[ Arduino+Python ] 做一个串口屏，显示CPU使用率
2024-05-08 21:56:43
Arduino 和 Python 虽然是不同的编程语言，但并不影响共同实现一个制作。（传统说法就是一个在上位机编程，一个给下位机编程）
只需要下图所示的两个常见零件 UNO 和 LCD 盾板（ 2.4‘ TFT 驱动 ILI9341 ），如果你手里正好有，那么不妨用起来， Arduino Python 都熟悉的话，copy 一下代码，分分钟。
即插即用，不用面包板，不用杜邦线，不用嘉立创打板，不用焊接，你还等什么？
像 Lego 一样，LCD 和 UNO 都可以拆为他用，不损耗一丁点材料。
经过几天使用，不断完善，基本可以投入实用了。
串口命令里可以调整 字体和背景颜色，字号，具体用法看后面的python实例。
【 上篇 --- DIY一个 串口屏 】
刚入坑就有了一个 LCD 盾板，虽然有触摸屏，做完例程就一直在吃灰，因为TA把 UNO 的端口几乎占完了，就剩下串口，还不方便插其他串口模块。最近一直折腾 0.96’OLED，实在太小，于是又想起这块2.4‘的屏。因为端口的原因，可以做的有限，那就先做个串口屏。虽然市面也有成品 串口屏 ，不过自己做的控制命令定制方便。
首先，给 UNO 写入 arduino 代码：
#include <Adafruit_GFX.h> // Core graphics library
#include <Adafruit_TFTLCD.h> // Hardware-specific library
#include <string.h>
#define LCD_CS A3 // Chip Select goes to Analog 3
#define LCD_CD A2 // Command/Data goes to Analog 2
#define LCD_WR A1 // LCD Write goes to Analog 1
#define LCD_RD A0 // LCD Read goes to Analog 0
#define LCD_RESET A4 // Can alternately just connect to Arduino's reset pin
#define USE_ADAFRUIT_SHIELD_PINOUT
#define BLACK 0x0000
#define BLUE 0x001F
#define RED 0xF800
#define GREEN 0x07E0
#define CYAN 0x07FF
#define MAGENTA 0xF81F
#define YELLOW 0xFFE0
#define WHITE 0xFFFFAdafruit_TFTLCD tft(LCD_CS, LCD_CD, LCD_WR, LCD_RD, LCD_RESET);
String str;
int background_color;void setup(void) {background_color=BLACK;Serial.begin(115200); uint16_t identifier = tft.readID(); // (16进制) 37697 =（10进制）9341tft.begin(identifier);Serial.print(identifier,HEX); // 以16进制打印Serial.print("TFT size is "); Serial.print(tft.width()); Serial.print("x"); Serial.println(tft.height());tft.fillScreen(background_color); // 假假来个欢迎界面tft.setRotation(3);tft.setCursor(0, 40);tft.setTextColor(CYAN); tft.setTextSize(5);tft.print("Hello T800"); tft.setCursor(0, 110);tft.setTextColor(MAGENTA); tft.setTextSize(3);tft.print("Feed me something");delay(2000);tft.fillScreen(background_color);tft.setCursor(0, 0);}void loop(void) { while (Serial.available() > 0) // 检查串口是否有数据，有就一个一个字符读出来，合并为字符串 str{ str += char(Serial.read());delay(2);}if (str.length() > 0) // 如字符串 str 非空，表示收到了些内容。显示之前先判断是否是设置命令。{ if(str == "cls"){ // 收到 cls 清屏命令 tft.fillScreen(background_color); // 清屏（就是全色填充，默认黑色）tft.setCursor(0, 0); // 光标返回左上角str = ""; // 命令无需显示} else if(str == "setback_white"){ // 设置背景 白色background_color = WHITE;str = "";}else if(str == "setback_black"){ // 设置背景 黑色background_color = BLACK;str = "";}else if(str == "setback_green"){ // 设置背景 绿色background_color = GREEN;str = "";}else if(str == "setback_red"){ // 设置背景 红色background_color = RED;str = "";}else if(str == "setback_blue"){ // 设置背景 蓝色background_color = BLUE;str = "";}else if(str == "setback_yellow"){ // 设置背景 黄色background_color = YELLOW;str = "";}else if(str == "setback_cyan"){ // 设置背景 青色background_color = CYAN; str = "";}else if(str == "setback_magenta"){ // 设置背景 洋红色background_color = MAGENTA;str = "";}else if(str == "setfont_1"){ // 设置字号1tft.setTextSize(1);str = "";}else if(str == "setfont_2"){ // 设置字号2tft.setTextSize(2);str = "";}else if(str == "setfont_3"){ // 设置字号3tft.setTextSize(3);str = "";}else if(str == "setfont_4"){ // 设置字号4tft.setTextSize(4);str = "";} else if(str == "setfont_5"){ // 设置字号5tft.setTextSize(5);str = "";}else if(str == "setfont_white"){ // 设置字体颜色 白tft.setTextColor(WHITE);str = "";}else if(str == "setfont_black"){ // 设置字体颜色 黑tft.setTextColor(BLACK);str = "";}else if(str == "setfont_green"){ // 设置字体颜色 绿tft.setTextColor(GREEN);str = "";}else if(str == "setfont_red"){ // 设置字体颜色 红tft.setTextColor(RED);str = "";} else if(str == "setfont_blue"){ // 设置字体颜色 蓝tft.setTextColor(BLUE);str = "";}else if(str == "setfont_yellow"){ // 设置字体颜色 黄 tft.setTextColor(YELLOW); str = "";} else if(str == "setfont_cyan"){ // 设置字体颜色 青 tft.setTextColor(CYAN); str = "";}else if(str == "setfont_magenta"){ // 设置字体颜色 洋红tft.setTextColor(MAGENTA); str = "";} else{ // 前面都是设置命令，执行完并不显示，下面才是把收到的字符串显示出来，显示后换行并清空变量，tft.println(str);Serial.println(str);str = "";}}
}具体怎么操作，注意看程序里 str 后面的 绿色关键字 ，在串口调试工具里输入试试看，注意大小写。
在串口调试软件里面发送些测试文字，效果如下：
【 下篇 --- 串口屏 使用实例：显示CPU使用率 】
之前写过 python 获取硬件信息 的文章，那就用python好了。
先用 python 熟悉下串口操作：
import serial # 导入模块 ，没有 pip3 install pyserial
import timetry:portx="COM5"bps=9600timex=5ser=serial.Serial(portx,bps,timeout=timex)while True:ser.write("cls".encode("ascii"))time.sleep(0.12) # 没有延时和后面一波字符串连接一块了，不被识别ser.write("setfont_red".encode("ascii"))time.sleep(0.12)ser.write("1234567890ABCDEF".encode("ascii"))time.sleep(0.12)ser.write("setfont_green".encode("ascii"))time.sleep(0.12)ser.write("!@#$%^&*()_+=".encode("ascii"))time.sleep(0.12) ser.write("setfont_yellow".encode("ascii"))time.sleep(0.12)ser.write("when all the winds agains you".encode("ascii"))time.sleep(1) ser.close() #关闭串口except Exception as e:print("---异常---：",e)
接下来开始实战，实现显示CPU各核心的使用率
python 代码：
import serial
import time
import psutil
import re
import serial.tools.list_portscom_auto_detect = 'Null'port_list = list(serial.tools.list_ports.comports()) # print(port_list) 获得的列表不太容易看得懂if len(port_list) == 1: # 通常这里 ==0，表示列表空。不过我的笔记本扩展坞已有个硬件串口占用COM1.USB串口默认COM3开始，所以+1print('没有可用的USB串口设备')
else:for i in range(1,len(port_list)): # 从1开始，忽略0 即扩展坞 COM1 com_auto_detect = str(port_list[i])[0:4] # 转换为字符串，再截取其前5位print("找到可用的USB串口设备: ",com_auto_detect) # 循环完保留最后一个串口号，只有一个串口设备的情况下就是串口屏，至于怎么准确判断，还需要进一步考虑，比如发个设备名查询send_interval = 0.05 # 两次发送如没有间隔会和后面一波字符串连接一块。实测最低值 UNO=0.13 ESP8266=0.88（有些奇异，都是CH340芯片） try:ser=serial.Serial(com_auto_detect,115200,timeout=5) # 串口初始化， 手工指定 替换c om_auto_detect 为 COM5"while True:ser.write("cls".encode("ascii"))time.sleep(0.13) # 前两次需要间隔长些，原因不明 f = psutil.cpu_freq() # print(type(f)) # f 是个 类f = str(f) # 先转换为字符串，方便处理f = f.split(",",1)[0] # 取 逗号 前f = f.split("=",1)[1] # 再取 等号 后f = "Freq: " + f + " MHz"ser.write("setfont_magenta".encode("ascii")) # 前两次需要间隔长些，原因不明 time.sleep(0.13) ser.write("setfont_3".encode("ascii")) time.sleep(send_interval) ser.write(str(f).encode("ascii")) time.sleep(send_interval) ser.write("setfont_green".encode("ascii")) # CPU 总使用率time.sleep(send_interval)ser.write("setfont_5".encode("ascii"))time.sleep(send_interval)a = psutil.cpu_percent()a = "CPU:" + str(a) + "%" ser.write(str(a).encode("ascii")) time.sleep(send_interval) ser.write("setfont_cyan".encode("ascii")) # 各核心使用率time.sleep(send_interval)ser.write("setfont_2".encode("ascii"))time.sleep(send_interval)a = psutil.cpu_percent(percpu=True) for i in range(8): # 8核心 （4T8C）a[i] = " CPU"+ str(i) +": "+ str(a[i]) +"%" # 更直观显示a[i]ser.write(str(a[i]).encode("ascii"))time.sleep(send_interval) time.sleep(1.5) # cls 前保留时间ser.close() # 关闭串口except Exception as e:e = str(e).split(":",1)[0] print("遇到一点意外：",e)下图是 AIDA64 压力测试，CPU 飙到 100
暂停测试 CPU 回落，刷新原因拍照没抓住全屏，意思到了就行。
下面是完善后的实图，比较符合我的预期了。
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