秒写入一次
  await asyncio.sleep(60)

# 格式化时间戳
def _format_datetime(timestamp):
  tz_offset_seconds = 60 * 60 * 8# 东八区
  get_timestamp = int(timestamp + tz_offset_seconds)
  current_unix_time = time.localtime(get_timestamp)
  current_struct_time = time.struct_time(current_unix_time)
  return "{:02}-{:02} {:02}:{:02}".format(
  current_struct_time.tm_mon,
  current_struct_time.tm_mday,
  current_struct_time.tm_hour,
  current_struct_time.tm_min,
  )

# 打印记录
def printRecord(text_area,pageNum,pageSize):
  headerText = "TimeVisible+IR IR Temperature\r\n"
  with open(filePath, 'r') as file:
  lines = file.readlines()
  pageTotal = len(lines)
  maxPageNum = (pageTotal + pageSize - 1) // pageSize

if pageNum < 1 or pageNum > maxPageNum:
    pageNum = 1

start_index = (pageNum - 1) * pageSize
  end_index = start_index + pageSize
  page_lines = lines[start_index:end_index]

text = ""
  # 生成文本
  for line in page_lines:
    # ,分割
    line = line.split(",")

# 时间
    current_date = "{}".format(_format_datetime(int(line[0])))
    text += current_date+"\t"

# 可见光+红外光
    text += line[1]+"\t"+line[2]+"\t"

# 温度 精确到小数点后1位
    text += "{:.1f}".format(float(line[3]))+" C"
    
    text += "\r\n"

floorText = "Page " + str(pageNum) + "/" + str(maxPageNum)
  text_area.text = headerText + text + floorText

# 处理屏幕输出
async def hanlderScreen(button):
  display = board.DISPLAY
  text_group = displayio.Group( scale=1, x=0, y=0 )
  text_area = label.Label(terminalio.FONT, text="", color=0x000000, x=0, y=5,background_color=0xFFFFFF)
  text_group.append(text_area)# Subgroup for text scaling
  display.show(text_group)

# 分页信息
  pageNum = 1 # 当前页
  pageSize = 7 # 每页数据数
  
  printRecord(text_area,pageNum,pageSize)
  isDown = False
  while True:
  buttonIsDown = not button.value
  if buttonIsDown and not isDown:
    # 按下 且为 第一次检测到按下
    isDown = True
    print("Button down")
  elif not buttonIsDown and isDown:
    # 松开 且为 第一次检测到松开
    isDown = False
    pageNum+=1
    printRecord(text_area,pageNum,pageSize)
  await asyncio.sleep(0.1)

async def main(ltr329, mcp, sdcard,button):
  # 连接WiFi
  wifi.radio.connect(os.getenv("CIRCUITPY_WIFI_SSID"), os.getenv("CIRCUITPY_WIFI_PASSWORD"))
  print("开发板已连接到WiFi")
  print("开发板IP地址", wifi.radio.ipv4_address)
  pool = socketpool.SocketPool(wifi.radio)

time.sleep(1)
  # 使用ntp时间更新系统时间
  ntp = adafruit_ntp.NTP(pool, server="time1.cloud.tencent.com")
  rtc.RTC().datetime = ntp.datetime

asyncio.create_task(hanlderRecord(ltr329, mcp,sdcard))
  asyncio.create_task(hanlderScreen(button))
  while True:
  await asyncio.sleep(1)

import time
import board
from adafruit_ltr329_ltr303 import LTR329
import adafruit_mcp9808

# 光线传感器
i2c = board.I2C()# uses board.SCL and board.SDA
time.sleep(0.1)# sensor takes 100ms to 'boot' on power up
ltr329 = LTR329(i2c)

# 温度传感器
mcp = adafruit_mcp9808.MCP9808(i2c)

# 读卡器
spi = board.SPI()
cs = digitalio.DigitalInOut(board.A5)
sdcard = adafruit_sdcard.SDCard(spi, cs)
filePath = "/sd/record.csv"

# 按键对象
# board.BUTTON 与 board.BOOT0 等同
button = digitalio.DigitalInOut(board.BUTTON)
# 设置为输入，上拉，即button.value默认为不按-高-True，按下-低-False
button.switch_to_input(pull=digitalio.Pull.UP)

asyncio.run(main(ltr329, mcp, sdcard,button))

```

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_751132" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=751132&handlekey=savephoto_751132">保存到相册</a>

</p>

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

</ignore_js_op>

## 心得体会

通过参与本次活动，让我成功向EE世界迈出了重要的第一步。活动中使用的Adafruit ESP32-S3 TFT Feather作为一个新手的我而言，是个非常优秀的板子，活动中很多任务都可以仅仅使用ESP32-S3 TFT Feather就可以完成。活动使用的Circuitpython同样是一个对新手友好的固件，不需要复杂的配置，就可以轻松实现功能。衷心感谢DigiKey得捷和EEWORLD举办的“Follow me活动”，让更多人认识EE。

## 附录

- [演示视频](https://training.eeworld.com.cn/video/38248)

- [可编译下载的代码](https://download.eeworld.com.cn/detail/NipGeihou/629833)