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Arduino 开发

本章节包含以下部分，请按需阅读：

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。

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​

2. 选择开发板和端口​

  • 在 Arduino IDE 中，安装好 ESP32 开发板库后，在开发板类型中选择：Waveshare ESP32S3 XIP。
  • 连接 ESP32-S3-Touch-LCD-7B 到电脑后，在“工具”菜单中选择对应的串口号。

3. 示例程序包与库​

  • ESP32-S3-Touch-LCD-7B 的 Arduino 示例程序与所需库文件包含在示例程序包中。
  • 可从以下地址下载示例程序包：
    • ESP32-S3-Touch-LCD-7B-BOX-Demo.zip（路径与 ESP-IDF 示例包相同）
  • 解压后，Arduino 示例位于 Arduino/examples 目录，库文件位于 Arduino/libraries 目录，可按照通用 Arduino 教程将库添加到 Arduino IDE 中。

示例程序​

Arduino 示例程序位于示例程序包的 Arduino/examples 目录中，下面给出每个示例的功能说明与运行效果。

示例程序基础例程说明
01_GPIO测试 GPIO 输出控制 LED
02_UART测试 UART 串口回环
03_I2C测试 I2C 与 IO 扩展控制背光
04_CAN测试 CAN 接口收发及告警
05_RS485测试 RS485 数据回环
06_LCD测试 RGB LCD 显示与旋转
07_SD测试 SD 卡挂载与信息显示
08_TOUCH测试电容触摸屏多点触控
09_DISPLAY_BMP从 SD 卡读取并切换 BMP 图片
10_WIFI_SCAN扫描附近 WiFi 并显示列表
11_WIFI_STA作为 STA 连接指定 WiFi 并显示 IP
12_WIFI_AP建立 AP 热点并显示连接设备
13_LVGL_TRANSPLANT运行 LVGL Demo，展示图形界面
14_LVGL_BTN使用 LVGL 按钮控制 LED 亮灭
15_LVGL_SLIDER使用滑动条调节亮度并显示电压

代码烧录通用步骤（适用于所有示例）：

使用 USB 线将开发板 USB TO UART Type-C 接口连接电脑，完成供电与串口下载。

  1. 在 Arduino IDE 中选择开发板类型为 Waveshare ESP32S3 XIP。
  2. 选择正确的串口号。
  3. 根据需要调整示例中的参数（如 WiFi SSID/密码 等）。
  4. 点击“上传”按钮，等待编译和烧录完成。

下面分别介绍每个示例的硬件连接、代码结构和运行效果。

01_GPIO​

硬件连接​

  • 使用 USB 线将开发板接入电脑。

  • 将 LED 模块连接到指定 GPIO 引脚（示例使用 GPIO6）。

    ESP32-S3-Touch-LCD-7B-IDF-example-01

代码分析​

  • setup()：
    • 初始化 GPIO6，设置为输出模式。
  • loop()：
    • 在循环中交替输出高低电平，控制 GPIO 引脚，进而控制 LED 的亮灭，实现约 1 Hz 的闪烁效果。

代码烧录​

  • 按“代码烧录通用步骤”选择 Waveshare ESP32S3 XIP 与对应串口后，点击上传即可。

运行效果​

  • 屏幕无显示。
  • 外接 LED 以约 1 Hz 的频率亮灭。

02_UART​

硬件连接​

  • 使用 USB 线连接板子的 UART 口，接入电脑。

代码分析​

  • setup()：
    • 使用 Serial.begin() 初始化串口，设置波特率、数据格式以及接收/发送引脚。
    • 通过循环检查确保串口初始化成功。
  • loop()：
    • 在主循环中检查串口是否有数据可读。
    • 若有数据，则读取一个字节并立即发送回去，实现 UART 数据回环。

代码烧录​

  • 步骤与 01_GPIO 相同，选择板卡和串口后上传示例。

运行效果​

  • 打开串口调试助手，向 ESP32-S3-Touch-LCD-7B 发送消息。

  • 开发板会将收到的消息原封不动返回到串口调试助手。

    ESP32-S3-Touch-LCD-7B-IDF-example-02

03_I2C​

硬件连接​

  • 使用 USB 线连接板子的 UART 口，将开发板接入电脑。

代码分析​

  • setup()：
    • 调用 DEV_I2C_Init() 初始化 I2C 总线。
    • 调用 IO_EXTENSION_Init() 初始化 IO 扩展芯片。
  • DEV_I2C_Init()：负责初始化 I2C 设备。
  • IO_EXTENSION_Init()：负责初始化 IO 扩展芯片。
  • IO_EXTENSION_Output(uint8_t pin, uint8_t value)：控制 IO 扩展芯片指定引脚输出高/低电平。
  • loop()：
    • 在主循环中通过 IO 扩展芯片周期性地拉高或拉低 DISP 引脚，使屏幕背光周期性亮灭。

代码烧录​

运行效果​

  • 屏幕背光以约 1 Hz 的频率亮灭。

04_CAN​

硬件连接​

  • 使用 USB 线将开发板接入电脑。

  • 使用 USB-CAN-A 工具板，将其与开发板的 CAN 接口连接。

    ESP32-S3-Touch-LCD-7B-IDF-example-04

代码分析​

  • setup()：
    • 初始化 I2C、IO 扩展以及 CAN 接口。
    • 在初始化 CAN 前，将 IO_EXTENSION_IO_5 设置为高电平，否则 CAN 接口无法工作。
    • 调用 can_init(twai_timing_config_t, twai_filter_config_t, twai_general_config_t) 完成 TWAI（CAN 控制器）初始化。
  • loop()：
    • 调用 can_read_alerts() 读取触发的 CAN 警报，并获取 TWAI 状态信息到 alerts_triggered 中。
    • 根据不同警报类型（错误被动、总线错误、传输失败、传输成功等）打印对应的日志和状态信息，例如总线错误计数、待发送消息数量、传输错误计数器等。
    • 当接收到有效数据帧时，将其原封不动地回发，实现 CAN 回环测试。

代码烧录​

运行效果​

  • 屏幕不显示内容。

  • 配置并启动 USB-CAN-A_TOOL 后，向 ESP32-S3-Touch-LCD-7B 发送 CAN 消息，可看到设备返回相同的 CAN 消息（配图：ESP32-S3-Touch-LCD-7B-Arduino-01.png、ESP32-S3-Touch-LCD-7B-Arduino-02.png）。

    ESP32-S3-Touch-LCD-7B-IDF-example-04-01

    ESP32-S3-Touch-LCD-7B-IDF-example-04-02

05_RS485​

硬件连接​

  • 使用 USB 线将开发板接入电脑。

  • 使用 USB 转 RS485 转换器连接开发板的 RS485 接口。

    ESP32-S3-Touch-LCD-7B-IDF-example-05

代码分析​

  • setup()：
    • 使用 RS485.begin() 初始化 Serial1 串口，设置波特率、数据格式以及收发引脚。
    • 通过循环检查确保串口初始化成功。
  • loop()：
    • 在主循环中检查 RS485 是否有数据可用。
    • 若有数据，则读取一个字节并立即回传，实现 RS485 数据回环。

代码烧录​

运行效果​

  • 打开串口调试助手（RS485 模式），向 ESP32-S3-Touch-LCD-7B 发送带换行的数据。
  • 设备会将收到的数据原封不动返回到串口调试助手。

    ESP32-S3-Touch-LCD-7B-IDF-example-05-01

06_LCD​

硬件连接​

  • 使用 USB 线将开发板接入电脑。

代码分析​

  • setup()：
    • 依次初始化 I2C、IO 扩展和 RGB LCD，并打开背光。
    • 创建缓存区用于存放图像数据。
    • 初始化 GUI 图像数据，设置图像格式与旋转角度（可在示例中修改旋转角度）。
    • 控制屏幕依次显示颜色条、图案、文本和图片，用于测试 LCD 显示。
  • waveshare_esp32_s3_rgb_lcd_init()：对 RGB LCD 进行初始化。
  • waveshare_rgb_lcd_bl_on()：打开 LCD 背光。

代码烧录​

运行效果​

  • ESP32-S3-Touch-LCD-7B 会先显示 RGB565 颜色框，然后显示图案和文本，最后显示图片。

07_SD​

硬件连接​

  • 使用 USB 线将开发板接入电脑。
  • 将 Micro SD 卡插入 ESP32-S3-Touch-LCD-7B 的 SD 卡座。

代码分析​

  • setup()：
    • 完成一系列初始化操作并对 SD 卡进行测试，在屏幕上显示相关信息。
  • sd_mmc_init()：
    • 初始化 SD 卡并挂载文件系统。
  • read_sd_capacity(uint64_t *total_capacity, uint64_t *available_capacity)：
    • 读取 SD 卡的容量信息（总容量与可用容量）。

代码烧录​

运行效果​

  • 运行后，ESP32-S3-Touch-LCD-7B 会显示 SD 卡信息；

  • 若挂载失败或无卡，则显示 "SD Card Fail!"。

08_TOUCH​

硬件连接​

  • 使用 USB 线将开发板接入电脑。

代码分析​

  • setup()：
    • 完成一系列初始化操作并对触摸屏进行测试，在屏幕上显示触摸点。
  • touch_gt911_init()：
    • 对 GT911 触摸芯片进行初始化。
  • touch_gt911_read_point(uint8_t max_touch_cnt)：
    • 读取当前触摸坐标点，最多可识别 5 点触摸。

代码烧录​

运行效果​

  • 触摸屏幕时会在屏幕上显示触摸点；

  • 同时触摸五个位置，将显示五个不同颜色的点。

09_DISPLAY_BMP​

硬件连接​

  • 使用 USB 线将开发板接入电脑。
  • 将示例目录下的图片拷贝到 Micro SD 卡，再插入 ESP32-S3-Touch-LCD-7B。

代码分析​

  • setup()：
    • 完成一系列初始化操作并读取 SD 卡中的 BMP 图像文件。
    • 在屏幕上绘制左右箭头，通过触摸箭头实现图片切换显示。
  • list_files(const char *base_path)：
    • 读取指定路径下的 BMP 图像文件名，并保存到 BmpPath 中。
  • GUI_ReadBmp(UWORD Xstart, UWORD Ystart, const char *path)：
    • 从 SD 卡中读取 BMP 图像数据写入缓冲区，Xstart、Ystart 决定显示位置。

代码烧录​

运行效果​

  • 如果挂载成功，会在屏幕上显示左右箭头；

  • 点击箭头即可显示图片，再次点击可进行左右切换。

10_WIFI_SCAN​

硬件连接​

  • 使用 USB 线将开发板接入电脑。

代码分析​

  • setup()：
    • 完成一系列初始化操作，并扫描附近 WiFi；
    • 将扫描到的 WiFi 名称显示在屏幕上（目前字库不完全，可能无法显示中文 SSID）。
  • wifi_scan()：
    • 执行实际的 WiFi 扫描，并将结果写入缓冲区。

代码烧录​

运行效果​

  • 运行后开始扫描附近 WiFi；

  • 扫描结束后，屏幕显示扫描到的 WiFi 名称列表。

11_WIFI_STA​

硬件连接​

  • 使用 USB 线将开发板接入电脑。

代码分析​

  • setup()：
    • 完成一系列初始化操作，连接指定的 2.4 GHz WiFi；
    • 连接成功后，在屏幕上显示 WiFi 分配的 IP 地址。

代码烧录​

  • 步骤与 01_GPIO 相同，需在代码中配置正确的 SSID 和密码。

运行效果​

  • 烧录运行后，开发板连接到设定的 WiFi；

  • 连接成功后，在屏幕上打印 IP 地址。

12_WIFI_AP​

硬件连接​

  • 使用 USB 线将开发板接入电脑。

代码分析​

  • setup()：
    • 完成一系列初始化操作，创建名为 ESP32-S3-Touch-LCD-7B 的热点；
    • 在屏幕上显示当前连接到该热点的设备 MAC 地址。

代码烧录​

运行效果​

  • 烧录成功后，开发板作为 AP 热点工作；

  • 屏幕显示连接设备的 MAC 地址列表。

13_LVGL_TRANSPLANT​

硬件连接​

  • 使用 USB 线将开发板接入电脑。

代码分析​

  • setup()：
    • 完成一系列初始化操作，并运行 LVGL Demo；
    • 使用 LVGL 8.4 版本的 lv_demo_widgets 示例展示常用控件和基础交互。

代码烧录​

运行效果​

  • 运行后自动进入 lv_demo_widgets 界面，可通过触摸进行交互操作。

其他说明​

  • 使用过程中若出现屏幕“漂移”等现象，可参考 ESP 官方 FAQ 进行排查。
  • 在使用自定义 UI 程序时，如出现内存不足，可在 Arduino IDE 的“工具 (Tools)”菜单中选择更大的分区表。

14_LVGL_BTN​

硬件连接​

  • 使用 USB 线将开发板接入电脑。
  • 连接 LED 模块到指定 GPIO 引脚（示例使用与 01_GPIO 相同的引脚）。

    ESP32-S3-Touch-LCD-7B-IDF-example-14-01

代码分析​

  • setup()：
    • 完成一系列初始化操作并初始化 LVGL。
    • 创建一个按钮控件，并绑定点击回调函数。
    • 在回调中切换目标 GPIO 的电平，从而控制 LED 亮灭。

代码烧录​

  • 步骤与 01_GPIO 相同，选择 Waveshare ESP32S3 XIP 与正确串口后上传示例。

运行效果​

  • 屏幕上显示一个按钮。

  • 点击按钮时，改变 GPIO 引脚状态，从而控制外接 LED 灯的亮灭。

15_LVGL_SLIDER​

硬件连接​

  • 使用 USB 线将开发板接入电脑。

  • 连接 LED 模块到指定 GPIO 引脚。

    ESP32-S3-Touch-LCD-7B-IDF-example-15-01

代码分析​

  • setup()：
    • 完成一系列初始化操作并初始化 LVGL。
    • 创建一个滑动条控件和一个文本控件，用于显示电池电压等信息。
    • 在滑动条事件回调中，根据滑动位置调节 LED 亮度与屏幕背光亮度，并更新文本显示。

代码烧录​

运行效果​

  • 屏幕显示滑动条和当前电池电压。

  • 拖动滑动条时，可同时调节 LED 和屏幕背光的亮度，文本区域动态更新电池电压等信息。

最后由 CQ793 于 更新