如何在Esp32s开发板去实现一种点亮2.8TFT LCD屏幕的设计

　　简介
　　板子： Esp 32s开发板
　　屏幕： 2.8‘’ TFT LCD （ILI9341、SPI）
　　IDE： Arduino
　　库：Ucglib
　　玩Arduino也有一阵子了，B站小电视和天气始终带火了0.96寸的OLED，上手简单，确实好用，但有个短处就是太小了，而且不支持触摸。。。。那这次这个稍微大一点又支持触摸的吧（事实证明就是完虐自己）
　　首先就是某宝搜索arduino TFT屏幕（Arduino创客多用这种TFT屏幕），找了下五六十就有焊好排针的，还支持触摸啊，然后我选了个尺寸最大的，等了几天到手发现不是给Arduino玩耍的。。而是树莓派专属的屏幕（没有树莓派的哭泣ing，就是3.5寸蓝色电路板，26个排母的那个。。而且卖家的资料里压根都是七八年前的资料，也没有关于这款屏幕的资料。。。网络上也没有适配arduino的。。。）；于是又买了一个稍微小一点2.8寸TFT屏幕，等了三四天开心的取快递，然后接线，上arduino Uno。。。咋整也没反应，就背光LED傻傻的亮着（白屏）。。。。整了一周多，查各种资料，博客、论坛、社区，心态都没了。。。。终于某天我掏出了esp8266和esp32的开发板进行尝试-。-最终在esp32上成功运行显示目标程序
　　为什么失败
　　Arduino Uno
　　这个板子接上屏幕后尝试次数最多，我怀疑是我接线问题、程序不对。。。最后人傻了，在LCDwiki的概述中说
　　当我们直接将没有板载电平转换模块的SPI显示模块接到Arduino上运行时，会发现根本不能运行。
　　这是因为SPI模块的引脚只能输入3.3V高电平，而Arduino输出的高电平为5V。要想成功运行，有两种方法：短接法和外接电平转换模块法。
　　短接法的优点是操作简单，只需短接，不需要再外接器件，缺点是运行时，模块发热量较大，可能会影响模块的使用寿命。
　　外接电平转换模块法为常规操作，优点是运行时模块发热量小，运行稳定，缺点是操作稍微复杂（需要外接电平转换模块），增加成本（需要额外购买电平转换模块）。
　　综上所述，推荐使用外接电平转换模块法。
　　所以这里就告诉我们两条路：
　　电压转换：买 5V转换3.3V模块，某宝下单即可，路数别买少了；于是我就掏出了我的ESP系列开发板（3.3V电平）
　　短接法：我怂，不采取
　　Esp 8266
　　这个板子失败的时候我人傻了。。。。先是板子死了两块。。。（于是我又下单买了不少开发板。。。早知道直接买电平转换模块了，死因不明。。。怀疑是垃圾开发板采用垃圾闪存寿命短吧），第三款新板子到手后尽量减少烧写次数，终于，屏幕有了一丢丢动作，是真的真的只有一丢丢动作（全屏扫描只扫描了几十条就从头开始扫描了。。压根没扫完）。。。。这里根据esp32的结果我猜是垃圾内存不足。。。
　　选对屏幕：驱动芯片、通信类型、适配产品和平台、成功案例
　　驱动芯片关系到成败，不是常用的有可供直接使用的库不买，自己能写库的大佬忽略。。。通信类型大部分都是SPI，需要留意自己的板子有没有预留接口，我买的是可以插2.54排针的屏幕，要是焊接功夫NB，可以直接焊接那种细细软软的接口倒是可以省一笔费用。。（焊坏就哭吧）
　　适配性的话主要是屏幕能不能支持自己手上的板子，不能的买回来就吃灰。。。而成功案例至少你可以让它成功点亮，而不是只点亮背板LED
　　资料筛选
　　找了Arduino中文社区、野火、CSDN等平台，垃圾信息一大堆，你吵吵我，我抄抄你。。。。Arduino中文社区那个目前还在开贴，我。。。想找个成功案例都要哭啊，最后找到一个LCD WiKi可NB了，感谢LCD wiki的站长
　　2.8’’ TFT SPI ILI9341
　　接口定义
　　序号 引脚标号 说明
　　1 VCC 5V/3.3V电源输入
　　2 GND 接地
　　3 CS 液晶屏片选信号，低电平使能
　　4 RESET 液晶屏复位信号，低电平复位
　　5 DC/RS 液晶屏寄存器/数据选择信号，低电平：寄存器，高电平：数据
　　6 SDI（MOSI） SPI总线写数据信号
　　7 SCK SPI总线时钟信号
　　8 LED 背光控制，高电平点亮，如无需控制则接3.3V常亮
　　9 SDO（MISO） SPI总线读数据信号，如无需读取功能则可不接
　　（以下为触摸屏信号线接线，如无需触摸或者模块本身不带触摸功能，可不连接）
　　10 T_CLK 触摸SPI总线时钟信号
　　11 T_CS 触摸屏片选信号，低电平使能
　　12 T_DIN 触摸SPI总线输入
　　13 T_DO 触摸SPI总线输出
　　14 T_IRQ 触摸屏中断信号，检测到触摸时为低电平
　　产品参数
　　显示颜色 RGB 65K彩色
　　SKU 带触摸：MSP2807、无触摸：MSP2806
　　尺寸 2.8（inch）
　　类型 TFT
　　驱动芯片 ILI9341
　　分辨率 320*240 （Pixel）
　　模块接口 4-wire SPI interface
　　有效显示区域（AA区） 43.2x57.6（mm）
　　模块PCB底板尺寸 50.0x86.0（mm）
　　工作温度 -20℃~60℃
　　存储温度 -30℃~70℃
　　VCC电源电压 3.3V~5V
　　逻辑IO口电压 3.3V（TTL）
　　产品介绍
　　2.8寸彩屏，支持16BIT RGB 65K色显示，显示色彩丰富
　　320X240分辨率，可选触摸功能
　　采用SPI串行总线，只需几个IO即可点亮显示
　　带SD卡槽方便扩展实验
　　IO映射
　　点亮过程
　　首先Arduino配置Esp32的开发环境请参考我的一篇博客，然后下载Ucglib库
　　HelloWorld
　　引脚连接顺序已在Ucglib_ILI9341_18x240x320_SWSPI ucg（/*sclk=*/ 18， /*data=*/ 23， /*cd=*/ 17， /*cs=*/ 5， /*reset=*/4）; //ESP32中写明，按照该顺序连接后下载下面的程序，rst后屏幕首先后扫屏，一遍，然后在顶部显示 Hello World！
　　代码
　　#include 《SPI.h》
　　#include “Ucglib.h”
　　Ucglib_ILI9341_18x240x320_SWSPI ucg（/*sclk=*/ 18， /*data=*/ 23， /*cd=*/ 17， /*cs=*/ 5， /*reset=*/4）; //ESP32
　　void setup（void）
　　{
　　delay（1000）;
　　ucg.begin（UCG_FONT_MODE_TRANSPARENT）;
　　ucg.clearScreen（）;
　　}
　　void loop（void）
　　{
　　ucg.setFont（ucg_font_ncenR12_tr）;
　　ucg.setColor（255， 255， 255）;
　　ucg.setColor（1， 255， 0，0）;
　　ucg.setPrintPos（0，25）;
　　ucg.print（“Hello World！”）;
　　delay（500）;
　　}
　　效果图片
　　心力憔悴。。。。整了好几天才点亮，放弃了十几次吧。尝试了几十次终于亮了。。。。怀疑自己不存的，有点饿
　　Box3D
　　下载下面的程序，rst后屏幕首先后扫屏一遍，然后在中间显示一个彩色立方体，然后不断旋转（帧率肉眼可见。。。。）
　　代码
　　#include 《SPI.h》
　　#include “Ucglib.h”
　　Ucglib_ILI9341_18x240x320_SWSPI ucg（/*sclk=*/ 18， /*data=*/ 23， /*cd=*/ 17， /*cs=*/ 5， /*reset=*/4）; //nodemcu-esp32s，没反应可下载后重新插拔电源，succeed
　　// define a 3d point structure
　　struct pt3d
　　{
　　ucg_int_t x， y， z;
　　};
　　struct surface
　　{
　　uint8_t p［4］;
　　int16_t z;
　　};
　　struct pt2d
　　{
　　ucg_int_t x， y;
　　unsigned is_visible;
　　};
　　// define the point at which the observer looks， 3d box will be centered there
　　#define MX （ucg.getWidth（）/2）
　　#define MY （ucg.getHeight（）/2）
　　// define a value that corresponds to “1”
　　#define U 64
　　// eye to screen distance （fixed）
　　#define ZS U
　　// cube edge length is 2*U
　　struct pt3d cube［8］ =
　　{
　　{ -U， -U， U}，
　　{ U， -U， U}，
　　{ U， -U， -U}，
　　{ -U， -U， -U}，
　　{ -U， U， U}，
　　{ U， U， U}，
　　{ U， U， -U}，
　　{ -U， U， -U}，
　　};
　　// define the surfaces
　　struct surface cube_surface［6］ =
　　{
　　{ {0， 1， 2， 3}， 0 }， // bottom
　　{ {4， 5， 6， 7}， 0 }， // top
　　{ {0， 1， 5， 4}， 0 }， // back
　　{ {3， 7， 6， 2}， 0 }， // front
　　{ {1， 2， 6， 5}， 0 }， // right
　　{ {0， 3， 7， 4}， 0 }， // left
　　};
　　// define some structures for the copy of the box， calculation will be done there
　　struct pt3d cube2［8］;
　　struct pt2d cube_pt［8］;
　　// will contain a rectangle border of the box projection into 2d plane
　　ucg_int_t x_min， x_max;
　　ucg_int_t y_min， y_max;
　　int16_t sin_tbl［65］ = {
　　0，1606，3196，4756，6270，7723，9102，10394，11585，12665，13623，14449，15137，15679，16069，16305，16384，16305，16069，15679，
　　15137，14449，13623，12665，11585，10394，9102，7723，6270，4756，3196，1606，0，-1605，-3195，-4755，-6269，-7722，-9101，-10393，
　　-11584，-12664，-13622，-14448，-15136，-15678，-16068，-16304，-16383，-16304，-16068，-15678，-15136，-14448，-13622，-12664，-11584，-10393，-9101，-7722，
　　-6269，-4755，-3195，-1605，0};
　　int16_t cos_tbl［65］ = {
　　16384，16305，16069，15679，15137，14449，13623，12665，11585，10394，9102，7723，6270，4756，3196，1606，0，-1605，-3195，-4755，
　　-6269，-7722，-9101，-10393，-11584，-12664，-13622，-14448，-15136，-15678，-16068，-16304，-16383，-16304，-16068，-15678，-15136，-14448，-13622，-12664，
　　-11584，-10393，-9101，-7722，-6269，-4755，-3195，-1605，0，1606，3196，4756，6270，7723，9102，10394，11585，12665，13623，14449，
　　15137，15679，16069，16305，16384};
　　void copy_cube（void）
　　{
　　uint8_t i;
　　for（ i = 0; i 《 8; i++ ）
　　{
　　cube2［i］ = cube［i］;
　　}
　　}
　　void rotate_cube_y（uint16_t w）
　　{
　　uint8_t i;
　　int16_t x， z;
　　/*
　　x‘ = x * cos（w） + z * sin（w）
　　z’ = - x * sin（w） + z * cos（w）
　　*/
　　for（ i = 0; i 《 8; i++ ）
　　{
　　x = （（int32_t）cube2［i］.x * （int32_t）cos_tbl［w］ + （int32_t）cube2［i］.z * （int32_t）sin_tbl［w］）》》14;
　　z = （- （int32_t）cube2［i］.x * （int32_t）sin_tbl［w］ + （int32_t）cube2［i］.z * （int32_t）cos_tbl［w］）》》14;
　　//printf（“%d： %d %d --》 %d %dn”， i， cube2［i］.x， cube2［i］.z， x， z）;
　　cube2［i］.x = x;
　　cube2［i］.z = z;
　　}
　　}
　　void rotate_cube_x（uint16_t w）
　　{
　　uint8_t i;
　　int16_t y， z;
　　for（ i = 0; i 《 8; i++ ）
　　{
　　y = （（int32_t）cube2［i］.y * （int32_t）cos_tbl［w］ + （int32_t）cube2［i］.z * （int32_t）sin_tbl［w］）》》14;
　　z = （- （int32_t）cube2［i］.y * （int32_t）sin_tbl［w］ + （int32_t）cube2［i］.z * （int32_t）cos_tbl［w］）》》14;
　　cube2［i］.y = y;
　　cube2［i］.z = z;
　　}
　　}
　　void trans_cube（uint16_t z）
　　{
　　uint8_t i;
　　for（ i = 0; i 《 8; i++ ）
　　{
　　cube2［i］.z += z;
　　}
　　}
　　void reset_min_max（void）
　　{
　　x_min = 0x07fff;
　　y_min = 0x07fff;
　　x_max = -0x07fff;
　　y_max = -0x07fff;
　　}
　　// calculate xs and ys from a 3d value
　　void convert_3d_to_2d（struct pt3d *p3， struct pt2d *p2）
　　{
　　int32_t t;
　　p2-》is_visible = 1;
　　if （ p3-》z 》= ZS ）
　　{
　　t = ZS;
　　t *= p3-》x;
　　t 《《=1;
　　t /= p3-》z;
　　if （ t 》= -MX && t 《= MX-1 ）
　　{
　　t += MX;
　　p2-》x = t;
　　if （ x_min 》 t ）
　　x_min = t;
　　if （ x_max 《 t ）
　　x_max = t;
　　t = ZS;
　　t *= p3-》y;
　　t 《《=1;
　　t /= p3-》z;
　　if （ t 》= -MY && t 《= MY-1 ）
　　{
　　t += MY;
　　p2-》y = t;
　　if （ y_min 》 t ）
　　y_min = t;
　　if （ y_max 《 t ）
　　y_max = t;
　　}
　　else
　　{
　　p2-》is_visible = 0;
　　}
　　}
　　else
　　{
　　p2-》is_visible = 0;
　　}
　　}
　　else
　　{
　　p2-》is_visible = 0;
　　}
　　}
　　void convert_cube（void）
　　{
　　uint8_t i;
　　reset_min_max（）;
　　for（ i = 0; i 《 8; i++ ）
　　{
　　convert_3d_to_2d（cube2+i， cube_pt+i）;
　　//printf（“%d： %d %dn”， i， cube_pt［i］.x， cube_pt［i］.y）;
　　}
　　}
　　void calculate_z（void）
　　{
　　uint8_t i， j;
　　uint16_t z;
　　for（ i = 0; i 《 6; i++ ）
　　{
　　z = 0;
　　for（ j = 0; j 《 4; j++ ）
　　{
　　z+=cube2［cube_surface［i］.p［j］］.z;
　　}
　　z/=4;
　　cube_surface［i］.z = z;
　　//printf（“%d： z=%dn”， i， z）;
　　}
　　}
　　void draw_cube（void）
　　{
　　uint8_t i， ii;
　　uint8_t skip_cnt = 3; /* it is known， that the first 3 surfaces are invisible */
　　int16_t z， z_upper;
　　z_upper = 32767;
　　for（;;）
　　{
　　ii = 6;
　　z = -32767;
　　for（ i = 0; i 《 6; i++ ）
　　{
　　if （ cube_surface［i］.z 《= z_upper ）
　　{
　　if （ z 《 cube_surface［i］.z ）
　　{
　　z = cube_surface［i］.z;
　　ii = i;
　　}
　　}
　　}
　　if （ ii 》= 6 ）
　　break;
　　//printf（“%d z=%d upper=%dn”， ii， z， z_upper）;
　　z_upper = cube_surface［ii］.z;
　　cube_surface［ii］.z++;
　　if （ skip_cnt 》 0 ）
　　{
　　skip_cnt--;
　　}
　　else
　　{
　　ucg.setColor（0， （（ii+1）&1）*255，（（（ii+1）》》1）&1）*255，（（（ii+1）》》2）&1）*255）;
　　ucg.drawTetragon（
　　cube_pt［cube_surface［ii］.p［0］］.x， cube_pt［cube_surface［ii］.p［0］］.y，
　　cube_pt［cube_surface［ii］.p［1］］.x， cube_pt［cube_surface［ii］.p［1］］.y，
　　cube_pt［cube_surface［ii］.p［2］］.x， cube_pt［cube_surface［ii］.p［2］］.y，
　　cube_pt［cube_surface［ii］.p［3］］.x， cube_pt［cube_surface［ii］.p［3］］.y）;
　　}
　　}
　　}
　　void calc_and_draw（uint16_t w， uint16_t v）
　　{
　　copy_cube（）;
　　rotate_cube_y（w）;
　　rotate_cube_x（v）;
　　trans_cube（U*8）;
　　convert_cube（）;
　　calculate_z（）;
　　draw_cube（）;
　　}
　　void setup（void）
　　{
　　delay（1000）;
　　ucg.begin（UCG_FONT_MODE_TRANSPARENT）;
　　ucg.setRotate90（）;
　　ucg.clearScreen（）;
　　ucg.setFont（ucg_font_ncenR10_tr）;
　　ucg.setPrintPos（0，25）;
　　ucg.setColor（255， 255， 255）;
　　ucg.print（“Ucglib Box3D”）;
　　Serial.begin（9600）;
　　Serial.println（“sr”）;
　　}
　　uint16_t w = 0;
　　uint16_t v = 0;
　　void loop（void）
　　{
　　Serial.println（“loop”）;
　　calc_and_draw（w， v》》3）;
　　v+=3;
　　v &= 511;
　　w++;
　　w &= 63;
　　delay（30）;
　　ucg.setColor（0，0，0）;
　　ucg.drawBox（x_min， y_min， x_max-x_min+1， y_max-y_min+1）;
　　}