ESP32-C3 Super Mini — это компактная отладочная плата, построенная на базе системы на кристалле (SoC) ESP32C3FH4 от компании Espressif Systems. Если Вы уже познакомились с Super Mini, то пора приступать к практике!
В рамках данной статьи мы подробно рассмотрим алгоритм начала работы с отладочной платой. Выполним быстрый старт с использованием среды программирования Arduino IDE.
Но мы не просто классически помигаем светодиодом «Hello, World!». Мы подключим TFT-дисплей и будем выводить на него текущее реальное время, получая данные из Интернета через Wi-Fi. Таким образом, мы рассмотрим сразу самые интересные задачи: подключение внешней периферии и работа с Wi-Fi.
Подключение TFT-дисплея ST7735S к ESP32-C3
Для начала соберём экспериментальную схему. Воспользуемся TFT-дисплеем на базе контроллера ST7735S с диагональю экрана 0,96 дюйма и разрешением 80 на 160 пикселей. Подключим индикатор к Super Mini в соответствии с таблицей и схемой, представленными ниже:
Ниже представлен макет в сборе:
Настройка Arduino IDE для ESP32-С3
Для работы с ESP32 необходимо убедиться, что среда разработки Arduino IDE 2 имеет необходимые настройки. Для этого в главном меню «Файл» из выпадающего списка выберите раздел «Параметры»:
В поле «Дополнительные ссылки для Менеджера плат» вставьте указанную ниже ссылку, после чего нажмите кнопку «OK»:
https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_index.json
Далее переходим к загрузке библиотек для отладочных плат. Для этого в меню «Инструменты» выбираем «Плата» -> «Менеджер плат»:
Откроется менеджер, в котором нужно найти по запросу «esp32» библиотеки «Arduino ESP32 Boards» и «esp32 от Espressif Systems». Устанавливаем их:
Установка «esp32 от Espressif Systems» может занять некоторое время. А в процессе установки «Arduino Boards» появится окно с предложением установить драйвера — устанавливаем:
По завершению установки подключите контроллер к компьютеру, используя желательно USB-кабель длиной не более 1,5 метра. При первом подключении на Windows 10 должна произойти автоматическая установка драйвера (USB JTAG/serial debug unit):
В диспетчере устройств должно появиться соответствующее устройство:
После всех установок выбираем целевую плату ESP32C3 Dev Module, которая соответствует нашей Super Mini:
Также укажите COM-порт, который при установке драйверов был выделен системой для работы:
Возможно, если Вы используете более старую версию среды разработки, то потребуется дополнительно установить драйвера для USB-UART преобразователей CH340/341 или CP2102. Для этого скачайте и установите драйвера:
Как уже упоминалось в начале статьи, в рамках проекта «быстрый старт» мы будем выводить на дисплей реальное Московское время, получаемое из Интернета, к которому подключимся по Wi-Fi.
Для работы потребуются библиотеки Adafruit_ST7735 (с библиотекой tft_eSPI могут быть проблемы из-за несовместимости с SPI-интерфейсом чипа):
Более подробно по работе с TFT-дисплеем на базе контроллера ST7735 с библиотекой Adafruit_ST7735 Вы можете прочитать в соответствующей инструкции.
Также потребуется библиотека NTPClient, которая позволяет соединяться с сервером NTP (Network Time Protocol) и поддерживать синхронизацию времени:
Программный код (скетч)
Теперь перейдём к коду программы. Ниже представлен полный листинг кода с подробными комментариями:
// Подключение необходимых библиотек
#include <Adafruit_GFX.h> // Базовая графическая библиотека для дисплеев
#include <Adafruit_ST7735.h> // Специфичная библиотека для дисплеев ST7735
#include <SPI.h> // Библиотека для работы с SPI-интерфейсом
#include <WiFi.h> // Библиотека для работы с WiFi на ESP32
#include <NTPClient.h> // Библиотека NTP-клиента для получения времени
#include <WiFiUdp.h> // Библиотека UDP для работы с NTP
// Настройки WiFi сети
const char* ssid = "SSID_Wi-Fi"; // Название WiFi сети (SSID)
const char* password = "password"; // Пароль от WiFi сети
// Настройки временной зоны
const long utcOffsetInSeconds = 10800; // Смещение UTC+3 для Москвы (3 часа × 3600 секунд)
// Создание объектов для работы с временем
WiFiUDP ntpUDP; // UDP-соединение для NTP
NTPClient timeClient(ntpUDP, "pool.ntp.org", utcOffsetInSeconds); // NTP-клиент
// Определение пинов для подключения дисплея
#define TFT_CS 7 // Пин выбора чипа
#define TFT_RST 10 // Пин сброса
#define TFT_DC 1 // Пин выбора данных/команды
#define TFT_SCLK 4 // Пин тактового сигнала
#define TFT_MOSI 6 // Пин передачи данных
// Инициализация объекта дисплея с указанием используемых пинов
Adafruit_ST7735 tft = Adafruit_ST7735(TFT_CS, TFT_DC, TFT_MOSI, TFT_SCLK, TFT_RST);
// Переменные для отслеживания изменений времени
int lastHour = -1; // Предыдущее значение часов (инициализировано невалидным значением)
int lastMinute = -1; // Предыдущее значение минут
int lastSecond = -1; // Предыдущее значение секунд
bool firstRun = true; // Флаг первого запуска программы
void setup() {
// Инициализация последовательного порта для отладки
Serial.begin(115200);
// ИНИЦИАЛИЗАЦИЯ ДИСПЛЕЯ
tft.initR(INITR_BLACKTAB); // Инициализация дисплея с конкретной таблицей инициализации
tft.setRotation(3); // Установка ориентации дисплея (3 = 270 градусов)
tft.fillScreen(ST7735_BLACK); // Очистка экрана черным цветом
// Настройки Wi-Fi
WiFi.setTxPower(WIFI_POWER_19_5dBm); // максимальная мощность
WiFi.setSleep(false);
WiFi.mode(WIFI_STA);
// ПОДКЛЮЧЕНИЕ К WI-FI
Serial.println("Подключение к WiFi...");
WiFi.begin(ssid, password); // Начало процесса подключения к WiFi
// Ожидание успешного подключения к WiFi
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(500); // Пауза 500 мс между попытками
Serial.print("."); // Вывод точки в монитор порта для индикации процесса
}
// Вывод сообщения об успешном подключении
Serial.println("\nWiFi подключен!");
Serial.print("IP адрес: ");
Serial.println(WiFi.localIP()); // Вывод полученного IP-адреса
// НАСТРОЙКА NTP-КЛИЕНТА
timeClient.begin(); // Запуск NTP-клиента
timeClient.setTimeOffset(utcOffsetInSeconds); // Установка временного смещения
// Получение времени с NTP-сервера
delay(1000); // Краткая пауза для стабилизации соединения
timeClient.update(); // Первоначальное обновление времени
// ОТРИСОВКА СТАТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ИНТЕРФЕЙСА
drawStaticElements(); // Вызов функции отрисовки неизменяемых элементов
}
void loop() {
timeClient.update(); // Запрос актуального времени с NTP-сервера
// ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ВРЕМЕНИ В ЧАСЫ, МИНУТЫ И СЕКУНДЫ
unsigned long epochTime = timeClient.getEpochTime(); // Получение времени в формате Unix Epoch
struct tm *ptm = gmtime((time_t *)&epochTime); // Преобразование в структуру tm
// Извлечение компонентов времени из структуры
int hour = ptm->tm_hour; // Текущие часы (0-23)
int minute = ptm->tm_min; // Текущие минуты (0-59)
int second = ptm->tm_sec; // Текущие секунды (0-59)
// ПРОВЕРКА ИЗМЕНЕНИЯ ВРЕМЕНИ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ОБНОВЛЕНИЯ ДИСПЛЕЯ
// Обновляем дисплей только если время изменилось или это первый запуск
if (firstRun || hour != lastHour || minute != lastMinute || second != lastSecond) {
updateTimeDisplay(hour, minute, second); // Вызов функции обновления отображения времени
// Сохранение текущих значений для сравнения в следующей итерации
lastHour = hour;
lastMinute = minute;
lastSecond = second;
firstRun = false; // Сброс флага первого запуска
}
delay(200); // Пауза 200 мс перед следующей итерацией для снижения нагрузки
}
void drawStaticElements() {
// Функция отрисовки статических (неизменяемых) элементов интерфейса
// Настройка параметров текста для надписи "MOSCOW"
tft.setTextColor(ST7735_WHITE); // Установка белого цвета текста
tft.setTextSize(2); // Установка размера шрифта 2 (примерно 16 пикселей в высоту)
tft.setCursor(40, 40); // Установка позиции курсора для начала текста (x=40, y=40)
tft.print("MOSCOW"); // Вывод текста "MOSCOW" на дисплей
}
void updateTimeDisplay(int hour, int minute, int second) {
// Функция обновления отображения времени на дисплее
// ОЧИСТКА ОБЛАСТИ ВРЕМЕНИ ПЕРЕД ВЫВОДОМ НОВОГО ЗНАЧЕНИЯ
// fillRect(x, y, width, height, color) - рисует закрашенный прямоугольник
// Параметры подобраны для полного покрытия текста "00:00:00" размером шрифта 3
tft.fillRect(5, 65, 150, 35, ST7735_BLACK); // Очистка области черным цветом
// НАСТРОЙКА ПАРАМЕТРОВ ТЕКСТА ДЛЯ ВЫВОДА ВРЕМЕНИ
tft.setTextColor(ST7735_CYAN); // Установка бирюзового цвета для времени
tft.setTextSize(3); // Установка крупного размера шрифта (примерно 24 пикселя)
tft.setCursor(10, 70); // Установка позиции для вывода времени (x=10, y=70)
// ФОРМАТИРОВАНИЕ ВРЕМЕНИ В СТРОКУ
char timeStr[9]; // Создание буфера для строки времени (8 символов + нуль-терминатор)
// Форматирование времени в формат "ЧЧ:ММ:СС" с ведущими нулями
sprintf(timeStr, "%02d:%02d:%02d", hour, minute, second);
// %02d - целое число, дополненное нулями до 2 знаков
tft.print(timeStr); // Вывод отформатированной строки времени на дисплей
}Перед компиляцией и прошивкой замените имя сети Wi-Fi и пароль доступа.
В коде для оптимизации обновление дисплея производится только при изменении значения времени (динамические элементы). При этом статические элементы (надпись «MOSCOW») рисуются один раз при инициализации контроллера в функции setup().
Чтобы не выполнять полную перерисовку всего экрана, очищается лишь только область отображения времени.
Заключение
На этом наш быстрый старт успешно завершен! Мы не просто помигали светодиодом, а создали полноценное сетевое устройство, которое самостоятельно подключается к Интернету, получает актуальные данные и выводит их на экран.