7、ESP32-S - 控制 SPI 液晶屏显示图片

视频学习链接: https://www.bilibili.com/video/BV1G34y1E7tE?p=11&vd_source=b91967c499b23106586d7aa35af46413

讲义链接：https://doc.itprojects.cn/0006.zhishi.esp32/02.doc/index.html#/11.240x240image

链接: https://doc.itprojects.cn/0006.zhishi.esp32/01.download/st7789_itprojects.py

代码也粘贴在这：

import ustruct
import utime_NOP = const(0x00)
_SWRESET = const(0x01)
_RDDID = const(0x04)
_RDDST = const(0x09)_SLPIN = const(0x10)
_SLPOUT = const(0x11)
_PTLON = const(0x12)
_NORON = const(0x13)_INVOFF = const(0x20)
_INVON = const(0x21)
_DISPOFF = const(0x28)
_DISPON = const(0x29)
_CASET = const(0x2A)
_RASET = const(0x2B)
_RAMWR = const(0x2C)
_RAMRD = const(0x2E)_PTLAR = const(0x30)
_COLMOD = const(0x3A)
_MADCTL = const(0x36)_FRMCTR1 = const(0xB1)
_FRMCTR2 = const(0xB2)
_FRMCTR3 = const(0xB3)
_INVCTR = const(0xB4)
_DISSET5 = const(0xB6)_PWCTR1 = const(0xC0)
_PWCTR2 = const(0xC1)
_PWCTR3 = const(0xC2)
_PWCTR4 = const(0xC3)
_PWCTR5 = const(0xC4)
_VMCTR1 = const(0xC5)_RDID1 = const(0xDA)
_RDID2 = const(0xDB)
_RDID3 = const(0xDC)
_RDID4 = const(0xDD)_PWCTR6 = const(0xFC)_GMCTRP1 = const(0xE0)
_GMCTRN1 = const(0xE1)def color565(r, g, b):return (r & 0xf8) << 8 | (g & 0xfc) << 3 | b >> 3class DummyPin:"""A fake gpio pin for when you want to skip pins."""OUT = 0IN = 0PULL_UP = 0PULL_DOWN = 0OPEN_DRAIN = 0ALT = 0ALT_OPEN_DRAIN = 0LOW_POWER = 0MED_POWER = 0HIGH_PWER = 0IRQ_FALLING = 0IRQ_RISING = 0IRQ_LOW_LEVEL = 0IRQ_HIGH_LEVEL = 0def __call__(self, *args, **kwargs):return Falseinit = __call__value = __call__out_value = __call__toggle = __call__high = __call__low = __call__on = __call__off = __call__mode = __call__pull = __call__drive = __call__irq = __call__class Display:_PAGE_SET = None_COLUMN_SET = None_RAM_WRITE = None_RAM_READ = None_INIT = ()_ENCODE_PIXEL = ">H"_ENCODE_POS = ">HH"_DECODE_PIXEL = ">BBB"def __init__(self, width, height):self.width = widthself.height = heightself.init()def init(self):"""Run the initialization commands."""for command, data in self._INIT:self._write(command, data)def _block(self, x0, y0, x1, y1, data=None):"""Read or write a block of data."""self._write(self._COLUMN_SET, self._encode_pos(x0, x1))self._write(self._PAGE_SET, self._encode_pos(y0+80, y1+80))if data is None:size = ustruct.calcsize(self._DECODE_PIXEL)return self._read(self._RAM_READ, (x1 - x0 + 1) * (y1 - y0 + 1) * size)self._write(self._RAM_WRITE, data)def _encode_pos(self, a, b):"""Encode a postion into bytes."""return ustruct.pack(self._ENCODE_POS, a, b)def _encode_pixel(self, color):"""Encode a pixel color into bytes."""return ustruct.pack(self._ENCODE_PIXEL, color)def _decode_pixel(self, data):"""Decode bytes into a pixel color."""return color565(*ustruct.unpack(self._DECODE_PIXEL, data))def pixel(self, x, y, color=None):"""Read or write a pixel."""if color is None:return self._decode_pixel(self._block(x, y, x, y))if not 0 <= x < self.width or not 0 <= y < self.height:returnself._block(x, y, x, y, self._encode_pixel(color))def fill_rectangle(self, x, y, width, height, color):"""Draw a filled rectangle."""x = min(self.width - 1, max(0, x))y = min(self.height - 1, max(0, y))w = min(self.width - x, max(1, width))h = min(self.height - y, max(1, height))self._block(x, y, x + w - 1, y + h - 1, b'')chunks, rest = divmod(w * h, 512)print("color:", color)pixel = self._encode_pixel(color)print("decode:", pixel)if chunks:data = pixel * 512for count in range(chunks):self._write(None, data)if rest:self._write(None, pixel * rest)def fill(self, color=0):"""Fill whole screen."""self.fill_rectangle(0, 0, self.width, self.height, color)def hline(self, x, y, width, color):"""Draw a horizontal line."""self.fill_rectangle(x, y, width, 1, color)def vline(self, x, y, height, color):"""Draw a vertical line."""self.fill_rectangle(x, y, 1, height, color)def blit_buffer(self, buffer, x, y, width, height):"""Copy pixels from a buffer."""if (not 0 <= x < self.width ornot 0 <= y < self.height ornot 0 < x + width <= self.width ornot 0 < y + height <= self.height):raise ValueError("out of bounds")self._block(x, y, x + width - 1, y + height - 1, buffer)class DisplaySPI(Display):def __init__(self, spi, dc, cs=None, rst=None, width=1, height=1):self.spi = spiself.cs = csself.dc = dcself.rst = rstif self.rst is None:self.rst = DummyPin()if self.cs is None:self.cs = DummyPin()self.cs.init(self.cs.OUT, value=1)self.dc.init(self.dc.OUT, value=0)self.rst.init(self.rst.OUT, value=1)self.reset()super().__init__(width, height)def reset(self):self.rst(0)utime.sleep_ms(50)self.rst(1)utime.sleep_ms(50)def _write(self, command=None, data=None):if command is not None:self.dc(0)self.cs(0)self.spi.write(bytearray([command]))self.cs(1)if data:self.dc(1)self.cs(0)self.spi.write(data)self.cs(1)def _read(self, command=None, count=0):self.dc(0)self.cs(0)if command is not None:self.spi.write(bytearray([command]))if count:data = self.spi.read(count)self.cs(1)return dataclass ST7789(DisplaySPI):"""A simple driver for the ST7789-based displays.>>> from machine import Pin, SPI>>> import st7789>>> display = st7789.ST7789(SPI(1), dc=Pin(12), cs=Pin(15), rst=Pin(16))>>> display = st7789.ST7789R(SPI(1, baudrate=40000000), dc=Pin(12), cs=Pin(15), rst=Pin(16))>>> display.fill(0x7521)>>> display.pixel(64, 64, 0)"""_COLUMN_SET = _CASET_PAGE_SET = _RASET_RAM_WRITE = _RAMWR_RAM_READ = _RAMRD_INIT = ((_SWRESET, None),(_SLPOUT, None),(_COLMOD, b"\x55"),  # 16bit color(_MADCTL, b"\x08"),)def __init__(self, spi, dc, cs, rst=None, width=240, height=240):super().__init__(spi, dc, cs, rst, width, height)def init(self):super().init()cols = ustruct.pack(">HH", 0, self.width)rows = ustruct.pack(">HH", 0, self.height)for command, data in ((_CASET, cols),(_RASET, rows),(_INVON, None),(_NORON, None),(_DISPON, None),(_MADCTL, b"\xc0"),  # Set rotation to 0 and use RGB):self._write(command, data)class ST7789_Image(ST7789):def _set_columns(self, start, end):if start <= end:self._write(_CASET, self._encode_pos(start, end))def _set_rows(self, start, end):if start <= end:self._write(_RASET, self._encode_pos(start, end))def _set_window(self, x0, y0, x1, y1):"""x0:  x起始位置y0:  y起始位置x1:  x结束位置y1:  y结束位置"""self._set_columns(x0, x1)self._set_rows(y0, y1)self._write(_RAMWR)def show_img(self, x0, y0, x1, y1, img_data):self._set_window(x0, y0 + 80, x1, y1 + 80)self._write(None, img_data)

（个人认为，这两个库结合的并不彻底，在显示一些更复杂的功能时，还是使用两个库（上节课的方法）来进行驱动。因为这个库只是在st7789.py的基础上增加了显示图片的功能（比如用来演示上节课旋转的功能时就不行），另外说下，我的液晶屏用这种不能行。）

下面，还是使用两种相结合的方式（经过实验，确实第一个驱动不能去掉，否则屏幕不刷新显示）来显示图片。

我是这样做的，首先保留 st7789.py 这个文件，其次，修改 st7789py.py 这个文件，修改的方法也很简单，也是参考视频中的程序内容做的。就是在后面重新定义了一个显示图片的函数。

 def show_img(self, x0, y0, x1, y1, img_data):self._set_window(x0, y0, x1, y1)self._write(None, img_data)

解决了驱动的问题后，就是解决图片的问题。

我所使用的液晶屏的大小为 135 (宽、列、垂直) x 240（长、行、水平）。

截图后，使用画图软件调整大小，这里调整为（125 x 225）

在电脑端运行 python 程序，将该图片转换为一个二进制数据的文件。该视频中也提供了代码。

import struct
import numpy as np
from PIL import Image  def color565(r, g, b):return (r & 0xf8) << 8 | (g & 0xfc) << 3 | b >> 3def main():img = Image.open("test1.png")print(img.format, img.size, img.mode)img_data = np.array(img)  # 225行125列有3个 225x125x3with open("text_img.dat", "wb") as f:for line in img_data:for dot in line:f.write(struct.pack("H", color565(*dot))[::-1])if __name__ == '__main__':main()

再之后，就是要把转换好的 .dat 文件传给 ESP32，这是使用无线局域网的传输方式。首先在 ESP32 端运行接收代码（连接到 WiFi 后把自己的 ip 地址告诉给电脑），然后在电脑端运行发送代码。

接收端代码：

import time
import network
import machine
import socketdef do_connect():wlan = network.WLAN(network.STA_IF)wlan.active(True)if not wlan.isconnected():print('connecting to network...')wlan.connect('ChinaNet-SAD8JJ', '13xxxxxx13')i = 1while not wlan.isconnected():print("正在链接...{}".format(i))i += 1time.sleep(1)print('network config:', wlan.ifconfig())# 0. 连接wifi
do_connect()# 1. 创建 TCP 套接字
server_s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)# 2. 绑定本地信息
server_s.bind(("", 8080))# 3. 设置为被动的
server_s.listen(128)print("等待对方链接...")# 4. 等待客户端链接
new_s, client_info = server_s.accept()print("等待对方发送图片数据...")# 3. 创建文件，接收数据
with open("text_img.dat".format(i), "wb") as f:for j in range(225):# 3.1 接收数据data = new_s.recv(250)   # 125*2=250 一行有125个点, 每个点有两个字节# 3.2 写到文件f.write(data)# print("接收第%d行" % (j+1))print("接收完毕".)# 7. 关闭套接字
new_s.close()
server_s.close()

发送端代码：

from socket import *# 1. 创建socket
tcp_client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)# 2. 链接服务器
tcp_client_socket.connect(("192.168.2.88", 8080))# 2. 打开文件,发送数据
with open("text_img.dat", "rb") as f:for j in range(225):# 3.1 写到文件data = f.read(250)# 3.2 接收数据tcp_client_socket.send(data)  # 125*2=250 一行有125个点, 每个点有两个字节# print("发送第%d行" % (j + 1))# time.sleep(0.5)print("发送完毕.")# 7. 关闭套接字
tcp_client_socket.close()

最后，显示图片，代码如下：

import random
from machine import Pin, SPI
import st7789
import st7789py# 解决第1次启动时，不亮的问题
st7789.ST7789(SPI(2, 80000000), dc=Pin(2), cs=Pin(5), rst=Pin(15))# 创建显示屏对象
tft = st7789py.ST7789(SPI(2, 10000000), 135, 240, reset=Pin(15), dc=Pin(2), cs=Pin(5), rotation=0)# 屏幕显示黑色
tft.fill(st7789py.color565(0, 0, 0))#RGBdef show_img():with open("text_img.dat", "rb") as f:for row in range(225):buffer = f.read(250)tft.show_img(0, row, 124, row, buffer) #起点坐标(0, row),终点坐标(124, row)show_img()

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