一、准备资料

开发板：ESP32-S3

开发环境：VS Code + PlatformIO

串口屏驱动 TFT-eSPI：https://github.com/Bodmer/TFT_eSPI

触摸驱动 Arduino-FT6336U：https://github.com/aselectroworks/Arduino-FT6336U

GUI LVGL：https://github.com/lvgl/lvgl

二、项目搭建

1. 资源库下载

   这里我使用的驱动都是从 GitHub 上下载，有经验的小伙伴也可以自己写驱动程序

   • 屏驱动程序： TFT-eSPI
   • 触摸驱动程序： Arduino-FT6336U
   • LVGL

2. 工程文件

   将下载的 TFT-eSPI、Arduino-FT6336U、LVGL，放在项目的lib文件下，如下图所示：

3. 在 c_cpp_properties.json 文件中的 includePath 和 path 中添加资源路径

   "c:/Users/Administrator/Desktop/weather_clock_test/lib/TFT_eSPI",
   
   "c:/Users/Administrator/Desktop/weather_clock_test/lib/lvgl",
   "c:/Users/Administrator/Desktop/weather_clock_test/lib/lvgl/src",
   
   "c:/Users/Administrator/Desktop/weather_clock_test/lib/Arduino-FT6336U/src",

   注意：自己的项目路径，我这里只是举例。

三、屏驱动 TFT-eSPI

1. 配置显示器驱动

   在路径TFT_eSPI/User_Setup.h，中找到User_Setup.h文件，配置显示屏的驱动，不知道怎么使用 TFT-eSPI 的小伙伴可以看我之前的笔记TFT-eSPI入门使用教程。

2. 创建对象

   TFT_eSPI tft = TFT_eSPI()
   TFT_eSPI tft = TFT_eSPI(320,240)        // 在创建对象的时候设置屏幕尺寸

   注意：记得加载头文件 #include <TFT_eSPI.h>

3. TFT-eSPI的初始化程序初始化

   /* ------------ 屏幕背光亮度 ------------*/
   /* 配置LED PWM通道属性，PWD通道为 0，频率为1KHz */
   ledcSetup(LCD_BL_PWM_CHANNEL, 1000, TFT_BL);
   /* 配置LED PWM通道属性 */
   ledcAttachPin(LCD_BL_PIN, LCD_BL_PWM_CHANNEL);
   ledcWrite(LCD_BL_PWM_CHANNEL, (int)(1 * 255));
   
   /* 初始化显示驱动 */
   tft.init();
   /* 旋转角度 0、1、2、3 对应 0 、90度、180度、270 */
   tft.setRotation(0);
   /* 关闭颜色反转 */
   tft.invertDisplay(0);

四. 触摸驱动 Arduino-FT6336U

触摸驱动比较简单，不需要复杂的配置，只需要在初始化的时候传入引脚即可

1. 触摸引脚的宏定义

   #define I2C_SDA 4
   #define I2C_SCL 15
   #define RST_N_PIN 5
   #define INT_N_PIN 17

2. 创建对象

   FT6336U ft6336u(I2C_SDA, I2C_SCL, RST_N_PIN, INT_N_PIN);
   FT6336U_TouchPointType tp;

3. 初始化

   ft6336u.begin();

五、LVGL使用

这里我整理了一些 LVGL 的学习资料,需要的可以了解一下 LVGL学习资料

1. 下载 LVGL

   从GitHub 中下载 或者克隆 LVGL 资源库

2. 在项目中添加 LVGL 资源库

   将下载的库文件复制到项目的lib路径下，建议将资源的文件名改为 lvgl

   注意：名字不一样时，c_cpp_properties.json文件中添加的路径也会变化

3. 重命名 lv_conf_template.h 文件

   • 将 lvgl/lv_conf_template.h 文件重命名为 lv_conf.h
   • 将文件中的第一个 #if 0 改为 #if 1
   • 通过配置 LV_COLOR_DEPTH 宏，设置显示屏的颜色深度

4. 配置 LVGL 的心跳时间

   在计时器或任务重每 x 毫秒调用一次 lv_tick_inc(x) 函数（ x 应该在 1 ~ 10 之间）。

   当然使用 Arduino 环境的可以直接配置 lv_conf.h 文件中的宏 LV_TICK_CUSTOM ，达到目的，原理如下图所示：

5. LVGL 库的使用

   在需要使用 LVGL 库相关函数的文件中添加 #include <lvgl.h> 头文件即可

6. 初始化 LVGL 库

   只需要在使用 LVGL 之前 调用 lv_init() 函数即可

7. 创建绘制缓冲区

   LVGL 将在缓冲区中渲染图像，然后通过显示驱动的函数将图像发送到显示器

   缓冲区大小可以自由设置，但是建议缓冲区最小为屏幕大小的 1/10，程序如下所示：

   /*------------ 通过静态空间创建缓冲区 ------------*/
   #define DISP_BUF_SIZE ((240*320)/10)
   static lv_disp_draw_buf_t draw_buf;            // 绘制缓冲区的内部图形缓冲区
   static lv_color_t buf_1[DISP_BUF_SIZE];        // 缓冲区为屏幕大小的1/10
   
   /* 初始化显示缓冲区 */
   lv_disp_draw_buf_init(&draw_buf, buf_1, NULL, DISP_BUF_SIZE);
   
   /*------------ 通过堆空间创建缓冲区 ------------*/
   #define DISP_BUF_SIZE ((240*320)/10)
   static lv_disp_draw_buf_t draw_buf;        // 绘制缓冲区的内部图形缓冲区
   static lv_color_t *buf1;                   // 缓冲区1
   static lv_color_t *buf2;                   // 缓冲区2
   
   buf1 = (lv_color_t*)heap_caps_malloc(DISP_BUF_SIZE * sizeof(lv_color_t), MALLOC_CAP_DMA);
   assert(buf1 != NULL);
   
   buf2 = (lv_color_t*)heap_caps_malloc(DISP_BUF_SIZE * sizeof(lv_color_t), MALLOC_CAP_DMA);
   assert(buf2 != NULL);
   
   lv_disp_draw_buf_init(&draw_buf, buf1, buf2, DISP_BUF_SIZE);

   注意：必须保证绘制缓冲区的声明周期，方式可以是全局变量、静态空间、堆空间。

8. 注册显示驱动

   通过注册的回调函数，将绘制好的图形通过显示屏驱动进行绘制显示。回调函数会在刷新显示的时候调用

   /* 设置LVGL的显示驱动的结构属性 */
   static lv_disp_drv_t disp_drv;              // 显示驱动程序的描述符
   lv_disp_drv_init(&disp_drv);                // 初始化句柄，确保所有参数都是默认值
   disp_drv.hor_res = MY_DISP_HOR_RES;         // 设置显示器的水平分辨率
   disp_drv.ver_res = MY_DISP_VER_RES;         // 设置显示器的垂直分辨率
   disp_drv.flush_cb = my_disp_flush;          // 显示驱动的回调函数
   disp_drv.draw_buf = &draw_buf;              // 将缓冲区分配给显示器
   lv_disp_drv_register(&disp_drv);            // 注册驱动
   
   /**
    * @brief 显示回调函数，通过此回调函数将绘制空间的图形传递给显示驱动程序
    * @param disp 显示驱动程序的描述符
    * @param area 图像需要显示的区域
    * @param color_p 描绘后的图形
    */
   void my_disp_flush(lv_disp_drv_t *disp, const lv_area_t *area, lv_color_t *color_p)
   {
       uint32_t w = (area->x2 - area->x1 + 1);
       uint32_t h = (area->y2 - area->y1 + 1);
   tft.startWrite();
   tft.setAddrWindow(area->x1, area->y1, w, h);
   tft.pushColors(&color_p->full, w * h, true);
   tft.endWrite();
   
   /* 反馈显示结果*/
   lv_disp_flush_ready(disp);
   }

9. 输入设备驱动

   通过注册的回调函数，将触摸获取的坐标值传递给 LVGL 。此回调函数是由 LVGL 的时间管理进行定时调用的，能否通过终端的形式进行获取我目前还不知道，有了解的朋友望告知一下。

   static lv_indev_drv_t indev_drv;                     // 输入驱动程序的描述符
   lv_indev_drv_init(&indev_drv);                       // 初始化
   indev_drv.type = LV_INDEV_TYPE_POINTER;              // 设置设备类型
   indev_drv.read_cb = touch_read;                      // 输入设备的回调函数
   lv_indev_drv_register(&indev_drv);                   // 创建输入设备
   
   /**
    * @brief 触摸回调函数，通过此回调函数将触摸获取的坐标传递给 LVGL
    * @param indev_driver
    * @param data 输入设备的数据
    */
   void touch_read(lv_indev_drv_t * indev_driver, lv_indev_data_t * data)
   {
       tp = ft6336u.scan();
       static int16_t last_x = 0;
       static int16_t last_y = 0;
   /* 判断屏幕是否被按下 */
   bool touched = tp.touch_count;
   if (touched)
   {
       last_x = tp.tp[0].x;
       last_y = tp.tp[0].y;
       data->state = LV_INDEV_STATE_PRESSED;
   }
   else {
       data->state = LV_INDEV_STATE_RELEASED;
   }
   
   /* 将获取的坐标传入 LVGL */
   data->point.x = last_x;
   data->point.y = last_y;
   }

10. 调用 lv_timer_handler()

    在主while(1) 循环或操作系统任务中每隔几毫秒定期调用lv_timer_handler()。它将重绘屏幕、处理输入设备、动画等

六、界面绘制

1. 创建界面

   • 方式1

     创建一个空的界面

     lv_obj_t *view_test = lv_btn_create(NULL);

     注意：新的界面在显示的时候需要通过加载函数，将界面加载到显示器上

     lv_scr_load(view_test);

   • 方式2:

     在当前活动界面上创建界面,创建完成后会自动加载到显示器上

     lv_obj_t * text_t = lv_btn_create(lv_scr_act());

2. 创建标签

   /**
    * @brief 创建一个标签
    */
   lv_obj_t *label = lv_label_create(lv_scr_act());
   if (NULL != label)
   {
       // lv_obj_set_x(label, 90);                         // 设置控件的X坐标
       // lv_obj_set_y(label, 100);                        // 设置控件的Y坐标
       // lv_obj_set_size(label, 60, 20);                  // 设置控件大小
       lv_label_set_text(label, "Counter");                // 初始显示 0
       // lv_obj_center(label);                            // 居中显示
       lv_obj_align(label, LV_ALIGN_CENTER, 0, -50);       // 居中显示后，向上偏移50
   }

3. 创建按钮

   /**
    * @brief 按钮事件回调函数
    */
   static void btn_event_callback(lv_event_t* event)
   {
       static uint32_t counter = 1;
   lv_obj_t* btn = lv_event_get_target(event);                 //获取事件对象
   if (btn != NULL)
   {
       lv_label_set_text_fmt(label, "%d", counter);            //设置显示内容
       lv_obj_align(label, LV_ALIGN_CENTER, 0, -50);           // 居中显示后，向上偏移50
       counter++;
   }
   }
   
   /**
    * @brief 创建按钮
    */
   void lvgl_button_test(){
       /* 在当前界面中创建一个按钮 */
       lv_obj_t* btn = lv_btn_create(lv_scr_act());                                        // 创建Button对象
       if (btn != NULL)
       {
           lv_obj_set_size(btn, 80, 20);                                                   // 设置对象宽度和高度
           // lv_obj_set_pos(btn, 90, 200);                                                // 设置按钮的X和Y坐标
           lv_obj_add_event_cb(btn, btn_event_callback, LV_EVENT_CLICKED, NULL);           // 给对象添加CLICK事件和事件处理回调函数
           lv_obj_align(btn, LV_ALIGN_CENTER, 0, 50);                                      // 居中显示后，向下偏移50
       lv_obj_t* btn_label = lv_label_create(btn);                                     // 基于Button对象创建Label对象
       if (btn_label != NULL)
       {
           lv_label_set_text(btn_label, "button");                                     // 设置显示内容
           lv_obj_center(btn_label);                                                   // 对象居中显示
       }
   }
   }

七、测试程序

main.cpp

#include <Arduino.h>
#include <lvgl.h>
#include <TFT_eSPI.h>
#include <FT6336U.h>

/*------------ 触摸引脚 ------------*/
#define I2C_SDA 4
#define I2C_SCL 15
#define RST_N_PIN 5
#define INT_N_PIN 17

/*------------ 背光通道 ------------*/
#define LCD_BL_PIN 6                // PWD 的 IO 引脚
#define LCD_BL_PWM_CHANNEL 0        // Channel  通道, 0 ~ 16，高速通道（0 ~ 7）由80MHz时钟驱动，低速通道（8 ~ 15）由 1MHz 时钟驱动

/*------------ LVGL ------------*/
#define MY_DISP_HOR_RES 240                                     // 显示屏的宽像素
#define MY_DISP_VER_RES 320                                     // 显示屏的高像素
#define DISP_BUF_SIZE ((MY_DISP_HOR_RES*MY_DISP_VER_RES)/10)

static lv_disp_draw_buf_t draw_buf;                             // 绘制缓冲区的内部图形缓冲区
static lv_color_t buf_1[DISP_BUF_SIZE];                         // 缓冲区为屏幕大小的1/10
static lv_color_t *buf1;                                        // 缓冲区为屏幕大小的1/10
static lv_color_t *buf2;                                        // 缓冲区为屏幕大小的1/10

/*------------ 显示驱动对象 ------------*/
TFT_eSPI tft = TFT_eSPI();

/*------------ 触摸驱动对象 ------------*/
FT6336U ft6336u(I2C_SDA, I2C_SCL, RST_N_PIN, INT_N_PIN);
FT6336U_TouchPointType tp;

/*------------ 测试界面对象 ------------*/
lv_obj_t *label; 

/**
 * @brief 触摸回调函数，通过此回调函数将触摸获取的坐标传递给 LVGL
 * @param indev_driver
 * @param data 输入设备的数据
 */
void touch_read(lv_indev_drv_t * indev_driver, lv_indev_data_t * data)
{
    tp = ft6336u.scan();
    static int16_t last_x = 0;
    static int16_t last_y = 0;

    /* 判断屏幕是否被按下 */
    bool touched = tp.touch_count;
    if (touched)
    {
        last_x = tp.tp[0].x;
        last_y = tp.tp[0].y;
        data->state = LV_INDEV_STATE_PRESSED;
    }
    else {
        data->state = LV_INDEV_STATE_RELEASED;
    }

    /* 将获取的坐标传入 LVGL */
    data->point.x = last_x;
    data->point.y = last_y;
}

/**
 * @brief 显示回调函数，通过此回调函数将绘制空间的图形传递给显示驱动程序
 * @param disp 显示驱动程序的描述符
 * @param area 图像需要显示的区域
 * @param color_p 描绘后的图形
 */
void my_disp_flush(lv_disp_drv_t *disp, const lv_area_t *area, lv_color_t *color_p)
{
    uint32_t w = (area->x2 - area->x1 + 1);
    uint32_t h = (area->y2 - area->y1 + 1);

    tft.startWrite();
    tft.setAddrWindow(area->x1, area->y1, w, h);
    tft.pushColors(&color_p->full, w * h, true);
    tft.endWrite();

    /* 反馈显示结果*/
    lv_disp_flush_ready(disp);
}

/**
 * @brief 初始化显示屏驱动
 */
void disp_drv_init(){
    /* ------------ 屏幕背光亮度 ------------*/
    /* 配置LED PWM通道属性，PWD通道为 0，频率为1KHz */
    ledcSetup(LCD_BL_PWM_CHANNEL, 1000, TFT_BL);
    /* 配置LED PWM通道属性 */
    ledcAttachPin(LCD_BL_PIN, LCD_BL_PWM_CHANNEL);
    ledcWrite(LCD_BL_PWM_CHANNEL, (int)(1 * 255));

    /* 初始化显示驱动 */
    tft.init();
    /* 旋转角度 0、1、2、3 对应 0 、90度、180度、270 */
    tft.setRotation(0);
    /* 关闭颜色反转 */
    tft.invertDisplay(0);
}

/**
 * @brief 初始化触摸驱动
 */
void touch_drv_init(){
    ft6336u.begin();
}

void lvgl_init(){
    /*------------- 初始化LVGL库 -------------*/
    lv_init();

    /* 初始化显示缓冲区 */
    // lv_disp_draw_buf_init(&draw_buf, buf_1, NULL, DISP_BUF_SIZE);

    /*------------- 创建图形绘制缓冲区 -------------*/
    buf1 = (lv_color_t*)heap_caps_malloc(DISP_BUF_SIZE * sizeof(lv_color_t), MALLOC_CAP_DMA);
    assert(buf1 != NULL);

    buf2 = (lv_color_t*)heap_caps_malloc(DISP_BUF_SIZE * sizeof(lv_color_t), MALLOC_CAP_DMA);
    assert(buf2 != NULL);

    lv_disp_draw_buf_init(&draw_buf, buf1, buf2, DISP_BUF_SIZE);

    /*------------- 设置LVGL的显示设备 -------------*/
    static lv_disp_drv_t disp_drv;              // 显示驱动程序的描述符
    lv_disp_drv_init(&disp_drv);                // 初始化句柄，确保所有参数都是默认值
    disp_drv.hor_res = MY_DISP_HOR_RES;             // 设置显示器的水平分辨率
    disp_drv.ver_res = MY_DISP_VER_RES;            // 设置显示器的垂直分辨率
    disp_drv.flush_cb = my_disp_flush;          // 显示驱动的回调函数
    disp_drv.draw_buf = &draw_buf;              // 将缓冲区分配给显示器
    lv_disp_drv_register(&disp_drv);            // 注册驱动

    /*------------- 设置LVGL的输入设备 -------------*/
    // static lv_indev_t *indev_cor;
    static lv_indev_drv_t indev_drv;                     // 输入驱动程序的描述符
    lv_indev_drv_init(&indev_drv);                       // 初始化
    indev_drv.type = LV_INDEV_TYPE_POINTER;              // 设置设备类型
    indev_drv.read_cb = touch_read;                      // 输入设备的回调函数
    lv_indev_drv_register(&indev_drv);                   // 创建输入设备
}

/**
 * @brief 创建标签
 */
void lvgl_lable_test(){
    /* 创建一个标签 */
    label = lv_label_create(lv_scr_act());
    if (NULL != label)
    {
        // lv_obj_set_x(label, 90);                         // 设置控件的X坐标
        // lv_obj_set_y(label, 100);                        // 设置控件的Y坐标
        // lv_obj_set_size(label, 60, 20);                  // 设置控件大小
        lv_label_set_text(label, "Counter");                // 初始显示 0
        // lv_obj_center(label);                            // 居中显示
        lv_obj_align(label, LV_ALIGN_CENTER, 0, -50);       // 居中显示后，向上偏移50
    }
}

/**
 * @brief 按钮事件回调函数
 */
static void btn_event_callback(lv_event_t* event)
{
    static uint32_t counter = 1;

    lv_obj_t* btn = lv_event_get_target(event);                 //获取事件对象
    if (btn != NULL)
    {
        lv_label_set_text_fmt(label, "%d", counter);            //设置显示内容
        lv_obj_align(label, LV_ALIGN_CENTER, 0, -50);           // 居中显示后，向上偏移50
        counter++;
    }
}

/**
 * @brief 创建按钮
 */
void lvgl_button_test(){
    /* 在当前界面中创建一个按钮 */
    lv_obj_t* btn = lv_btn_create(lv_scr_act());                                        // 创建Button对象
    if (btn != NULL)
    {
        lv_obj_set_size(btn, 80, 20);                                                   // 设置对象宽度和高度
        // lv_obj_set_pos(btn, 90, 200);                                                // 设置按钮的X和Y坐标
        lv_obj_add_event_cb(btn, btn_event_callback, LV_EVENT_CLICKED, NULL);           // 给对象添加CLICK事件和事件处理回调函数
        lv_obj_align(btn, LV_ALIGN_CENTER, 0, 50);                                      // 居中显示后，向下偏移50

        lv_obj_t* btn_label = lv_label_create(btn);                                     // 基于Button对象创建Label对象
        if (btn_label != NULL)
        {
            lv_label_set_text(btn_label, "button");                                     // 设置显示内容
            lv_obj_center(btn_label);                                                   // 对象居中显示
        }
    }
}

void setup() {
    Serial.begin(115200);
    Serial.println("mian.cpp-> 程序初始化......");

    /* 初始化显示驱动 */
    disp_drv_init();

    /* 初始化触摸驱动 */
    touch_drv_init();

    /* lvgl 初始化 */
    lvgl_init();

    /* 加载标签 */
    lvgl_lable_test();
    /* 加载按钮 */
    lvgl_button_test();
}

void loop() {
    lv_timer_handler();
    delay(5);
}

八、测试