【DigiKey“智造万物，快乐不停”创意大赛】墨水屏天气看板

xusiwei1236

【DigiKey“智造万物，快乐不停”创意大赛】墨水屏天气看板 [复制链接]

 

【DigiKey“智造万物，快乐不停”创意大赛】墨水屏天气看板

一、作品简介

（设计名称、作品照片、项目用到的板卡、芯片、模块等介绍，作品功能介绍等）

作品名称： 墨水屏天气看板

所用板卡： M5Paper

作品最终效果图：

 

 

 

 

1.1 作品功能简介

实现的功能：

• 显示当前所在环境的温度、湿度

• 显示当前所在城市的实时天气

• 显示当前所在城市的最近四天天气

• 硬件RTC计时

1.2 所用板卡简介

M5Paper板卡技术规格参数：

• 主控芯片： ESP32

• 内置存储：16M Flash，8M PSRAM

• 显示屏： 4.7寸 960x540分辨率 （驱动IC：IT8951E）

• 触摸屏： 电容触摸（驱动IC： GT911）

• 传感器： SHT30 数字温湿度传感器（I2C）

• RTC芯片： BM8563 上海贝岭实时时钟/日历芯片

• EEPROM： FM24C02 2Kbit（256字节）

• 按键：多功能按键（支持上下拨动、按下）

• 供电：1150mAh锂电池、USB供电

• 扩展接口：TF卡槽、HY2.0-4P

M5Stack出品的板子，一贯非常精致：

 

 

 

 

板子背面把各种资源和主控芯片的连接都标记的非常清楚了。

二、系统框图

（设计思路、系统软硬件介绍及实现框图，以图文结合的展示）

项目整体框图如下：

 

 

本项目主要实现了六大功能：

• 环境监测功能

• 时间日期功能

• 天气信息功能

• 自动联网功能

• 自动定位功能

• 界面显示功能

软件代码主要分为如下几个类：

• AppMainController 应用代码，MVC的控制器

• AppMainView 应用代码，MVC的视图，界面绘制逻辑

• AppConfigStore应用代码，配置文件解析；

• HalRtcDevice 设备抽象，封装了RTC操作；

• HalSensorDevice 设备抽象，封装了传感器操作；

• AmapLocationService 定位服务，封装了高德定位服务和ipify.org公网IP地址查询；

• AmapWeatherService 天气服务，封装了高德实时天气和预报天气服务。

整体使用了MVC设计模式，AppMainController 为整体入口，管理其余的各种类。

 

三、各部分功能说明

（各部分实现的功能说明及讲解，以图文结合的展示）

各部分功能，具体实现方式如下：

• 环境监测功能

  • 硬件基于开发板上的SHT30数字温湿度传感器，软件基于M5EPD 软件包里面的SHT30类库。

• 时间日期功能

  • 硬件基于开发板上的BM8563 RTC芯片，软件基于M5EPD 软件包里面的BM8563类库。

• 天气信息功能

  • 硬件基于ESP32的WiFi联网能力，软件基于Arduino的HTTPClient库、ArduinoJson库，实现了使用HTTPClient库向高德云服务发送请求、接收响应，使用ArduinoJson库解析响应数据。

• 自动联网功能

  • 基于ESP32主控的WiFi联网能力、SD卡槽、SD卡，实现了解析SD卡上的json配置文件，使用其中配置的WiFi SSID、密码连接热点。

• 自动定位功能

  • 基于ipify.org的公网IP查询服务，实现查询设备的公网IP；基于高德IP地址定位服务，实现IP定位。

• 界面显示功能

  • 基于开发板上的墨水屏，实现界面显示，基于M5EPD的M5EPD_Canvas实现界面绘制、字体绘制等功能。

最终使用到的Arduino库如下：

 

 

 

四、作品源码

（可下载的项目源码及说明，源码请上传到EEWorld下载中心，下载链接粘贴到作品文档和作品提交帖中）

下载链接： https://download.eeworld.com.cn/detail/xusiwei1236/630820

源码文件简介：

文件名	功能
eink_weather_board.ino	Arduino脚手架（Sketch）程序，提供init和loop函数的实现
app_config_store[.h/.cpp]	AppConfigStore类，实现了基于json文件的配置项的存放和读取；
app_main_controller[.h/.cpp]	AppMainController类，MVC模式中的控制器，用于管理其他几个类对象，以及控制视图绘制；
app_main_model.h	界面所需的基准数据类型，MVC模式中所谓的“模型（Model）”类型定义
app_main_view[.h/.cpp]	AppMainView类，实现了界面绘制逻辑，MVC模式中的“视图（View）”
hal_rtc_device[.h/.cpp]	HalRtcDevice类，实现了RTC芯片操作的封装；
hal_sensor_device[.h/.cpp]	HalSensorDevice类，实现了SHT30温湿度传感器的封装；
webapi_amap_base[.h/.cpp]	高德云服务基础数据类型定义；
webapi_amap_location[.h/.cpp]	AmapLocationService类，高德定位云服务和ipify.org公网IP云服务的封装；
webapi_amap_weather[.h/.cpp]	AmapWeatherService类，高德天气查询云服务的封装；
webapi_http_utils[.h/.cpp]	实现HTTP请求工具函数。
compile.sh	源码编译脚本
download.sh	固件下载脚本

eink_weather_board.zip (18.54 KB, 下载次数: 0)

2024-1-19 13:30 上传

点击文件名下载附件

五、作品功能演示视频

（视频简介+链接，视频链接：可上传到EEWorld大学堂，观看链接粘贴到作品文档和作品提交帖中，也可直接上传到作品帖中）

视频链接：【DigiKey“智造万物，快乐不停”创意大赛】墨水屏天气看板 - EEWORLD大学堂

 

六、项目总结

本次项目的硬件上，使用了M5Stack出品的M5Paper开发板。这款开发板制作非常精致，有外壳、按键、说明书，基本上是一个准产品级别的了。同时，板子内部也集成了非常多的功能，得益于此，本次作品硬件上完全无需额外扩展即可完成功能（M5Paper也提供了两个扩展接口）。

本次项目的软件上，初期使用Arduino IDE作为开发环境，用的是2.x版本。后来，因为字节更习惯于使用VSCode，切换成VSCode + Arduino CLI的方式进行开发了。总体下来，有两点感受非常深刻。

一方面，Arduino CLI编译、烧录 ESP32非常方便，因此使用 VSCode + Arduino CLI完全可行（可能有网友知道VSCode有Arduino插件，但是插件不支持Arduino 2.x）。

另外一方面，使用C++开发嵌入式软件，开发效率也非常高。除了编译速度慢一点之外，开发效率可以媲美Python了；但同时具有C的执行效率，开发效率又比纯C高很多。总体而言，使用C++开发嵌入式软件，能够完美兼顾在执行效率和开发效率。如果非要说C++开发的缺点的话，就是如果不太熟悉的话，开发起来会比较费头发。

 

项目Word文档：

digikey_iot_contest_2023_xusiwei.doc (4.71 MB, 下载次数: 4)

2024-1-19 14:54 上传

点击文件名下载附件

 

七、参考链接

1. M5Paper文档首页： https://docs.m5stack.com/en/core/m5paper_v1.1

2. M5Stack系列Arduino开发环境搭建： https://docs.m5stack.com/en/quick_start/arduino

3. M5Paper快速入门指南（hello-world）： https://docs.m5stack.com/en/quick_start/m5paper/arduino

4. ArduinoJson库： https://arduinojson.org/

5. 高德开放平台-IP定位： https://lbs.amap.com/api/webservice/guide/api/ipconfig

6. 高德开放平台-天气查询： https://lbs.amap.com/api/webservice/guide/api/weatherinfo

    

wangerxian

这墨水屏感觉还有更多的可玩性。

HonestQiao

徐老师一出手就知道有没有！！！

这个做的太棒了，直接打样出产品，或者众筹吧。

xusiwei1236

作品全部源码已经开源：

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