用一款以圣誕為主題的互動式雪球讓節(jié)日氛圍鮮活起來！項目使用矽遞科技（Seeed Studio）圓形顯示屏和（XIAO）ESP32S3開發(fā)板打造出極具視覺吸引力的雪景動畫，包含動態(tài)飄落的雪花、風(fēng)效以及觸摸交互功能。憑借雙緩沖技術(shù)實現(xiàn)的流暢動畫，該項目能提供專業(yè)且無閃爍的體驗。

Seeed Studio XIAO系列是小型開發(fā)板，共享類似的硬件結(jié)構(gòu)，尺寸實際上是拇指大小。這里的代號“小”代表它的一半特征“小”，另一半將是“羊角面包”。

Seeed Studio XIAO ESP32S3 Sense集成了攝像頭傳感器、數(shù)字麥克風(fēng)和SD卡支持。結(jié)合嵌入式ML計算能力和攝影能力，這款開發(fā)板是使用智能語音和視覺AI的絕佳工具。

開發(fā)特點：

動態(tài)雪景動畫：模擬飄落的雪花顆粒，其速度和風(fēng)效均可調(diào)節(jié)。

觸摸交互：只需輕觸屏幕，即可循環(huán)切換三張漂亮的圣誕主題背景圖。

流暢渲染：采用雙緩沖技術(shù)實現(xiàn)無縫視覺效果，無閃爍現(xiàn)象。

可定制背景：輕松添加自己的 PNG 圖像，對雪球進(jìn)行個性化設(shè)置。

你將學(xué)到的內(nèi)容：

如何將矽遞科技圓形顯示屏與xiao ESP32S3 開發(fā)板配合使用。

利用 TFT_eSPI 庫實現(xiàn)雙緩沖以呈現(xiàn)流暢動畫。

使用 lv_xiao_round_screen 庫處理觸摸輸入。

模擬粒子效果以實現(xiàn)逼真的雪景動畫。

環(huán)境準(zhǔn)備

硬件：對于該項目，我們需要這些設(shè)備：適用于曉開發(fā)板的矽遞科技圓形顯示屏、XIAO ESP32S3 開發(fā)板，我選用xiao ESP32S3 開發(fā)板是因為內(nèi)存方面的考慮。PNGDEC（PNG 解碼庫）運行大約需要 40KB 的內(nèi)存。

軟件準(zhǔn)備：要使用圓形顯示屏，請前往 “曉開發(fā)板圓形顯示屏入門” 頁面安裝必要的庫。嘗試運行一些示例，看看一切是否運行正常。

庫：對于這個項目，我們將使用隨適用于曉開發(fā)板的矽遞科技圓形顯示屏附帶的庫。按照 “曉開發(fā)板圓形顯示屏入門” 教程中的規(guī)定安裝所有庫。之后，你還需要以下內(nèi)容：

PNGdec 庫。

更新 LVGL 庫（或者不安裝來自矽遞科技 GitHub 的那個版本）

圖像：我們的圖像是存儲在閃存數(shù)組中的 PNG 圖像，使用 PNGdec 庫進(jìn)行顯示。所有圖像都必須是 PNG 格式。以下是我使用過的圖像 —— 全部由人工智能生成。

我們需要準(zhǔn)備好背景圖像，以便 TFT_eSPI 庫能夠顯示它們，并且這些圖像能很好地適配曉開發(fā)板的圓形顯示屏。

準(zhǔn)備圖像

調(diào)整圖像大小，我們的XIAO開發(fā)板圓形顯示屏分辨率為 240×240。我們需要對圖像進(jìn)行尺寸調(diào)整。下面我將展示如何使用 GIMP（一款圖像處理軟件）來操作。

1.打開圖像

2.選擇 “圖像”>“縮放圖像”

3.將寬度和高度都設(shè)置為 240。由于 “保持比例” 選項（鏈條圖標(biāo)所示）已被選中，一旦你更改了寬度，高度也會相應(yīng)地改變。

4.點擊 “縮放” 按鈕。

5.保存圖像（我打算覆蓋原來的圖像）。

現(xiàn)在圖像已經(jīng)準(zhǔn)備好了，讓我們來創(chuàng)建閃存數(shù)組吧。

創(chuàng)建閃存數(shù)組

注意：這些操作說明包含在 TFT_eSPI 庫的 Flash_PNG 示例當(dāng)中。要創(chuàng)建閃存數(shù)組，進(jìn)入 “文件轉(zhuǎn) C 語言風(fēng)格數(shù)組轉(zhuǎn)換器”。

創(chuàng)建數(shù)組的步驟如下：

1、使用 “瀏覽” 功能上傳圖像。在上傳圖像之后……

2、我們需要設(shè)置一些選項

所有其他選項都會變灰（即不可用、無法進(jìn)行設(shè)置操作）。

3、讓我們將數(shù)據(jù)類型更改為字符型（char）。

4、點擊 “轉(zhuǎn)換” 按鈕。這將會把圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)組。

5、現(xiàn)在你可以按下 “另存為文件” 按鈕來保存你的圖像，并將其添加到你的 Arduino（開源電子原型平臺）代碼中，或者按下 “復(fù)制到剪貼板” 按鈕。

如果你選擇 “復(fù)制到剪貼板”，那么你需要點擊 Arduino 編輯器右側(cè)的三個點（省略號圖標(biāo)），然后選擇 “新建標(biāo)簽頁”。

給它取個名字（一般來說是你的圖像名加上.h 擴(kuò)展名）。

最終你所有的圖像都會以.h 文件的形式存在。

代碼

以下是對代碼主要功能的一些解釋，代碼中也包含了一些注釋。

頭文件與庫

我們首先引入一些庫：

#include #include #include
#include "background1.h"#include "background2.h"#include "background3.h"
#define USE_TFT_ESPI_LIBRARY#include "lv_xiao_round_screen.h"

（左右移動查看全部內(nèi)容）

請記住，你需要安裝矽遞科技（Seeed Studio）相關(guān)的庫。

背景圖像以下是管理背景圖像的函數(shù)：

struct Background { const uint8_t *data; size_t size;};
const Background backgrounds[] = { {(const uint8_t *)background1, sizeof(background1)}, {(const uint8_t *)background2, sizeof(background2)}, {(const uint8_t *)background3, sizeof(background3)},};

（左右移動查看全部內(nèi)容）

結(jié)構(gòu)體：每個背景圖像都作為一個 Background 結(jié)構(gòu)體進(jìn)行存儲，該結(jié)構(gòu)體包含：

data：指向 PNG 數(shù)據(jù)的指針。

size：PNG 文件的大小。

數(shù)組：backgrounds 數(shù)組存儲了所有的背景圖像。currentBackground 變量用于追蹤當(dāng)前顯示的背景圖像。

雪花粒子模擬

1. 粒子初始化

void initParticles() { for (int i = 0; i < numParticles; i++) { ? ?particles[i].x = random(0, sprite.width()); ? ?particles[i].y = random(0, sprite.height()); ? ?particles[i].speed = random(3, 8); ?}}

（左右移動查看全部內(nèi)容）

它使用隨機(jī)位置和速度來初始化 numParticles 個粒子。

2. 粒子更新

void updateParticles() { for (int i = 0; i < numParticles; i++) { ? ?particles[i].speed += random(-1, 2); // 速度變化 ? ?particles[i].speed = constrain(particles[i].speed, 3, 8); ? ?particles[i].y += particles[i].speed; // 向下移動 ? ?particles[i].x += random(-1, 2); ? ? ?// 風(fēng)效影響 ? ?// 循環(huán)邏輯 ? ?if (particles[i].y > sprite.height()) { particles[i].y = 0; particles[i].x = random(0, sprite.width()); particles[i].speed = random(3, 8); } if (particles[i].x < 0) particles[i].x = sprite.width(); ? ?if (particles[i].x > sprite.width()) particles[i].x = 0; }}

（左右移動查看全部內(nèi)容）

通過以下方式更新粒子位置：

下落效果：每個粒子向下移動。

風(fēng)效影響：添加輕微的水平偏移。

循環(huán)機(jī)制：當(dāng)粒子從底部離開時，重置到頂部。

3. 粒子渲染

void renderParticlesToSprite() { for (int i = 0; i < numParticles; i++) { ? ?sprite.fillCircle(particles[i].x, particles[i].y, 2, TFT_WHITE); ?}}

（左右移動查看全部內(nèi)容）

它將每個粒子渲染為一個小的白色圓圈。

PNG 解碼

int16_t rc = png.openFLASH((uint8_t *)backgrounds[currentBackground].data, backgrounds[currentBackground].size, pngDrawToSprite);if (rc!= PNG_SUCCESS) { Serial.println("Failed to open PNG file!"); return;}png.decode(NULL, 0);

（左右移動查看全部內(nèi)容）

使用 png.openFLASH() 函數(shù)加載并解碼當(dāng)前的背景 PNG 圖像。

觸摸交互

if (chsc6x_is_pressed()) { currentBackground = (currentBackground + 1) % numBackgrounds; // 循環(huán)切換背景 delay(300); // 去抖動}

（左右移動查看全部內(nèi)容）

使用 chsc6x_is_pressed() 檢測觸摸事件，并通過遞增 currentBackground 變量來切換背景圖像。

設(shè)置與循環(huán)

設(shè)置部分：

void setup() { Serial.begin(115200); tft.begin(); tft.fillScreen(TFT_BLACK); sprite.createSprite(240, 240); // 匹配顯示屏尺寸 pinMode(TOUCH_INT, INPUT_PULLUP); Wire.begin(); initParticles();}

（左右移動查看全部內(nèi)容）

初始化顯示屏、觸摸輸入以及雪花粒子。

主循環(huán)：

void loop() { sprite.fillScreen(TFT_BLACK); // 渲染背景和雪花 int16_t rc = png.openFLASH((uint8_t *)backgrounds[currentBackground].data, backgrounds[currentBackground].size, pngDrawToSprite); if (rc == PNG_SUCCESS) { png.decode(NULL, 0); updateParticles(); renderParticlesToSprite(); sprite.pushSprite(0, 0); } // 處理觸摸輸入 if (chsc6x_is_pressed()) { currentBackground = (currentBackground + 1) % numBackgrounds; delay(300); } delay(10); // 約100幀每秒}

（左右移動查看全部內(nèi)容）

清除圖像緩存（sprite），渲染當(dāng)前幀（背景 + 粒子），并檢查用戶輸入。

雙緩沖

為了減少雪花閃爍并提高動畫的流暢度，我們使用雙緩沖技術(shù)。

這使得我們能夠在屏幕外的緩沖區(qū)進(jìn)行繪制，然后再將其顯示在屏幕上。

本項目中的雙緩沖

在這個項目中，TFT_eSPI 庫的 TFT_eSprite 類實現(xiàn)了雙緩沖。

1. 圖像緩存（sprite）創(chuàng)建

在 setup() 函數(shù)中創(chuàng)建圖像緩存（屏幕外緩沖區(qū)）：

sprite.createSprite(240, 240); // 匹配顯示屏尺寸

（左右移動查看全部內(nèi)容）

2. 繪制緩沖區(qū)

所有繪制操作（背景渲染和雪花粒子動畫）都在圖像緩存（sprite）上進(jìn)行：

sprite.fillScreen(TFT_BLACK); // 清除圖像緩存renderParticlesToSprite(); // 繪制雪花粒子

（左右移動查看全部內(nèi)容）

3. 更新顯示

在圖像緩存中完整繪制完一幀后，通過一次操作將其推送到顯示屏上：

sprite.pushSprite(0, 0);

（左右移動查看全部內(nèi)容）

這會立即將緩沖區(qū)的內(nèi)容傳輸?shù)狡聊簧稀?/p>

4. 復(fù)用

在循環(huán)開始時清除圖像緩存，以便每一幀都能復(fù)用它：

sprite.fillScreen(TFT_BLACK);

（左右移動查看全部內(nèi)容）

使用雙緩沖的優(yōu)勢

流暢的雪花動畫：下落的雪花粒子能夠無縫更新，不會出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。

動態(tài)背景切換：觸摸觸發(fā)的背景切換能夠在無可見延遲或瑕疵的情況下完成。

高效渲染：在內(nèi)存（RAM）中進(jìn)行繪制比逐行直接更新顯示屏要快。

總結(jié)

我希望有人能制作一個 3D 球體，把適用于曉開發(fā)板的矽遞科技圓形顯示屏放在里面，然后將其掛在圣誕樹上。

我也希望修改代碼，使其能從 SD 卡加載圖像，而不是使用閃存數(shù)組來存儲圖像。

希望你們喜歡這個項目，為你們的圣誕節(jié)增添一點奇妙氛圍。