【花雕学编程】Arduino动手做（249）---ESP32+GC9A01之随机移动表针的专业仪表盘 简单

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  【Arduino】189种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验二百四十九：1.28寸圆形彩色TFT显示屏 高清IPS 模块 240*240 SPI接口GC9A01驱动
  项目之一百一十九：ESP32+GC9A01之随机移动表针的专业仪表盘
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//       GC9A01---------- ESP32
//       RST ------------ NC（复位引脚，此处未连接）
//       CS ------------- D4（片选引脚，连接到ESP32的D4引脚）
//       DC ------------- D2（数据/命令选择引脚，连接到ESP32的D2引脚）
//       SDA ------------ D23 (green)（主数据输出引脚，连接到ESP32的D23引脚，绿色线）
//       SCL ------------ D18 (yellow)（时钟信号引脚，连接到ESP32的D18引脚，黄色线）
//       GND ------------ GND（接地引脚，连接到ESP32的接地端）
//       VCC -------------3V3（电源引脚，连接到ESP32的3.3V电源）

// 定义指针的长度、宽度、半径和颜色
#define NEEDLE_LENGTH 35  // 可见长度
#define NEEDLE_WIDTH   5  // 指针宽度 - 设置为奇数
#define NEEDLE_RADIUS 90  // 指针顶端的半径
#define NEEDLE_COLOR1 TFT_MAROON  // 指针外围颜色
#define NEEDLE_COLOR2 TFT_RED     // 指针中心颜色
#define DIAL_CENTRE_X 120  // 表盘中心的X坐标
#define DIAL_CENTRE_Y 120  // 表盘中心的Y坐标
 
// 加载字体
#include "NotoSansBold36.h"
#define AA_FONT_LARGE NotoSansBold36
 
#include <TFT_eSPI.h>
TFT_eSPI tft = TFT_eSPI();  // 创建TFT对象
TFT_eSprite needle = TFT_eSprite(&tft);  // 用于指针的精灵对象
TFT_eSprite spr    = TFT_eSprite(&tft);  // 用于显示刻度的精灵对象
 
// 加载jpeg图片数据
#include "dial.h"
 
// 包含jpeg解码库
#include <TJpg_Decoder.h>
 
uint16_t* tft_buffer;  // 用于存储TFT屏幕像素块的缓冲区
bool      buffer_loaded = false;  // 缓冲区是否已加载
uint16_t  spr_width = 0;  // 精灵宽度
uint16_t  bg_color =0;  // 背景颜色
 
// 这个函数将在解码jpeg文件时被调用
bool tft_output(int16_t x, int16_t y, uint16_t w, uint16_t h, uint16_t* bitmap)
{
  // 如果图片超出了屏幕边界，停止进一步解码
  if ( y >= tft.height() ) return 0;
 
  // 该函数会自动剪裁图像块，并将其渲染到TFT屏幕上
  tft.pushImage(x, y, w, h, bitmap);
 
  // 返回1以解码下一个块
  return 1;
}
 
// 初始化设置
void setup()   {
  Serial.begin(115200); // 仅用于调试
 
  // 设置字节顺序（对于TFT_eSPI设置为true）
  TJpgDec.setSwapBytes(true);
 
  // 必须给jpeg解码器指定渲染函数
  TJpgDec.setCallback(tft_output);
 
  tft.begin();
  tft.setRotation(2);
  tft.fillScreen(TFT_BLACK);
 
  // 绘制表盘
  TJpgDec.drawJpg(0, 0, dial, sizeof(dial));
  tft.drawCircle(DIAL_CENTRE_X, DIAL_CENTRE_Y, NEEDLE_RADIUS-NEEDLE_LENGTH, TFT_DARKGREY);
 
  // 加载字体并创建显示刻度的精灵
  spr.loadFont(AA_FONT_LARGE);
  spr_width = spr.textWidth("777"); // 数字7在此字体中最宽
  spr.createSprite(spr_width, spr.fontHeight());
  bg_color = tft.readPixel(120, 120); // 从表盘中心获取颜色
  spr.fillSprite(bg_color);
  spr.setTextColor(TFT_WHITE, bg_color, true);
  spr.setTextDatum(MC_DATUM);
  spr.setTextPadding(spr_width);
  spr.drawNumber(0, spr_width/2, spr.fontHeight()/2);
  spr.pushSprite(DIAL_CENTRE_X - spr_width / 2, DIAL_CENTRE_Y - spr.fontHeight() / 2);
 
  // 绘制标签文字
  tft.setTextColor(TFT_WHITE, bg_color);
  tft.setTextDatum(MC_DATUM);
  tft.drawString("(degrees)", DIAL_CENTRE_X, DIAL_CENTRE_Y + 48, 2);
 
  // 在创建指针之前，定义指针在TFT上的旋转中心点
  tft.setPivot(DIAL_CENTRE_X, DIAL_CENTRE_Y);
 
  // 创建指针精灵
  createNeedle();
 
  // 将指针位置重置为0
  plotNeedle(0, 0);
 
  delay(2000);  // 延迟2秒
}
 
// 主循环
void loop() {
  uint16_t angle = random(241); // 随机生成0到240范围内的角度
 
  // 以每次40ms的增量绘制指针到随机角度
  plotNeedle(angle, 30);
 
  // 在新位置暂停2.5秒
  delay(2500);
}
 
// 创建指针精灵
void createNeedle(void)
{
  needle.setColorDepth(16);  // 设置颜色深度
  needle.createSprite(NEEDLE_WIDTH, NEEDLE_LENGTH);  // 创建指针精灵
 
  needle.fillSprite(TFT_BLACK); // 用黑色填充精灵
 
  // 定义相对于精灵左上角的指针旋转点
  uint16_t piv_x = NEEDLE_WIDTH / 2; // 精灵的旋转点x（在中间）
  uint16_t piv_y = NEEDLE_RADIUS;    // 精灵的旋转点y
  needle.setPivot(piv_x, piv_y);     // 设置旋转点
 
  // 在精灵中绘制红色指针
  needle.fillRect(0, 0, NEEDLE_WIDTH, NEEDLE_LENGTH, TFT_MAROON);
  needle.fillRect(1, 1, NEEDLE_WIDTH-2, NEEDLE_LENGTH-2, TFT_RED);
 
  // 获取旋转后边界的参数
  int16_t min_x;
  int16_t min_y;
  int16_t max_x;
  int16_t max_y;
 
  // 计算必须从TFT上抓取的最坏情况区域（45度旋转时）
  needle.getRotatedBounds(45, &min_x, &min_y, &max_x, &max_y);
 
  // 计算缓冲区大小并分配用于抓取TFT区域的缓冲区
  tft_buffer =  (uint16_t*) malloc( ((max_x - min_x) + 2) * ((max_y - min_y) + 2) * 2 );
}
 
// 将指针移动到新位置
void plotNeedle(int16_t angle, uint16_t ms_delay)
{
  static int16_t old_angle = -120; // 初始角度为-120度
 
  // 边界框参数
  static int16_t min_x;
  static int16_t min_y;
  static int16_t max_x;
  static int16_t max_y;
 
  if (angle < 0) angle = 0; // 限制角度以模拟指针停止
  if (angle > 240) angle = 240;
 
  angle -= 120; // 从-120度开始
 
  // 逐步移动指针，直到达到新角度
  while (angle != old_angle || !buffer_loaded) {
 
    if (old_angle < angle) old_angle++;
    else old_angle--;
 
    // 仅在偶数值时绘制指针以提高绘制性能
    if ( (old_angle & 1) == 0)
    {
      if (buffer_loaded) {
        // 将原始区域推回到屏幕上以擦除旧指针图形
        tft.pushRect(min_x, min_y, 1 + max_x - min_x, 1 + max_y - min_y, tft_buffer);
      }
 
      if ( needle.getRotatedBounds(old_angle, &min_x, &min_y, &max_x, &max_y) )
      {
        // 在绘制指针之前抓取该区域的副本
        tft.readRect(min_x, min_y, 1 + max_x - min_x, 1 + max_y - min_y, tft_buffer);
        buffer_loaded = true;
      }
 
      // 在新位置绘制指针，指针图像中的黑色为透明
      needle.pushRotated(old_angle, TFT_BLACK);
 
      // 在下一次更新之前延迟
      delay(ms_delay);
    }
 
    // 更新表盘中心的数字
    spr.setTextColor(TFT_WHITE, bg_color, true);
    spr.drawNumber(old_angle+120, spr_width/2, spr.fontHeight()/2);
    spr.pushSprite(120 - spr_width / 2, 120 - spr.fontHeight() / 2);
 
    // 在指针接近新位置时稍微放慢速度
    if (abs(old_angle - angle) < 10) ms_delay += ms_delay / 5;
  }
}