Arduino 开发

本章节包含以下部分，请按需阅读：

• Arduino 入门教程
• 配置开发环境
• 示例程序

Arduino 入门教程

初次接触 Arduino ESP32 开发，想要快速上手？我们为您准备了一套通用的 入门教程。

• 第0节 认识 ESP32
• 第1节 安装和配置 Arduino IDE
• 第2节 Arduino 基础知识
• 第3节 数字输出/输入
• 第4节 模拟输入
• 第5节 脉冲宽度调制 (PWM)
• 第6节 串行通信 (UART)
• 第7节 I2C 通信
• 第8节 SPI 通信
• 第9节 Wi-Fi 基础用法
• 第10节 网页服务器
• 第11节 蓝牙 (Bluetooth)
• 第12节 LVGL 图形界面开发
• 第13节 综合项目

请注意：该教程使用 ESP32-S3-Zero 作为教学示例，所有硬件代码均基于其引脚布局。在动手实践前，建议您对照手中的开发板引脚图，确认引脚配置无误。

配置开发环境

1. 安装和配置 Arduino IDE

• ESP32 相关主板在 Arduino IDE 使用，须先安装“esp32 by Espressif Systems ”库。
• 国内部分区域安装，一般推荐“在线安装 ”，若在线安装失败，则使用“离线安装 ”。
• 安装 Arduino-ESP32 教程，详见：Arduino 板管理教程

ESP32-S3-Touch-LCD-4 开发板安装说明

板名称	板安装要求	版本号要求
ESP32-S3-Touch-LCD-4	“离线”安装/“在线”安装	3.0.7

2. 安装库

• 在安装 Arduino 库时，通常有两种方式可供选择：在线安装 和 离线安装 。若库安装要求离线安装，则必须使用提供的库文件
  对于大多数库，可以通过 Arduino 软件的在线库管理器搜索并安装。然而，一些开源库或自定义库未被同步到 Arduino 库管理器中，因此无法通过在线搜索获取。在这种情况下，只能通过离线方式手动安装这些库。
• 库安装教程，详见：Arduino 库管理教程
• ESP32-S3-Touch-LCD-4 库文件存放于示例程序中，点击此处跳转：ESP32-S3-Touch-LCD-4 示例程序

ESP32-S3-Touch-LCD-4 库文件安装说明

库名称	说明	版本	库安装要求
ESP32_Display_Panel	ST7701、GT911 驱动库	v0.1.8	可“在线”或“离线”安装
ESP32_IO_Expander	TCA9554 IO 拓展芯片驱动库	v0.0.4	“离线”安装（更改了 IOExpander_Library 的返回值）
lvgl	LVGL 图形化库	v8.4.0	“在线”安装后需复制 demos 文件夹至 src，建议使用“离线”安装
lv_conf.h	LVGL 配置文件	——	“离线”安装

示例程序

ESP32-S3-Touch-LCD-4 示例程序

示例程序	基础例程说明	依赖库
01_PanelTest	测试 RGB 屏幕	GFX_Library_for_Arduino
02_LVGL_Porting	测试 RGB 触摸屏幕	GFX_Library_for_Arduino，Arduino DriveBus
03_Rotation	测试屏幕旋转	GFX_Library_for_Arduino
04_RS485_Test	测试 RS-485 座子	GFX_Library_for_Arduino
05_TWAIreceive	测试 CAN 卡座	GFX_Library_for_Arduino
06_TWAItransmit	测试 CAN 卡座	SensorLib，GFX_Library_for_Arduino
07_SD_Test	测试 SD 卡座	LVGL

• ESP32-S3-Touch-LCD-4 支持直接选择型号

  • 以 ESP32-S3-LCD-1.69 为例

Arduino 工程参数配置

• 需要使用屏幕的示例程序需要配置如下

  • **PSRAM** 使能，部分版本设置为 OPI PSRAM

• 接入电脑后，按下 BAT_PWR 进行开机，开机状态下双击 BAT_PWR 可以关机

01_PanelTest

【硬件连接】

• 使用 USB 线把板子接入电脑

【代码分析】

• setup() ：

  • 初始化串口并打印开始信息；
  • 创建ESP_Panel对象并初始化面板；
  • 获取面板的各个组件指针（LCD、触摸、背光）；
  • 根据组件是否存在进行相应操作，如关闭和打开背光、设置 LCD 的刷新完成回调函数并进行颜色条测试。

• loop() ：

  • 如果触摸组件存在，读取触摸点信息；
  • 根据读取结果进行不同处理，成功则打印触摸点信息，失败则打印错误消息；
  • 若触摸中断未启用，延迟一段时间避免频繁读取；
  • 如果触摸组件不存在，则延迟 1000 毫秒并打印“IDLE loop”。

【运行效果】

• 烧录代码后，可观察屏幕显示蓝色、绿色、红色的色带（若烧录代码后，屏幕无反应，可查看是否有在 Arduino IDE -> Tools 正确配置：使能 PSRAM(8MB OPI)）

02_LVGL_Porting

【硬件连接】

• 使用 USB 线把板子接入电脑

【代码分析】

• setup() ：
  • 扩展器初始化：
    • 使用特定参数创建一个扩展器对象，初始化并尝试启动扩展器。如果初始化失败，使用备用参数再次尝试。如果成功，通过串口输出成功信息
  • 串口及引脚设置：
    • 设置引脚 16 为输出并初始化为低电平，初始化串口并设置波特率为 115200，打印标题和“start”信息
  • 面板设备初始化：
    • 创建ESP_Panel对象并初始化面板设备，开始面板设备，如果启用避免撕裂功能，根据 LVGL 配置设置 RGB 总线参数
  • LVGL 初始化及用户界面创建：
    • 初始化 LVGL，传入面板的 LCD 和触摸对象，打印信息并锁定 LVGL 的互斥锁（因为 LVGL 的 API 不是线程安全的）；创建一个简单的标签并设置文本为标题，将其居中显示在屏幕上，调用函数展示 LVGL 的小部件示例，解锁互斥锁

【运行效果】

• 烧录代码后，可进行一系列触屏操作，提供 LVGL 移植的例程（若烧录代码后，屏幕无反应，可查看是否有在 Arduino IDE -> Tools 正确配置：使能 PSRAM(8MB OPI)）。

03_Rotation

【硬件连接】

• 使用 USB 线把板子接入电脑

【代码分析】

• setup() ：
  • 负责初始化 IO 扩展器、配置硬件和串口通信、初始化面板设备和 LVGL，以及创建用户界面，是整个程序的初始化入口
• rotateDisplay() ：
  • 这个函数用于旋转显示界面。它接收一个 lv_disp_t 类型的指针和一个旋转角度参数
  • 锁定 LVGL 的互斥锁，以确保在修改显示设置时的线程安全
  • 使用 lv_disp_set_rotation 函数设置 LVGL 显示的旋转角度
  • 使用 lv_label_set_text_fmt 函数更新显示旋转角度的标签文本，以显示当前的旋转角度
  • 解锁互斥锁，允许其他部分的程序继续访问 LVGL API
• onRightBtnClickCallback() ：
  • 按钮的点击回调函数，用于响应对左右按钮的点击操作，以实现显示的旋转控制
  • 当右按钮被点击时，这个函数会检查当前的旋转状态。如果当前旋转角度为 LV_DISP_ROT_270 ，则将旋转角度设置为 LV_DISP_ROT_NONE （无旋转）；否则，将旋转角度增加一个单位
  • 调用 rotateDisplay 函数来实际执行显示的旋转操作
• onLeftBtnClickCallback() ：
  • 当左按钮被点击时，这个函数同样检查当前的旋转状态。如果当前旋转角度为 LV_DISP_ROT_NONE ，则将旋转角度设置为 LV_DISP_ROT_270 ；否则，将旋转角度减少一个单位
  • 也会调用 **rotateDisplay **函数来更新显示的旋转角度

【运行效果】

04_RS485_Test

【硬件连接】

• 使用 USB 线把板子接入电脑
• 开发板连接 USB 转 RS485 转换器，如图

【代码分析】

• setup() ：
  • Serial2.begin(115200, SERIAL_8N1, 43, 44); ：初始化 UART2，设置波特率为 115200，数据格式为 8 位数据位、无校验位、1 位停止位，并指定使用 GPIO43（RXD）和 GPIO44（TXD）作为收发引脚
• loop() ：
  • 通过**Serial2.available()** 检查 UART2 是否有数据可读，使用**Serial2.read()** 读取数据，当满足特定条件时，通过**Serial2.println(buffer)** 将缓冲区中的数据发送出去，实现对 UART2 数据的接收和发送处理

【运行效果】

• 打开串口调试助手向 ESP32-S3-Touch-LCD-4 发送消息，该设备会将收到的消息返回给串口调试助手

不同硬件版本的 CAN 引脚

本页的 05_TWAIreceive 和 06_TWAItransmit 示例对应 V1 示例程序。V2/V3 示例程序使用 TX（GPIO48）和 RX（GPIO47）；V4.0 原理图使用 TX（GPIO6）和 RX（GPIO0）。请按照对应版本的示例程序和原理图配置。

05_TWAIreceive

【硬件连接】

• 使用 USB 线把板子接入电脑
• 开发板连接 USB-CAN-A，如图

【代码分析】

• 功能概述：
  • 初始化串口通信用于输出信息
  • 通过 TWAI 驱动配置 CAN 通信
  • 安装和启动 CAN（Controller Area Network）总线驱动（TWAI），连接到指定的 RX_PIN（0）和 TX_PIN（6）引脚，并设置为监听模式
  • 在主循环中，如果 CAN 驱动已安装，检查是否有警报触发，处理各种警报情况，如错误被动状态、总线错误、接收队列满等。如果有接收数据警报，处理接收到的 CAN 消息
• 重要接口和引脚说明：
  • RX_PIN（0）和 TX_PIN（6）：用于连接到 CAN 总线收发器的引脚
  • 05_TWAIreceive 示例未定义或使用 GPIO_OUTPUT_PIN_SEL；实际 CAN 引脚由 twai.h 定义为 TX GPIO6、RX GPIO0

【运行效果】

• ESP32-S3-Touch-LCD-4 等待 USB-CAN-A_TOOL 发送消息，如果接收成功，会将其打印到串口上。

06_TWAItransmit

【硬件连接】

• 使用 USB 线把板子接入电脑
• 开发板连接 USB-CAN-A，如图

【代码分析】

• 功能概述：
  • 初始化串口通信用于输出信息
  • 配置特定的 GPIO 引脚（RX_PIN 和 TX_PIN）为输出模式
  • 安装和启动 CAN（Controller Area Network）总线驱动（TWAI），连接到指定的 RX_PIN（0）和 TX_PIN（6）引脚，并设置为无应答模式
  • 重新配置 CAN 警报以检测特定状态，包括发送相关警报和总线错误警报
  • 在主循环中，如果 CAN 驱动已安装，检查是否有警报触发并处理各种警报情况，同时按照一定时间间隔发送 CAN 消息
• 重要接口和引脚说明：
  • RX_PIN（0）和 TX_PIN（6）：用于连接到 CAN 总线收发器的引脚
  • GPIO_OUTPUT_PIN_SEL 由 RX_PIN 和 TX_PIN 组成，即 GPIO0 和 GPIO6；示例使用它将这两个引脚配置为输出模式

【运行效果】

• 串口打印 CAN 消息发送成功，配置 USB-CAN-A_TOOL 后启动可看到 ESP32-S3-Touch-LCD-4 发送的 CAN 消息。

• 再观察 USB-CAN-A_TOOL，即可看到 ESP32-S3-Touch-LCD-4 发送的 CAN 消息

07_SD_Test

【硬件连接】

• 使用 USB 线把开发板接入电脑
• 将 SD 卡插入开发板

【代码分析】

• SD 卡初始化与检测
  • 初始化 SD 卡
    • 通过设置 SDMMC 引脚（SDMMC_CLK 、SDMMC_CMD 、SDMMC_DATA ）来初始化 SD 卡。如果初始化失败，程序会进入死循环，确保在没有成功挂载 SD 卡的情况下不继续执行其他操作。
  • 检测 SD 卡类型和大小
    • 检测 SD 卡的类型（如 MMC、SDSC、SDHC 等）并打印信息，了解所连接的 SD 卡的具体规格。同时获取 SD 卡的大小并以 MB 为单位打印，方便了解存储容量
  • 列出 SD 卡目录内容
    • 通过调用listDir函数，列出 SD 卡根目录下的文件和目录，提供对 SD 卡存储内容的了解，方便进行后续的文件操作和管理

【运行效果】

• ESP32-S3-Touch-LCD-4 会识别 SD 卡的类型和大小，再对进行文件的增删改查