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400x300；
  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（300x400/8*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）：

编号物品名称价格商家备注
1N32G457开发板不详国民技术流动方提供的
24.2寸（红白黑）三色墨水屏126WaveShare微雪电子不包邮，邮费8元
3树莓派墨水屏驱动板56WaveShare微雪电子
4W25Q128闪存模组11.96telesky旗舰店/risym旗舰店包邮
5ESP-01S模组+烧录器17.5佳信微数码专营店满19.9包邮
640P母对母杜邦线（10cm）2佳信微数码专营店
740P公对母杜邦线（10cm）3.3佳信微数码专营店
8迷你逻辑分析仪（C口）+5条贴片测试钩38Muse Lab不包邮，邮费3元

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；