ESP32-S3-LCD-1.28
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说明
产品简介
ESP32-S3-LCD-1.28(以下统称开发板) 是一款微雪 (Waveshare) 设计的低成本，高性能的微控制器开发板。其中板载了 1.28 英寸 LCD 屏、锂电池充电芯片、六轴传感器（三轴加速度计与三轴陀螺仪）等外设，采用的 ESP32-S3R2 是集成了低功耗 Wi-Fi 和 BLE5.0 的系统级芯片(SoC)，此外还具有外部 16MB Flash 和 2MB PSRAM。Soc内部的硬件加密加速器、RNG、HMAC 和数字签名 (Digital Signature) 模块，可以满足物联网的安全要求。多种低功耗工作状态满足在物联网 (IoT)、移动设备、可穿戴电子设备、智能家居等应用场景的功耗需求。
产品特性
- 搭载高性能 Xtensa® 32 位 LX7 双核处理器，主频高达 240 MHz
- 支持 2.4 GHz Wi-Fi (802.11 b/g/n) 和 Bluetooth® 5 (LE)，板载天线
- 内置 512KB 的 SRAM 和 384KB ROM，叠封 2MB PSRAM 和外接 16MB Flash
- 采用 Type-C 接口，紧跟时代潮流，无需纠结正反插
- 板载 1.28 英寸 LCD 屏，圆形 IPS 面板，240×240 分辨率，65K 彩色
- 板载 QMI8658 六轴惯性测量单元 (3 轴加速度、3 轴陀螺仪)，可检测运动姿态
- 板载 3.7V 锂电池充放电接口和引出大部分 GPIO 排座
- 支持灵活时钟，模块电源单独设置等精准控制，实现多场景低功耗模式
- 集成 USB 串口全速控制器，GPIO 可灵活配置各种外设功能
产品参数
| LCD参数 | |||
| 显示芯片 | GC9A01A | 显示接口 | SPI |
| 分辨率 | 240(H)RGB x 240(V) | 显示尺寸 | Φ32.4mm |
| 显示面板 | IPS | 像素大小 | 0.135（H）x0.135（V）mm |
| IMU参数 | |||
| 传感器名称 | QMI8658 | ||
| 加速度计特性 | 分辨率：16 位 量程 (可选)：±2、±4、±8、±16g | ||
| 陀螺仪特性 | 分辨率：16 位 量程 (可选)：±16、±32、±64、±128、±256、±512、 ±1024、±2048°/sec | ||
注意事项
- 开发板使用时注意陶瓷天线区域，避免PCB板，金属，塑料件盖住陶瓷天线
- 板载高效充放电管理芯片 ETA6096 和 MX1.25 电池接口，目前设置充电电流为 1A，用户可自行更换 R15 电阻更改充电电流，接入 3.7V 单节锂电池，详情请查阅原理图，建议接入 500mAH 以下的 3.7V 单节锂电池
- 为防止电池过充过放, 当满电 4.2V 锂电池放电到 3.7V 时, 应停止放电.
硬件说明
接口说明
- Type-C 接口 : 开发板使用CH343P芯片进行USB转UART，连接ESP32-S3的UART_TXD(GPIO43)和UART_RXD(GPIO44)，用于固件烧录和日志打印。搭配自动下载电路，接上Type-C线缆后可直接下载固件。
- 1.27mm 间距排座 : 开发板引出大部分 GPIO 用于外部连接，GPIO可配置成I2C、SPI等外设功能，VSYS可直接输入5V为开发板供电。
- LCD 接口 : 开发板板载4线 SPI 通信的 1.28 寸屏幕，SPI速率可提升至80MHz，触摸使用 I2C 通信（开发板使用 GPIO2 控制背光亮度，另外引出两个 MOS 管控制开关触点在电池座子周边，分别连接GPIO4，GPIO5，可自行焊接小电流设备如震动电机等，详情请查阅原理图）
- I2C 接口 : ESP32-S3提供多路硬件I2C，目前使用GPIO6(SDA)和GPIO7(SCL)引脚做I2C总线。挂载板上QMI8658六轴惯性测量单元和LCD触摸控制芯片，详情请查阅原理图
- MX1.25连接器 : 开发板的 GPIO1 用于测量电池电压引脚，电池电压使用 200K 和 100K 串联分压连接到 GPIO1， ESP32-S3 系列有 2 路 12Bit SAR ADC 测量单元，源码中转换成电压公式是 3.3 / (1<<12) * 3 * AD_Value
| ESP32-S3R2 | LCD | MX1.25 | QMI8658 | other |
| GPIO0 | BOOT0 | |||
| GPIO1 | ADC | |||
| GPIO5 | TP_INT | |||
| GPIO6 | SDA | |||
| GPIO7 | SCL | |||
| GPIO8 | LCD_DC | |||
| GPIO9 | LCD_CS | |||
| GPIO10 | LCD_CLK | |||
| GPIO11 | LCD_MOSI | |||
| GPIO12 | LCD_RST | |||
| GPIO40 | LCD_BL | |||
| GPIO47 | INT1 | |||
| GPIO48 | INT2 |
产品尺寸
环境设置
ESP32 系列开发板的软件框架成熟，可使用 C/C++(Arduino,ESP-IDF)，MicroPython 等进行快速开发产品原型，以下简要介绍：
- MicroPython 是 Python 3 编程语言的精简高效实现，其中包括 Python 标准库的一小部分，并且经过优化，可在微控制器和受限环境中运行。
- 环境设置是在 Windows 10 系统下进行，用户可以选择使用 Arduino 或 Visual Studio Code(ESP-IDF) 作为 IDE 进行开发，Mac/Linux 操作系统用户请参考官方说明
Arduino
1. 下载安装Arduino IDE，注意默认配置及全英文路径
2. Arduino IDE 安装 ESP32 库，详细安装过程如下，相关资料请点击链接参考
- 中国大陆安装:
1. 下载离线包esp32_packages2.0.12_arduinome.exe 后双击安装，若之前在线安装失败，请删除掉 %LOCALAPPDATA%/Arduino15/packages 下的 esp32 文件夹
2. 安装离线包后，打开 Arduino IDE，在 File->Preferences 下 Settings 界面的 Additional boards manager URLs 处填写下面链接后保存
https://arduino.me/packages/esp32.json
3. 重启 Arduino IDE，离线包安装完成
- 其它地区安装:
1. 在 File->Preferences 下 Settings 界面的 Additional boards manager URLs 处填写下面链接后保存
https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_index.json
2. 在 Board Manager 中搜索 esp32 进行安装，下载安装完成后重启 Arduino IDE 生效
3. 打开 Arduino IDE，注意菜单栏中 Tools 选择 16MB Flash 和使能 QSPI PSRAM，如下图所示
库安装
- TFT_SPI，lvgl 库安装后需要配置文件，建议直接使用Esp32-s3-lcd-1.28-lib中的 TFT_eSPI_Setups，TFT_eSPI，lvgl 文件夹复制到 C:\Users\xxxx\Documents\Arduino\libraries 目录下，xxxx 代表您电脑上用户名，注意甄别
MicroPython
1. 下载安装最新 Thonny IDE后，打开Thonny IDE -> Configure interpreter...，如下图所示
2. Type-C 接口接入USB线缆，查找设备管理器或对应COM口，下载或运行程序，具体请查看硬件连接章节
3. 本教程请忽略此步骤(直接跳到第四步)，按照下图步骤所示选择 ESP32-S3 系列的在线 MPY 固件下载，下载前会清除开发板的 Flash 内容，整个下载过程持续1分钟左右，MPY固件可以在官网下载
4. 目前开发板使用定制的固件进行开发，打开flash_download_tool_3.9.5下载固件工具，固件在示例程序中，固件制作来自链接，固件合并成单个文件，注意下载地址是0x0位置
- ESP32-S3-LCD-1.28连接电脑后，长按BOOT按键，单击RESET按键后松开BOOT按键，使其进入Download Mode
- 选择芯片：ESP32-S3，下载模式：USB
- 选择下载文件S3-Touch-LCD-1.28-MPY.bin(和ESP32-S3-Touch-LCD-1.28共用)，下载地址是0x0位置，COM选择ESP32-S3-LCD-1.28的COM，点击START进行烧录，等待烧录完成
5. 烧录固件，按下RESET按键，将 mpy 目录下的示例程序导入开发板，如下图所示
- 打开Thonny，选择ESP32，并选择对应COM口
- 点击该按钮，可看到shell中输出语句，则说明开发板固件成功使用
- 将示例程序中 mpy 文件夹上传至ESP32-S3-LCD-1.28中
其它固件下载方式
- 若使用flash_download_tool_3.9.5下载固件，请按照如下图所示操作，注意 ESP32-S3 应用程序固件地址是 0x10000，partition_tables.bin 地址是 0x8000 ， bootloader.bin 地址是 0x0
示例程序
Arduino
Arduino IDE示例
Arduino 示例程序可以使用 arduino-esp32 或 Arduino IDE 中的 File->examples中的示例程序（如：ESP32的GPIO、WIFI等通用示例使用），若需要使用到屏幕驱动，可参考屏幕驱动程序请查阅示例程序中esp32-s3-lcd-1.28-demo例程的屏幕驱动
esp32-s3-lcd-1.28-demo
esp32-s3-lcd-1.28-demo 示例，用于测试屏幕、六轴传感器、BAT、触摸屏的使用
- 以下是该例程效果：
上电后，屏幕先间隔2秒显示白，红，绿，蓝四种颜色，检查屏幕有无漏光和黑点，若屏幕太快未看清，请按 RESET 按键重新复位开始 a.接着进入传感器测试环节，颜色显示完毕后，将会在屏幕上显示传感器数据，静止时，ACC_X和ACC_Y数值低于200，ACC_Z数值 在1000 左右，GYR_X ，GYR_Y ，GYR_Z 数值在0~10左右 属于正常情况，若数值混乱，则可能是六轴传感器损坏 b.此时接上3.7V锂电池，正常情况下，BAT（V）数值会降低
Arduino_LVGL
Arduino_LVGL 示例，用于显示 LVGL benchmark，music 等，LVGL 的具体开发请参考LVGL开发文档
- LVGL库中用于显示刷新的回调函数，负责将LVGL的绘图缓冲区的内容刷新到TFT LCD上
void my_disp_flush( lv_disp_drv_t *disp_drv, const lv_area_t *area, lv_color_t *color_p )
参数：
lv_disp_drv_t *disp_drv：LVGL： 提供的显示驱动结构体指针，包含了与显示相关的信息和函数指针。在这个函数中，用于向 LVGL 通知刷新完成
const lv_area_t *area：LVGL ： 定义的区域结构体指针，表示需要刷新的区域。这个区域是相对于整个显示屏幕的一个矩形区域
lv_color_t *color_p：LVGL ： 定义的颜色结构体指针，表示要在刷新区域内显示的颜色数据。在这个函数中，通过将这些颜色数据写入 TFT 缓冲区，完成绘制
- 定时器的回调函数，通过调用 LVGL 函数 lv_tick_inc 来通知 LVGL 过去的时间，以便 LVGL 能够更新其内部的时间状态，处理与时间相关的任务，例如动画、定时器等。例子中，它每隔 EXAMPLE_LVGL_TICK_PERIOD_MS 毫秒就调用一次
void example_increase_lvgl_tick(void *arg)
- 定时器的回调函数，其中计数器 count，每次调用就将计数器加一，在计数达到一定值时触发一个操作，这里是模拟在 30 次定时器触发后执行重启操作，具体的行为可以根据需要进行调整
void example_increase_reboot(void *arg)
Arduino_Chinese_Font
- Arduino_Chinese_Font 示例，用于显示 LVGL 内置的 1000 个常用中文字体
Arduino_Chinese_7500_Char
- Arduino_Chinese_7500_Char 示例，用于显示 LVGL 的 7500 个中文字体，字体文件较大，下载固件时间比较长
Micropython
- mpy文件中包含以下示例，具体示例说明与使用可以查看链接
