本文是 RT-Thread 用户 @xusiwei1236 原创公布，是用于加入 RT-Thread 与国民技术联手推出 N32G457 RT-Thread 设计大赛，原文：https://club.rt-thread.org/as…

基于 RT-Thread 和 N32G457 的墨水屏日历

我的项目概述

本我的项目硬件局部蕴含 N32G457 开发板、ESP8266 Wi-Fi 模组、W25Q128 闪存模组、4.2 寸三色墨水屏和墨水屏驱动板，硬件性能上应用了 N32G457 芯片的 SPI、UART、GPIO。软件局部蕴含业务代码、RT-Thread 内核、RT-Thread 组件包以及微雪的墨水屏驱动，软件上应用了 RT-Thread 的一些内核 API（线程、信号量、互斥锁等），以及组件库的不分组件报（at_device、cJSON、FlashDB、gbk2utf8、webclient、netutils）。最终实现了——在 4.2 寸三色墨水屏上显示以后日期、所在城市、室外温度、天气、阳历、农历等信息。

我的项目背景

本我的项目是【RT-Thread- 翻新“芯”引擎 | 国民技术 N32G457 RT-Thread 设计大赛】参赛我的项目之一，大赛流动链接：

https://club.rt-thread.org/as…

我的项目简介

本我的项目实现了哪些性能？

1. 实现了基于 NTP 的工夫同步；
2. 实现了查问以后公网 IP 地址；
3. 实现了查问以后所在城市；
4. 实现了查问实时天气信息；
5. 实现了在墨水屏上显示阳历、农历、星期、周数、实时天气等信息；
6. 实现了阳历和农历对应信息保留到闪存中，防止反复联网查问；

本我的项目有什么翻新点？

1. 相比纸质日历，无需手动翻页；
2. 相比纸质日历，能够显示实时天气信息；
3. 相比 LCD/OLED 屏的同类产品，电子墨水屏的功耗更低，更节能环保；

硬件局部

本我的项目次要包含 x 个硬件模块：

1. N32G457 开发板，作为主控制器管制其余外设；
2. 微雪的墨水屏驱动板，用于驱动墨水屏；
3. 4.2 英寸三色墨水屏，分辨率 400×300；
4. ESP8266 Wi-Fi 模组，用于实现联网能力；
5. W25Q128 闪存模块，容量 16MB，用于存储中文字体，以及阳历和农历的对应关系等数据；

硬件模块间连接

五个硬件模块之间的整体连贯关系如下图：

开发板引脚调配

次要应用到的资源，以及开发板和外设的引脚连贯关系（管制局部）：

具体应用状况阐明：

1. UART

   • UART4：连贯 ESP-01S 模块，用于实现联网获取工夫和实时天气信息；

2. SPI

   • SPI1：连贯 W25Q128 模块，用于和闪存芯片通信，实现数据存储性能；
   • SPI2：连贯墨水屏驱动板，用于和墨水屏通信，实现界面显示；

3. GPIO

   • 连贯墨水屏扩大板上的 EPD_CS，用于输入墨水屏的片选信号；
   • 连贯墨水屏扩大板上的 EPD_DC，用于输入墨水屏的数据 / 命令信号；
   • 连贯墨水屏扩大板上的 EPD_RST，用于输入墨水屏的复位信号；
   • 连贯墨水屏扩大板上的 EPD_BUSY，用于墨水屏的忙碌状态的输出；
   • 连贯 W25Q128 模块的 CS，用于输入闪存芯片的片选信号；
   • 开发板自带的三个按键，用于作为输出按键；

4. 3V3/GND

   • 连贯 ESP-01S 模块，用于向 ESP8266 芯片供电；
   • 连贯墨水屏扩大板，用于向 SRAM 和墨水屏供电；
   • 连贯 W25Q128 模块，用于向闪存芯片供电；

软件局部

本我的项目的软件局部基于 RT-Thread 物联网操作系统，除了本我的项目开发的业务逻辑代码外，还应用了一些 RT-Thread 内核 API、一些 RT-Thread 软件包，以及一些三方组件，上面别离介绍。

主代码仓：https://gitee.com/N32G457/e_c…（欢送 Star 反对）

下载命令：git clone --recursive https://gitee.com/N32G457/e_calendar.git

局部组件通过 git submodule 援用了其余代码仓，具体见 .gitmodules 文件；

组件框图

软件各局部的组件框图如下：

业务代码

本我的项目开发的业务代码位于 applications 目录下，具体文件性能如下（大部分是.c 和.h 两个文件）：

1. amap_location_api 高德定位 API 对接；
2. amap_weather_api 高德天气预报 API 对接；
3. chinese_date_api 农历查问 API 对接；
4. fs_init.c 闪存分区挂载（依赖 RT-Thread 内核的 fatfs 反对）；
5. http_api_utils http 工具函数；
6. hzk16 HZK16 汉字字体相干接口；
7. hzk16_data HZK16 汉字字体数据；
8. hzk16_setup 将 HZK16 字体装置到闪存分区；
9. key_task 按键扫描工作；
10. kvdb 封装了 FlashDB 外面的 KVDB，更容易应用；
11. main.c 程序入口；
12. network_task 网络工作，用于解决网络申请（农历查问较慢，所以独自放在一个工作外面执行）；
13. sohu_wanip_api 搜狐公网 IP 查问 API 对接；
14. time_utils 工夫解决工具函数；
15. ui_consts UI 常量；
16. ui_draw UI 绘制，界面绘制逻辑独自放在了这外面；
17. ui_task UI 工作，调用 ui_draw 实现相干性能；

N32G457 BSP

对于 N32G457 的 BSP，也批改了：

1. 批改了 pin 驱动，增加了 rt_pin_get 接口的反对，已提 PR 并合入 RT-Thread 主仓；

   • 链接：https://github.com/RT-Thread/…
2. 批改了国民技术 SDK 外面的 RT-Thread spi 驱动，修复了 SPI1 默认配置不对的问题，反对了 SPI2，暂未提交 PR；

RT-Thread 组件包

本我的项目应用到的 RT-Thread 软件包位于 packages 目录下：

1. at_device

   • 提供 ESP8266 AT 命令结构和响应解析性能，实现联网；

2. netutils

   • 提供网络工夫协定（NTP）的实现，实现从网络获取工夫、设置工夫；

3. webclient

   • 提供了超文本传输协定（HTTP）客户端的实现，用于天气查问申请的发送和接管；

4. cJSON

   • 一个轻量级的纯 C 实现的 JSON 字符串解析库，用于解析天气查问响应的 JSON 字符串；

5. FlashDB

   • 一个嵌入式数据库，提供了键值数据库（KVDB）和时序数据库（TSDB）两类 API，同时提供了一些 msh 的测试命令；
   • 批改：bench 命令中的 KV 测试次数改为 60，容许创立 kvdb 时格式化分区；
   • 代码仓：https://gitee.com/N32G457/Fla…

6. gbk2utf8

   • GBK 和 UTF8 相互转换，HTTP API 返回的汉字是 UTF8 编码的；

其余三方软件包

本我的项目应用到的其余三方软件均来自外设模块供应商，代码放在 board 目录下，包含：

1. epaper

   • 微雪墨水屏扩大板驱动软件包，来自微雪的 E -Paper_Shield)页面；
   • 删除 了无用的代码，包含不是 4.2 寸屏幕的代码、以及 SD 卡驱动；
   • 批改 了 GPIO 相干的代码，改为用 RT-Thread 的 pin 驱动接口；
   • 批改 了 SPI 相干的代码，改为用 RT-Thread 的 spi 驱动接口；
   • 增加 了基于 RT-Thread finsh 的墨水屏测试程序（绘制棋盘格、全屏填充、输入引脚测试），能够在 shell 模式下通过命令调用执行；

成果展现

演示视频：https://www.bilibili.com/vide…

我的项目小结

这里是现阶段的我的项目小结：

1. 原打算用微雪的 Arduino 墨水屏扩大板作为驱动板，后果中途该板子坏了，起初替换为的微雪的树莓派墨水屏驱动板，两者的差别次要是前者有一个 128KB 的 SRAM 芯片，不占用主控单片机的内存，后者须要 30KB 内存占用（300×400/8*2）；
2. 农历日期查问，没有找到比拟好的云服务提供商，只找到了 tianapi.com 的黄历服务，然而他们收费用户的单日调用次数太少了，所以基于 Spring Boot 和 Redis 做了一个带缓存的黄历服务；
3. 目前选用的 4.2 寸三色墨水屏的刷新太慢了——单次刷新须要 15 秒，而且不反对部分刷新，而且价格不便宜，略坑，不举荐；

开发指南

对于局部想要 基于本我的项目进行二次开发 的敌人，须要 留神 以下细节；

下载代码

下载命令：git clone --recursive https://gitee.com/N32G457/e_calendar.git

本我的项目代码仓应用了 git submodule 性能，应用 git clone 命令下载时须要带 --recursive 参数能力下载全副代码，网页端下载的 zip 包不蕴含子模块，编译会失败；

编译代码

编译命令：scons -j 9

本我的项目前期我是用 scons 命令编译的，RT-Thread Studio 的工程文件 .cproject，.project 和.settings曾经不是最新的了，不保障能够间接导入 RT-Thread Studio 胜利，以及编译通过；

下载固件

下载脚本：flash.bat

外面有我本地的 RT-Thread Studio 的装置门路，可能须要依据你的理论状况批改；

高德定位和天气服务

本我的项目应用了高德定位和高德天气服务，须要留神：

1. 须要注册高德开发者账号，并申请 API Key 之后能力应用相干性能；
2. API Key 的 Kconfig 配置项位于菜单 ”Application config” -> “AMAP API config” 菜单下；
3. 因为在我的项目顶层 Kconfig 间接增加 source "applications/Kconfig" 选型后 RT-Thread env 工具关上会报错，因而 source "applications/Kconfig" 增加到了 board/Kconfig 文件中了；

农历查问服务

农历查问服务是基于 Spring Boot 和 Redis 搭建的 tianapi.com 的黄历服务的缓存版本，次要解决了：

1. tianapi 容许的每日 API 调用次数太少的问题；
2. 移除了响应中目前设施端不须要的一些字段；

代码仓地址：https://gitee.com/swxu/wservi…

硬件物料清单

本我的项目蕴含的物料清单如下（都能够间接淘宝买到）：

注：

1. 局部商品价格可能会有变动，上表仅为我购买时的不含邮费的价格；

2. ESP-01S 烧录器不是必选，如果有其余 USB-UART 转接器也能够用；

   • 这个转换器也能够当 USB-UART 转接器用，
   • 标号是为了 ESP-01S 对应的，所以实际上 TX 是接管脚，RX 是发送脚；
3. 逻辑分析仪不是必选我的项目，然而十分不便用来对 SPI 相干的问题进行调试；

接线注意事项

接线须要留神的细节有：

1. W25Q128 模组的 DI 脚作为 SPI 的 MOSI，DO 脚作为 SPI 的 MISO；
2. 最好有一块万用表，能够用于查看线路连通性；