【FireBeetle 2 ESP32-C5】自制甲醛监测系统- Makelog(造物记)

【FireBeetle 2 ESP32-C5】自制甲醛监测系统

本文介绍了 FireBeetle 2 ESP32-C5 开发套件结合 WiFi 网络、 MQTT和达特WZ-S-T甲醛传感器，实现物联网温湿度计的项目设计。

前言

今年孩子上小学，因为新学校原因，搬入了新装修的新房，虽然新房只是简单装修，也晾了5个月，但是始终对新房的甲醛耿耿于怀。甲醛溶于水，长期存在于板材中的胶和其他装修材料中。简单的说只要是使用现代化装修就不可能没有甲醛。国家标准甲醛释放量应小于0.08。

说个题外话，要想避免甲醛释放量超标，必须从两个方便解决问题，一是从根本装修上说，使用环保板材（ENF）级别以上，其他装修材料也要使用少释放的材料，同时减少屋内柜子的设计密度（全封边）。二是因为甲醛都是慢慢释放的，一定要晾够充足的时间（一般为半年以上），同时在入住后要做好通风，注意是持续的通风，避免长时间关门关窗造成甲醛堆积，影响身体健康。

一：项目设计

制作传感器是作为甲醛监测使用，主要是两点1.不断采集甲醛数据，并实时显示在屏幕中。2.可通过WiFi进行上报，最终通过采集到数据（24小时）进行数据分析。3.采用电池系统供电，方便放到各种地点进行测试。4.最终实现扩展到手机APP实现实时查看或在集成在智能家居系统（HA）中。

二：硬件设计

要实现以上功能，需要的硬件有核心ESP32-C5开发板套装（带WiFi），甲醛传感器，液晶显示屏，18650电池1节进行供电。具体硬件列表如下：

硬件名称	规格型号	价格	备注
开发板	ESP32-C5	60
甲醛传感器	DART WZ-S	80
显示屏	1.3寸LCD	18.8
电池	18650电池1节	10
合计		170

除了开发板，其他硬件已经达到了100元以上，自制并不便宜。

三：软件设计

开发板后端我选择了thonny开发，我在开发板中刷入了minipython固件，采用python语言进行开发板开发。甲醛传感器供电为3.3-5v，默认为主动上传模式，每隔1秒发送一次浓度值，具体格式如下

使用传感器前，必须通过串口测试工具，确定甲醛传感器正常后再连接开发板。具体为使用编程器或其他串口工具连接对应传感器的VCC、GND、TX接口，注意不要接错。TX连接到编程器的RX端口，连接成功后，可看到每隔1秒获得一条格式数据。

确认正常后，接入到开发板的UART接口，我接入了12接口，只接入TX进行通信。

接入传感器后，我们开始接显示屏，显示屏使用SPI接口，需要接5根传输线和2根电源线来实现，我这里使用了23 24 15 2 26分别对应SCL SDA RES DC BLK,同时连接开发板上的3.3v和GND到显示屏的VCC,GND给显示屏供电。因为ESP32-C5强大的扩展版和接口，不需要单线复用，只需要单独连接就可以了。

显示屏我使用了1.3寸LCD，具体参数如下

首先使用LED测试代码进行显示器测试，测试没问题后，在开发板放入字库和驱动（ST7789.PY,VGA2_BLOD_16*32.PY）,字库文件没有中文字体，好在我们也不需要。

代码在最后

四：MQTT服务器搭建和MQTT订阅设计

MQTT是智能家居普遍使用的通信协议，使用订阅模式的发送方式，当设备上线时（连接WiFi采集数据后），对指定订阅频道进行发送。

4.1 MQTT服务器配置

MQTT服务器搭建在NAS上，我是使用群晖系统，首先在套件中心下载mosquitto套件，默认MQTT服务器是没有用户名和密码的。套件需要首先进行配置，使用ssh连接到群晖或其他工具连接，例如winscp，需要使用管理员权限，打开/var/packages/mosquito/var下，打开mosquitto.conf文件，编辑其中listener 1883 127.0.0.1行，修改为0.0.0.0，把监听端口从本机变为全网络。

修改后，可发现1883端口已经可以正常局域网连接。使用MQTTX客户端进行测试，发现连接正常。

4.2 MQTT订阅设置

MQTT服务器依赖于订阅频道，修改开发板代码订阅和MQTTX订阅一致，即可进行推送，修改开发板推送格式，采用JSON格式进行推送。修改代码为30秒上传1次采集数据，避免因大量推送数据导致业务瘫痪。

4.3 MYSQL数据库制作与数据采集

我使用的是MySQL数据库，具体安装我这里不做描述。新建了MQTT库，MQTT表，以进行数据采集。使用python制作一个非常简单的采集脚本，我因为Linux不太熟练这里采用了Windows脚本，在群晖中使用vmm虚拟机部署一个Windows服务器，在服务器上运行脚本，因为都是内网，所以运行很流畅。需要注意的是，MQTT服务器不允许同一ID在多处连接，所以要给程序指定唯一的客户端ID。

4.4 图形分析界面制作

写入数据库中的数据已经完成，下一步就是分析检测数据，我使用豆包随便生成了一个图表软件，可以把数据库中的数据转换为图表，具体界面如下：

因自用的因素，数据库之类的都写成了硬编码，通过1天的测试，基本软件可以正常使用。

第五步：进行外壳设计

使用建模软件对外壳进行设计并使用3D打印机进行打印，因时间有限，有待后续开发。

通过以上即可得到一个自用的，高端的，符合实际需求的甲醛传感器，萌萌的屋子24小时监测结果如下。

同时我购入了一台汉王霾表进行同步测试，对结果进行分析：

在关窗户情况下甲醛浓度明显升高，从18：00至07：00，萌萌屋子的甲醛浓度从0.01升高到了0.03，我在送完孩子8：00开窗户到12点，甲醛浓度下降非常迅速，12：00开始午休（关窗户）浓度又进行升高，14：00开窗户送孩子上学，浓度下降。

最终得出2条结论

一、开窗通风对释放甲醛至关重要，起着决定性作用。

二、空气净化器对净化甲醛有一定作用，但是绝对不能替代通风，只能作为关窗时的必要手段。
同时购买了汉王霾表，汉王的测试结果明显高一点，但是不超过0.01，作为对照组，测试甲醛传感器基本一致。

本项目圆满结束，最终代码如下：

ST7789PY.PY vga2_bold_16x32.py 最后是主代码

代码

"""
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This file incorporates work covered by the following copyright and
permission notice and is licensed under the same terms:
The MIT License (MIT)
Copyright (c) 2019 Ivan Belokobylskiy
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in the Software without restriction, including without limitation the rights
to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
furnished to do so, subject to the following conditions:
The above copyright notice and this permission notice shall be included in
all copies or substantial portions of the Software.
THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE
AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN
THE SOFTWARE.
The driver is based on devbis' st7789py_mpy module from
https://github.com/devbis/st7789py_mpy.
This driver adds support for:
- 320x240, 240x240 and 135x240 pixel displays
- Display rotation
- Hardware based scrolling
- Drawing text using 8 and 16 bit wide bitmap fonts with heights that are
  multiples of 8.  Included are 12 bitmap fonts derived from classic pc
  BIOS text mode fonts.
- Drawing text using converted TrueType fonts.
- Drawing converted bitmaps
"""
 
import time
from micropython import const
import ustruct as struct
 
# commands
ST7789_NOP = const(0x00)
ST7789_SWRESET = const(0x01)
ST7789_RDDID = const(0x04)
ST7789_RDDST = const(0x09)
 
ST7789_SLPIN = const(0x10)
ST7789_SLPOUT = const(0x11)
ST7789_PTLON = const(0x12)
ST7789_NORON = const(0x13)
 
ST7789_INVOFF = const(0x20)
ST7789_INVON = const(0x21)
ST7789_DISPOFF = const(0x28)
ST7789_DISPON = const(0x29)
ST7789_CASET = const(0x2A)
ST7789_RASET = const(0x2B)
ST7789_RAMWR = const(0x2C)
ST7789_RAMRD = const(0x2E)
 
ST7789_PTLAR = const(0x30)
ST7789_VSCRDEF = const(0x33)
ST7789_COLMOD = const(0x3A)
ST7789_MADCTL = const(0x36)
ST7789_VSCSAD = const(0x37)
 
ST7789_MADCTL_MY = const(0x80)
ST7789_MADCTL_MX = const(0x40)
ST7789_MADCTL_MV = const(0x20)
ST7789_MADCTL_ML = const(0x10)
ST7789_MADCTL_BGR = const(0x08)
ST7789_MADCTL_MH = const(0x04)
ST7789_MADCTL_RGB = const(0x00)
 
ST7789_RDID1 = const(0xDA)
ST7789_RDID2 = const(0xDB)
ST7789_RDID3 = const(0xDC)
ST7789_RDID4 = const(0xDD)
 
COLOR_MODE_65K = const(0x50)
COLOR_MODE_262K = const(0x60)
COLOR_MODE_12BIT = const(0x03)
COLOR_MODE_16BIT = const(0x05)
COLOR_MODE_18BIT = const(0x06)
COLOR_MODE_16M = const(0x07)
 
# Color definitions
BLACK = const(0x0000)
BLUE = const(0x001F)
RED = const(0xF800)
GREEN = const(0x07E0)
CYAN = const(0x07FF)
MAGENTA = const(0xF81F)
YELLOW = const(0xFFE0)
WHITE = const(0xFFFF)
 
_ENCODE_PIXEL = ">H"
_ENCODE_POS = ">HH"
_DECODE_PIXEL = ">BBB"
 
_BUFFER_SIZE = const(256)
 
_BIT7 = const(0x80)
_BIT6 = const(0x40)
_BIT5 = const(0x20)
_BIT4 = const(0x10)
_BIT3 = const(0x08)
_BIT2 = const(0x04)
_BIT1 = const(0x02)
_BIT0 = const(0x01)
 
# Rotation tables (width, height, xstart, ystart)[rotation % 4]
 
WIDTH_320 = [(240, 320,  0,  0),
             (320, 240,  0,  0),
             (240, 320,  0,  0),
             (320, 240,  0,  0)]
 
WIDTH_240 = [(240, 240,  0,  0),
             (240, 240,  0,  0),
             (240, 240,  0, 80),
             (240, 240, 80,  0)]
 
WIDTH_135 = [(135, 240, 52, 40),
             (240, 135, 40, 53),
             (135, 240, 53, 40),
             (240, 135, 40, 52)]
 
# MADCTL ROTATIONS[rotation % 4]
ROTATIONS = [0x00, 0x60, 0xc0, 0xa0]
 
 
def color565(red, green=0, blue=0):
    """
    Convert red, green and blue values (0-255) into a 16-bit 565 encoding.
    """
    try:
        red, green, blue = red  # see if the first var is a tuple/list
    except TypeError:
        pass
    return (red & 0xf8) << 8 | (green & 0xfc) << 3 | blue >> 3
 
 
def _encode_pos(x, y):
    """Encode a postion into bytes."""
    return struct.pack(_ENCODE_POS, x, y)
 
 
def _encode_pixel(color):
    """Encode a pixel color into bytes."""
    return struct.pack(_ENCODE_PIXEL, color)
 
 
class ST7789():
    """
    ST7789 driver class
    Args:
        spi (spi): spi object **Required**
        width (int): display width **Required**
        height (int): display height **Required**
        reset (pin): reset pin
        dc (pin): dc pin **Required**
        cs (pin): cs pin
        backlight(pin): backlight pin
        rotation (int): display rotation
            - 0-Portrait
            - 1-Landscape
            - 2-Inverted Portrait
            - 3-Inverted Landscape
    """
    def __init__(self, spi, width, height, reset=None, dc=None,
                 cs=None, backlight=None, rotation=0):
        """
        Initialize display.
        """
        if height != 240 or width not in [320, 240, 135]:
            raise ValueError(
                "Unsupported display. 320x240, 240x240 and 135x240 are supported."
            )
 
        if dc is None:
            raise ValueError("dc pin is required.")
 
        self._display_width = self.width = width
        self._display_height = self.height = height
        self.xstart = 0
        self.ystart = 0
        self.spi = spi
        self.reset = reset
        self.dc = dc
        self.cs = cs
        self.backlight = backlight
        self._rotation = rotation % 4
 
        self.hard_reset()
        self.soft_reset()
        self.sleep_mode(False)
 
        self._set_color_mode(COLOR_MODE_65K | COLOR_MODE_16BIT)
        time.sleep_ms(50)
        self.rotation(self._rotation)
        self.inversion_mode(True)
        time.sleep_ms(10)
        self._write(ST7789_NORON)
        time.sleep_ms(10)
        if backlight is not None:
            backlight.value(1)
        self.fill(0)
        self._write(ST7789_DISPON)
        time.sleep_ms(500)
 
    def _write(self, command=None, data=None):
        """SPI write to the device: commands and data."""
        if self.cs:
            self.cs.off()
 
        if command is not None:
            self.dc.off()
            self.spi.write(bytes([command]))
        if data is not None:
            self.dc.on()
            self.spi.write(data)
            if self.cs:
                self.cs.on()
 
    def hard_reset(self):
        """
        Hard reset display.
        """
        if self.cs:
            self.cs.off()
        if self.reset:
            self.reset.on()
        time.sleep_ms(50)
        if self.reset:
            self.reset.off()
        time.sleep_ms(50)
        if self.reset:
            self.reset.on()
        time.sleep_ms(150)
        if self.cs:
            self.cs.on()
 
    def soft_reset(self):
        """
        Soft reset display.
        """
        self._write(ST7789_SWRESET)
        time.sleep_ms(150)
 
    def sleep_mode(self, value):
        """
        Enable or disable display sleep mode.
        Args:
            value (bool): if True enable sleep mode. if False disable sleep
            mode
        """
        if value:
            self._write(ST7789_SLPIN)
        else:
            self._write(ST7789_SLPOUT)
 
    def inversion_mode(self, value):
        """
        Enable or disable display inversion mode.
        Args:
            value (bool): if True enable inversion mode. if False disable
            inversion mode
        """
        if value:
            self._write(ST7789_INVON)
        else:
            self._write(ST7789_INVOFF)
 
    def _set_color_mode(self, mode):
        """
        Set display color mode.
        Args:
            mode (int): color mode
                COLOR_MODE_65K, COLOR_MODE_262K, COLOR_MODE_12BIT,
                COLOR_MODE_16BIT, COLOR_MODE_18BIT, COLOR_MODE_16M
        """
        self._write(ST7789_COLMOD, bytes([mode & 0x77]))
 
    def rotation(self, rotation):
        """
        Set display rotation.
        Args:
            rotation (int):
                - 0-Portrait
                - 1-Landscape
                - 2-Inverted Portrait
                - 3-Inverted Landscape
        """
 
        rotation %= 4
        self._rotation = rotation
        madctl = ROTATIONS[rotation]
 
        if self._display_width == 320:
            table = WIDTH_320
        elif self._display_width == 240:
            table = WIDTH_240
        elif self._display_width == 135:
            table = WIDTH_135
        else:
            raise ValueError(
                "Unsupported display. 320x240, 240x240 and 135x240 are supported."
            )
 
        self.width, self.height, self.xstart, self.ystart = table[rotation]
        self._write(ST7789_MADCTL, bytes([madctl]))
 
    def _set_columns(self, start, end):
        """
        Send CASET (column address set) command to display.
        Args:
            start (int): column start address
            end (int): column end address
        """
        if start <= end <= self.width:
            self._write(ST7789_CASET, _encode_pos(
                start+self.xstart, end + self.xstart))
 
    def _set_rows(self, start, end):
        """
        Send RASET (row address set) command to display.
        Args:
            start (int): row start address
            end (int): row end address
       """
        if start <= end <= self.height:
            self._write(ST7789_RASET, _encode_pos(
                start+self.ystart, end+self.ystart))
 
    def _set_window(self, x0, y0, x1, y1):
        """
        Set window to column and row address.
        Args:
            x0 (int): column start address
            y0 (int): row start address
            x1 (int): column end address
            y1 (int): row end address
        """
        self._set_columns(x0, x1)
        self._set_rows(y0, y1)
        self._write(ST7789_RAMWR)
 
    def vline(self, x, y, length, color):
        """
        Draw vertical line at the given location and color.
        Args:
            x (int): x coordinate
            Y (int): y coordinate
            length (int): length of line
            color (int): 565 encoded color
        """
        self.fill_rect(x, y, 1, length, color)
 
    def hline(self, x, y, length, color):
        """
        Draw horizontal line at the given location and color.
        Args:
            x (int): x coordinate
            Y (int): y coordinate
            length (int): length of line
            color (int): 565 encoded color
        """
        self.fill_rect(x, y, length, 1, color)
 
    def pixel(self, x, y, color):
        """
        Draw a pixel at the given location and color.
        Args:
            x (int): x coordinate
            Y (int): y coordinate
            color (int): 565 encoded color
        """
        self._set_window(x, y, x, y)
        self._write(None, _encode_pixel(color))
 
    def blit_buffer(self, buffer, x, y, width, height):
        """
        Copy buffer to display at the given location.
        Args:
            buffer (bytes): Data to copy to display
            x (int): Top left corner x coordinate
            Y (int): Top left corner y coordinate
            width (int): Width
            height (int): Height
        """
        self._set_window(x, y, x + width - 1, y + height - 1)
        self._write(None, buffer)
 
    def rect(self, x, y, w, h, color):
        """
        Draw a rectangle at the given location, size and color.
        Args:
            x (int): Top left corner x coordinate
            y (int): Top left corner y coordinate
            width (int): Width in pixels
            height (int): Height in pixels
            color (int): 565 encoded color
        """
        self.hline(x, y, w, color)
        self.vline(x, y, h, color)
        self.vline(x + w - 1, y, h, color)
        self.hline(x, y + h - 1, w, color)
 
    def fill_rect(self, x, y, width, height, color):
        """
        Draw a rectangle at the given location, size and filled with color.
        Args:
            x (int): Top left corner x coordinate
            y (int): Top left corner y coordinate
            width (int): Width in pixels
            height (int): Height in pixels
            color (int): 565 encoded color
        """
        self._set_window(x, y, x + width - 1, y + height - 1)
        chunks, rest = divmod(width * height, _BUFFER_SIZE)
        pixel = _encode_pixel(color)
        self.dc.on()
        if chunks:
            data = pixel * _BUFFER_SIZE
            for _ in range(chunks):
                self._write(None, data)
        if rest:
            self._write(None, pixel * rest)
 
    def fill(self, color):
        """
        Fill the entire FrameBuffer with the specified color.
        Args:
            color (int): 565 encoded color
        """
        self.fill_rect(0, 0, self.width, self.height, color)
 
    def line(self, x0, y0, x1, y1, color):
        """
        Draw a single pixel wide line starting at x0, y0 and ending at x1, y1.
        Args:
            x0 (int): Start point x coordinate
            y0 (int): Start point y coordinate
            x1 (int): End point x coordinate
            y1 (int): End point y coordinate
            color (int): 565 encoded color
        """
        steep = abs(y1 - y0) > abs(x1 - x0)
        if steep:
            x0, y0 = y0, x0
            x1, y1 = y1, x1
        if x0 > x1:
            x0, x1 = x1, x0
            y0, y1 = y1, y0
        dx = x1 - x0
        dy = abs(y1 - y0)
        err = dx // 2
        ystep = 1 if y0 < y1 else -1
        while x0 <= x1:
            if steep:
                self.pixel(y0, x0, color)
            else:
                self.pixel(x0, y0, color)
            err -= dy
            if err < 0:
                y0 += ystep
                err += dx
            x0 += 1
 
    def vscrdef(self, tfa, vsa, bfa):
        """
        Set Vertical Scrolling Definition.
        To scroll a 135x240 display these values should be 40, 240, 40.
        There are 40 lines above the display that are not shown followed by
        240 lines that are shown followed by 40 more lines that are not shown.
        You could write to these areas off display and scroll them into view by
        changing the TFA, VSA and BFA values.
        Args:
            tfa (int): Top Fixed Area
            vsa (int): Vertical Scrolling Area
            bfa (int): Bottom Fixed Area
        """
        struct.pack(">HHH", tfa, vsa, bfa)
        self._write(ST7789_VSCRDEF, struct.pack(">HHH", tfa, vsa, bfa))
 
    def vscsad(self, vssa):
        """
        Set Vertical Scroll Start Address of RAM.
        Defines which line in the Frame Memory will be written as the first
        line after the last line of the Top Fixed Area on the display
        Example:
            for line in range(40, 280, 1):
                tft.vscsad(line)
                utime.sleep(0.01)
        Args:
            vssa (int): Vertical Scrolling Start Address
        """
        self._write(ST7789_VSCSAD, struct.pack(">H", vssa))
 
    def _text8(self, font, text, x0, y0, color=WHITE, background=BLACK):
        """
        Internal method to write characters with width of 8 and
        heights of 8 or 16.
        Args:
            font (module): font module to use
            text (str): text to write
            x0 (int): column to start drawing at
            y0 (int): row to start drawing at
            color (int): 565 encoded color to use for characters
            background (int): 565 encoded color to use for background
        """
        for char in text:
            ch = ord(char)
            if (font.FIRST <= ch < font.LAST
                    and x0+font.WIDTH <= self.width
                    and y0+font.HEIGHT <= self.height):
 
                if font.HEIGHT == 8:
                    passes = 1
                    size = 8
                    each = 0
                else:
                    passes = 2
                    size = 16
                    each = 8
 
                for line in range(passes):
                    idx = (ch-font.FIRST)*size+(each*line)
                    buffer = struct.pack(
                        '>64H',
                        color if font.FONT[idx] & _BIT7 else background,
                        color if font.FONT[idx] & _BIT6 else background,
                        color if font.FONT[idx] & _BIT5 else background,
                        color if font.FONT[idx] & _BIT4 else background,
                        color if font.FONT[idx] & _BIT3 else background,
                        color if font.FONT[idx] & _BIT2 else background,
                        color if font.FONT[idx] & _BIT1 else background,
                        color if font.FONT[idx] & _BIT0 else background,
                        color if font.FONT[idx+1] & _BIT7 else background,
                        color if font.FONT[idx+1] & _BIT6 else background,
                        color if font.FONT[idx+1] & _BIT5 else background,
                        color if font.FONT[idx+1] & _BIT4 else background,
                        color if font.FONT[idx+1] & _BIT3 else background,
                        color if font.FONT[idx+1] & _BIT2 else background,
                        color if font.FONT[idx+1] & _BIT1 else background,
                        color if font.FONT[idx+1] & _BIT0 else background,
                        color if font.FONT[idx+2] & _BIT7 else background,
                        color if font.FONT[idx+2] & _BIT6 else background,
                        color if font.FONT[idx+2] & _BIT5 else background,
                        color if font.FONT[idx+2] & _BIT4 else background,
                        color if font.FONT[idx+2] & _BIT3 else background,
                        color if font.FONT[idx+2] & _BIT2 else background,
                        color if font.FONT[idx+2] & _BIT1 else background,
                        color if font.FONT[idx+2] & _BIT0 else background,
                        color if font.FONT[idx+3] & _BIT7 else background,
                        color if font.FONT[idx+3] & _BIT6 else background,
                        color if font.FONT[idx+3] & _BIT5 else background,
                        color if font.FONT[idx+3] & _BIT4 else background,
                        color if font.FONT[idx+3] & _BIT3 else background,
                        color if font.FONT[idx+3] & _BIT2 else background,
                        color if font.FONT[idx+3] & _BIT1 else background,
                        color if font.FONT[idx+3] & _BIT0 else background,
                        color if font.FONT[idx+4] & _BIT7 else background,
                        color if font.FONT[idx+4] & _BIT6 else background,
                        color if font.FONT[idx+4] & _BIT5 else background,
                        color if font.FONT[idx+4] & _BIT4 else background,
                        color if font.FONT[idx+4] & _BIT3 else background,
                        color if font.FONT[idx+4] & _BIT2 else background,
                        color if font.FONT[idx+4] & _BIT1 else background,
                        color if font.FONT[idx+4] & _BIT0 else background,
                        color if font.FONT[idx+5] & _BIT7 else background,
                        color if font.FONT[idx+5] & _BIT6 else background,
                        color if font.FONT[idx+5] & _BIT5 else background,
                        color if font.FONT[idx+5] & _BIT4 else background,
                        color if font.FONT[idx+5] & _BIT3 else background,
                        color if font.FONT[idx+5] & _BIT2 else background,
                        color if font.FONT[idx+5] & _BIT1 else background,
                        color if font.FONT[idx+5] & _BIT0 else background,
                        color if font.FONT[idx+6] & _BIT7 else background,
                        color if font.FONT[idx+6] & _BIT6 else background,
                        color if font.FONT[idx+6] & _BIT5 else background,
                        color if font.FONT[idx+6] & _BIT4 else background,
                        color if font.FONT[idx+6] & _BIT3 else background,
                        color if font.FONT[idx+6] & _BIT2 else background,
                        color if font.FONT[idx+6] & _BIT1 else background,
                        color if font.FONT[idx+6] & _BIT0 else background,
                        color if font.FONT[idx+7] & _BIT7 else background,
                        color if font.FONT[idx+7] & _BIT6 else background,
                        color if font.FONT[idx+7] & _BIT5 else background,
                        color if font.FONT[idx+7] & _BIT4 else background,
                        color if font.FONT[idx+7] & _BIT3 else background,
                        color if font.FONT[idx+7] & _BIT2 else background,
                        color if font.FONT[idx+7] & _BIT1 else background,
                        color if font.FONT[idx+7] & _BIT0 else background
                    )
                    self.blit_buffer(buffer, x0, y0+8*line, 8, 8)
 
                x0 += 8
 
    def _text16(self, font, text, x0, y0, color=WHITE, background=BLACK):
        """
        Internal method to draw characters with width of 16 and heights of 16
        or 32.
        Args:
            font (module): font module to use
            text (str): text to write
            x0 (int): column to start drawing at
            y0 (int): row to start drawing at
            color (int): 565 encoded color to use for characters
            background (int): 565 encoded color to use for background
        """
        for char in text:
            ch = ord(char)
            if (font.FIRST <= ch < font.LAST
                    and x0+font.WIDTH <= self.width
                    and y0+font.HEIGHT <= self.height):
 
                each = 16
                if font.HEIGHT == 16:
                    passes = 2
                    size = 32
                else:
                    passes = 4
                    size = 64
 
                for line in range(passes):
                    idx = (ch-font.FIRST)*size+(each*line)
                    buffer = struct.pack(
                        '>128H',
                        color if font.FONT[idx] & _BIT7 else background,
                        color if font.FONT[idx] & _BIT6 else background,
                        color if font.FONT[idx] & _BIT5 else background,
                        color if font.FONT[idx] & _BIT4 else background,
                        color if font.FONT[idx] & _BIT3 else background,
                        color if font.FONT[idx] & _BIT2 else background,
                        color if font.FONT[idx] & _BIT1 else background,
                        color if font.FONT[idx] & _BIT0 else background,
                        color if font.FONT[idx+1] & _BIT7 else background,
                        color if font.FONT[idx+1] & _BIT6 else background,
                        color if font.FONT[idx+1] & _BIT5 else background,
                        color if font.FONT[idx+1] & _BIT4 else background,
                        color if font.FONT[idx+1] & _BIT3 else background,
                        color if font.FONT[idx+1] & _BIT2 else background,
                        color if font.FONT[idx+1] & _BIT1 else background,
                        color if font.FONT[idx+1] & _BIT0 else background,
                        color if font.FONT[idx+2] & _BIT7 else background,
                        color if font.FONT[idx+2] & _BIT6 else background,
                        color if font.FONT[idx+2] & _BIT5 else background,
                        color if font.FONT[idx+2] & _BIT4 else background,
                        color if font.FONT[idx+2] & _BIT3 else background,
                        color if font.FONT[idx+2] & _BIT2 else background,
                        color if font.FONT[idx+2] & _BIT1 else background,
                        color if font.FONT[idx+2] & _BIT0 else background,
                        color if font.FONT[idx+3] & _BIT7 else background,
                        color if font.FONT[idx+3] & _BIT6 else background,
                        color if font.FONT[idx+3] & _BIT5 else background,
                        color if font.FONT[idx+3] & _BIT4 else background,
                        color if font.FONT[idx+3] & _BIT3 else background,
                        color if font.FONT[idx+3] & _BIT2 else background,
                        color if font.FONT[idx+3] & _BIT1 else background,
                        color if font.FONT[idx+3] & _BIT0 else background,
                        color if font.FONT[idx+4] & _BIT7 else background,
                        color if font.FONT[idx+4] & _BIT6 else background,
                        color if font.FONT[idx+4] & _BIT5 else background,
                        color if font.FONT[idx+4] & _BIT4 else background,
                        color if font.FONT[idx+4] & _BIT3 else background,
                        color if font.FONT[idx+4] & _BIT2 else background,
                        color if font.FONT[idx+4] & _BIT1 else background,
                        color if font.FONT[idx+4] & _BIT0 else background,
                        color if font.FONT[idx+5] & _BIT7 else background,
                        color if font.FONT[idx+5] & _BIT6 else background,
                        color if font.FONT[idx+5] & _BIT5 else background,
                        color if font.FONT[idx+5] & _BIT4 else background,
                        color if font.FONT[idx+5] & _BIT3 else background,
                        color if font.FONT[idx+5] & _BIT2 else background,
                        color if font.FONT[idx+5] & _BIT1 else background,
                        color if font.FONT[idx+5] & _BIT0 else background,
                        color if font.FONT[idx+6] & _BIT7 else background,
                        color if font.FONT[idx+6] & _BIT6 else background,
                        color if font.FONT[idx+6] & _BIT5 else background,
                        color if font.FONT[idx+6] & _BIT4 else background,
                        color if font.FONT[idx+6] & _BIT3 else background,
                        color if font.FONT[idx+6] & _BIT2 else background,
                        color if font.FONT[idx+6] & _BIT1 else background,
                        color if font.FONT[idx+6] & _BIT0 else background,
                        color if font.FONT[idx+7] & _BIT7 else background,
                        color if font.FONT[idx+7] & _BIT6 else background,
                        color if font.FONT[idx+7] & _BIT5 else background,
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                        color if font.FONT[idx+12] & _BIT2 else background,
                        color if font.FONT[idx+12] & _BIT1 else background,
                        color if font.FONT[idx+12] & _BIT0 else background,
                        color if font.FONT[idx+13] & _BIT7 else background,
                        color if font.FONT[idx+13] & _BIT6 else background,
                        color if font.FONT[idx+13] & _BIT5 else background,
                        color if font.FONT[idx+13] & _BIT4 else background,
                        color if font.FONT[idx+13] & _BIT3 else background,
                        color if font.FONT[idx+13] & _BIT2 else background,
                        color if font.FONT[idx+13] & _BIT1 else background,
                        color if font.FONT[idx+13] & _BIT0 else background,
                        color if font.FONT[idx+14] & _BIT7 else background,
                        color if font.FONT[idx+14] & _BIT6 else background,
                        color if font.FONT[idx+14] & _BIT5 else background,
                        color if font.FONT[idx+14] & _BIT4 else background,
                        color if font.FONT[idx+14] & _BIT3 else background,
                        color if font.FONT[idx+14] & _BIT2 else background,
                        color if font.FONT[idx+14] & _BIT1 else background,
                        color if font.FONT[idx+14] & _BIT0 else background,
                        color if font.FONT[idx+15] & _BIT7 else background,
                        color if font.FONT[idx+15] & _BIT6 else background,
                        color if font.FONT[idx+15] & _BIT5 else background,
                        color if font.FONT[idx+15] & _BIT4 else background,
                        color if font.FONT[idx+15] & _BIT3 else background,
                        color if font.FONT[idx+15] & _BIT2 else background,
                        color if font.FONT[idx+15] & _BIT1 else background,
                        color if font.FONT[idx+15] & _BIT0 else background
                    )
                    self.blit_buffer(buffer, x0, y0+8*line, 16, 8)
            x0 += font.WIDTH
 
    def text(self, font, text, x0, y0, color=WHITE, background=BLACK):
        """
        Draw text on display in specified font and colors. 8 and 16 bit wide
        fonts are supported.
        Args:
            font (module): font module to use.
            text (str): text to write
            x0 (int): column to start drawing at
            y0 (int): row to start drawing at
            color (int): 565 encoded color to use for characters
            background (int): 565 encoded color to use for background
        """
        if font.WIDTH == 8:
            self._text8(font, text, x0, y0, color, background)
        else:
            self._text16(font, text, x0, y0, color, background)
 
    def bitmap(self, bitmap, x, y, index=0):
        """
        Draw a bitmap on display at the specified column and row
        Args:
            bitmap (bitmap_module): The module containing the bitmap to draw
            x (int): column to start drawing at
            y (int): row to start drawing at
            index (int): Optional index of bitmap to draw from multiple bitmap
                module
        """
        bitmap_size = bitmap.HEIGHT * bitmap.WIDTH
        buffer_len = bitmap_size * 2
        buffer = bytearray(buffer_len)
        bs_bit = bitmap.BPP * bitmap_size * index if index > 0 else 0
 
        for i in range(0, buffer_len, 2):
            color_index = 0
            for _ in range(bitmap.BPP):
                color_index <<= 1
                color_index |= (bitmap.BITMAP[bs_bit // 8]
                                & 1 << (7 - (bs_bit % 8))) > 0
                bs_bit += 1
 
            color = bitmap.PALETTE[color_index]
            buffer[i] = color & 0xff00 >> 8
            buffer[i + 1] = color_index & 0xff
 
        to_col = x + bitmap.WIDTH - 1
        to_row = y + bitmap.HEIGHT - 1
        if self.width > to_col and self.height > to_row:
            self._set_window(x, y, to_col, to_row)
            self._write(None, buffer)
 
    # @micropython.native
    def write(self, font, string, x, y, fg=WHITE, bg=BLACK):
        """
        Write a string using a converted true-type font on the display starting
        at the specified column and row
        Args:
            font (font): The module containing the converted true-type font
            s (string): The string to write
            x (int): column to start writing
            y (int): row to start writing
            fg (int): foreground color, optional, defaults to WHITE
            bg (int): background color, optional, defaults to BLACK
        """
        buffer_len = font.HEIGHT * font.MAX_WIDTH * 2
        buffer = bytearray(buffer_len)
        fg_hi = (fg & 0xff00) >> 8
        fg_lo = fg & 0xff
 
        bg_hi = (bg & 0xff00) >> 8
        bg_lo = bg & 0xff
 
        for character in string:
            try:
                char_index = font.MAP.index(character)
                offset = char_index * font.OFFSET_WIDTH
                bs_bit = font.OFFSETS[offset]
                if font.OFFSET_WIDTH > 1:
                    bs_bit = (bs_bit << 8) + font.OFFSETS[offset + 1]
 
                if font.OFFSET_WIDTH > 2:
                    bs_bit = (bs_bit << 8) + font.OFFSETS[offset + 2]
 
                char_width = font.WIDTHS[char_index]
                buffer_needed = char_width * font.HEIGHT * 2
 
                for i in range(0, buffer_needed, 2):
                    if font.BITMAPS[bs_bit // 8] & 1 << (7 - (bs_bit % 8)) > 0:
                        buffer[i] = fg_hi
                        buffer[i + 1] = fg_lo
                    else:
                        buffer[i] = bg_hi
                        buffer[i + 1] = bg_lo
 
                    bs_bit += 1
 
                to_col = x + char_width - 1
                to_row = y + font.HEIGHT - 1
                if self.width > to_col and self.height > to_row:
                    self._set_window(x, y, to_col, to_row)
                    self._write(None, buffer[:buffer_needed])
 
                x += char_width
 
            except ValueError:
                pass
 
    def write_width(self, font, string):
        """
        Returns the width in pixels of the string if it was written with the
        specified font
        Args:
            font (font): The module containing the converted true-type font
            string (string): The string to measure
        """
        width = 0
        for character in string:
            try:
                char_index = font.MAP.index(character)
                width += font.WIDTHS[char_index]
 
            except ValueError:
                pass
 
        return width

代码

WIDTH = 16
HEIGHT = 32
FIRST = 0
LAST = 255
_FONT = \
b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'\
b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x3f\xfc\x3f\xfc\x60\x06\x60\x06\xc0\x03\xc0\x03\xcc\x33\xcc\x33\xc0\x03\xc0\x03\xc0\x03\xc0\x03\xcf\xf3\xcf\xf3\xc3\xc3\xc3\xc3\xc0\x03\xc0\x03\x60\x06\x60\x06\x3f\xfc\x3f\xfc\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'\
b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x3f\xfc\x3f\xfc\x7f\xfe\x7f\xfe\xff\xff\xff\xff\xf3\xcf\xf3\xcf\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xf0\x0f\xf0\x0f\xfc\x3f\xfc\x3f\xff\xff\xff\xff\x7f\xfe\x7f\xfe\x3f\xfc\x3f\xfc\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'\
b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x1e\x78\x1e\x78\x3f\xfc\x3f\xfc\x7f\xfe\x7f\xfe\x7f\xfe\x7f\xfe\x7f\xfe\x7f\xfe\x3f\xfc\x3f\xfc\x1f\xf8\x1f\xf8\x07\xe0\x07\xe0\x01\x80\x01\x80\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'\
b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x01\x80\x01\x80\x03\xc0\x03\xc0\x07\xe0\x07\xe0\x0f\xf0\x0f\xf0\x1f\xf8\x1f\xf8\x0f\xf0\x0f\xf0\x07\xe0\x07\xe0\x03\xc0\x03\xc0\x01\x80\x01\x80\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'\
b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x03\xc0\x03\xc0\x07\xe0\x07\xe0\x07\xe0\x07\xe0\x3c\x3c\x3c\x3c\x7c\x3e\x7c\x3e\x7c\x3e\x7c\x3e\x3c\x3c\x3c\x3c\x03\xc0\x03\xc0\x03\xc0\x03\xc0\x03\xc0\x03\xc0\x0f\xf0\x0f\xf0\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'\
b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x03\xc0\x03\xc0\x0f\xf0\x0f\xf0\x3f\xfc\x3f\xfc\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\x3f\xfc\x3f\xfc\x03\xc0\x03\xc0\x03\xc0\x03\xc0\x03\xc0\x03\xc0\x0f\xf0\x0f\xf0\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'\
b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x03\xc0\x03\xc0\x0f\xf0\x0f\xf0\x0f\xf0\x0f\xf0\x03\xc0\x03\xc0\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'\
b'\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xfc\x3f\xfc\x3f\xf0\x0f\xf0\x0f\xf0\x0f\xf0\x0f\xfc\x3f\xfc\x3f\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff'\
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b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x3f\xfe\x3f\xfe\x3c\x1e\x3c\x1e\x3c\x1e\x3c\x1e\x3c\x00\x3c\x00\x3c\x00\x3c\x00\x3c\x00\x3c\x00\x3c\x00\x3c\x00\x3c\x00\x3c\x00\x3c\x00\x3c\x00\x3c\x00\x3c\x00\x3c\x00\x3c\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'\
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b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x3f\xfe\x3f\xfe\x3c\x1e\x3c\x1e\x3c\x00\x3c\x00\x0f\x00\x0f\x00\x03\xc0\x03\xc0\x00\xf0\x00\xf0\x03\xc0\x03\xc0\x0f\x00\x0f\x00\x3c\x00\x3c\x00\x3c\x1e\x3c\x1e\x3f\xfe\x3f\xfe\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'\
b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x07\xfe\x07\xfe\x1e\x78\x1e\x78\x3c\x78\x3c\x78\x3c\x78\x3c\x78\x3c\x78\x3c\x78\x1e\xf0\x1e\xf0\x07\xc0\x07\xc0\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'\
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b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x3f\xfc\x3f\xfc\xf3\xcf\xf3\xcf\xf3\xcf\xf3\xcf\x3f\xfc\x3f\xfc\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'\
b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x1c\x00\x1c\x00\x38\x00\x38\x0f\xf0\x0f\xf0\x3c\xfc\x3c\xfc\x79\xde\x79\xde\x7b\x9e\x7b\x9e\x3f\x3c\x3f\x3c\x0f\xf0\x0f\xf0\x1c\x00\x1c\x00\x38\x00\x38\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'\
b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x03\xf0\x03\xf0\x0f\x00\x0f\x00\x3c\x00\x3c\x00\x3c\x00\x3c\x00\x3c\x00\x3c\x00\x3f\xf0\x3f\xf0\x3c\x00\x3c\x00\x3c\x00\x3c\x00\x3c\x00\x3c\x00\x0f\x00\x0f\x00\x03\xf0\x03\xf0\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'\
b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x07\xf0\x07\xf0\x1e\x3c\x1e\x3c\x3c\x1e\x3c\x1e\x3c\x1e\x3c\x1e\x3c\x1e\x3c\x1e\x3c\x1e\x3c\x1e\x3c\x1e\x3c\x1e\x3c\x1e\x3c\x1e\x3c\x1e\x3c\x1e\x3c\x1e\x3c\x1e\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'\
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b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x03\xc0\x03\xc0\x03\xc0\x03\xc0\x03\xc0\x03\xc0\x7f\xfe\x7f\xfe\x03\xc0\x03\xc0\x03\xc0\x03\xc0\x03\xc0\x03\xc0\x00\x00\x00\x00\x7f\xfe\x7f\xfe\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'\
b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x0f\x00\x0f\x00\x03\xc0\x03\xc0\x00\xf0\x00\xf0\x00\x3c\x00\x3c\x00\xf0\x00\xf0\x03\xc0\x03\xc0\x0f\x00\x0f\x00\x00\x00\x00\x00\x3f\xfc\x3f\xfc\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'\
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b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x0f\xcf\x0f\xcf\x3c\xfc\x3c\xfc\x00\x00\x00\x00\x0f\xcf\x0f\xcf\x3c\xfc\x3c\xfc\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'\
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b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x03\xc0\x03\xc0\x03\xc0\x03\xc0\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'\
b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x03\xc0\x03\xc0\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'\
b'\x00\x00\x00\x00\x00\xff\x00\xff\x00\xf0\x00\xf0\x00\xf0\x00\xf0\x00\xf0\x00\xf0\x00\xf0\x00\xf0\x00\xf0\x00\xf0\x00\xf0\x00\xf0\xfc\xf0\xfc\xf0\x3c\xf0\x3c\xf0\x0f\xf0\x0f\xf0\x03\xf0\x03\xf0\x00\xf0\x00\xf0\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'\
b'\x00\x00\x00\x00\xf3\xc0\xf3\xc0\x3c\xf0\x3c\xf0\x3c\xf0\x3c\xf0\x3c\xf0\x3c\xf0\x3c\xf0\x3c\xf0\x3c\xf0\x3c\xf0\x3c\xf0\x3c\xf0\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'\
b'\x00\x00\x00\x00\x3f\x00\x3f\x00\xf3\xc0\xf3\xc0\x03\xc0\x03\xc0\x0f\x00\x0f\x00\x3c\x00\x3c\x00\xf0\xc0\xf0\xc0\xff\xc0\xff\xc0\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'\
b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x0f\xfc\x0f\xfc\x0f\xfc\x0f\xfc\x0f\xfc\x0f\xfc\x0f\xfc\x0f\xfc\x0f\xfc\x0f\xfc\x0f\xfc\x0f\xfc\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'\
b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'
 
FONT = memoryview(_FONT)

代码

from machine import Pin, SoftSPI, UART, RTC
import time
import network
import st7789py as st7789
import vga2_bold_16x32 as font

try:
    from umqtt.simple import MQTTClient
except ImportError:
    print("umqtt.simple not available")

try:
    import ujson as json
except ImportError:
    import json

# ==================== 1. 配置参数 ====================
WIFI_SSID = ""
WIFI_PASSWORD = ""

MQTT_BROKER = "192.168.10.5"
MQTT_PORT = 1883
MQTT_TOPIC = b"sensor/formaldehyde"
MQTT_CLIENT_ID = "esp32_formaldehyde"

FRAME_LENGTH = 14
CONC_REFRESH_INTERVAL = 5      # 屏幕刷新间隔（秒）
MQTT_UPLOAD_INTERVAL = 30      # MQTT 上传间隔（秒）
NTP_TIMEOUT = 30  # NTP同步超时时间（秒）

# ==================== 2. 硬件初始化 ====================
SCREEN_SPI = SoftSPI(baudrate=40000000, polarity=1, phase=0,
                     sck=Pin(23), mosi=Pin(24), miso=Pin(25))
SCREEN_RESET = Pin(15, Pin.OUT)
SCREEN_DC = Pin(2, Pin.OUT)
SCREEN_CS = Pin(4, Pin.OUT)
SCREEN_BACKLIGHT = Pin(26, Pin.OUT)

SENSOR_UART = UART(1, baudrate=9603, rx=12) # 修正 baudrate
SENSOR_UART.init(bits=8, parity=None, stop=1)

# 颜色定义
BLACK = st7789.color565(0, 0, 0)
WHITE = st7789.color565(255, 255, 255)
GREEN = st7789.color565(0, 255, 0)
YELLOW = st7789.color565(255, 255, 0)
RED = st7789.color565(255, 0, 0)

# 全局状态变量
last_minute = -1
last_concentration = None
last_displayed_conc = None
last_conc_color = None
last_conc_refresh_time = 0
last_mqtt_upload_time = 0

# ====== 网络与MQTT状态记录 ======
wifi_connected = False
mqtt_client = None
mqtt_connected = False
last_wifi_status = None
last_mqtt_status = None
last_mqtt_success_time_str = None

# ====== NTP 同步状态 ======
ntp_synced = False
last_ntp_sync_attempt = 0

# ==================== 3. 工具函数 ====================
def find_bytearray(data, target):
    for i in range(len(data)):
        if data[i] == target:
            return i
    return -1

def format_local_time_hhmm(t):
    """将 time.time() 转为北京时间 'HH:MM'"""
    lt = time.localtime(t + 8 * 3600)  # UTC+8
    return f"{lt[3]:02d}:{lt[4]:02d}"

# ==================== 4. 传感器解析 ====================
def checksum_get(frame):
    checksum = sum(frame[1:13])
    return ((~checksum) + 1) & 0xFF

def parse_formaldehyde(frame):
    if frame[1] != 0x17:
        return None
    conc_ppb = (frame[4] << 8) | frame[5]
    conc_mg = round(conc_ppb * 0.00123, 3)
    return conc_mg

def read_formaldehyde():
    global last_concentration
    sensor_buffer = bytearray()
    if SENSOR_UART.any():
        new_data = SENSOR_UART.read()
        if isinstance(new_data, bytes):
            sensor_buffer.extend(new_data)
            if len(sensor_buffer) > 200:
                sensor_buffer = sensor_buffer[-200:]

    while len(sensor_buffer) >= FRAME_LENGTH:
        frame_start = find_bytearray(sensor_buffer, 255)
        if frame_start == -1:
            sensor_buffer = bytearray()
            break
        if len(sensor_buffer) - frame_start < FRAME_LENGTH:
            sensor_buffer = sensor_buffer[frame_start:]
            break

        frame = sensor_buffer[frame_start:frame_start + FRAME_LENGTH]
        calc_checksum = checksum_get(frame)
        if frame[13] == calc_checksum:
            conc = parse_formaldehyde(frame)
            if conc is not None:
                last_concentration = conc
        sensor_buffer = sensor_buffer[frame_start + FRAME_LENGTH:]

# ==================== 5. WiFi & MQTT & NTP ====================
def connect_wifi():
    global wifi_connected, ntp_synced
    wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
    wlan.active(True)
    if not wlan.isconnected():
        print(f"Connecting to WiFi: {WIFI_SSID}")
        wlan.connect(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD)
        timeout = 15
        while not wlan.isconnected() and timeout > 0:
            time.sleep(1)
            timeout -= 1
    wifi_connected = wlan.isconnected()
    print(f"WiFi connected: {wifi_connected}")
    
    if wifi_connected:
        # 尝试同步NTP时间
        sync_ntp_time()
    else:
        ntp_synced = False # 如果WiFi断开，时间同步状态也应失效
    return wifi_connected

def sync_ntp_time():
    global ntp_synced, last_ntp_sync_attempt
    current_time = time.time()
    # 避免过于频繁的NTP请求
    if current_time - last_ntp_sync_attempt < 60:
        return
    last_ntp_sync_attempt = current_time

    try:
        import ntptime
        ntptime.settime() # 这会将网络时间同步到RTC
        ntp_synced = True
        print("NTP time synchronized successfully")
    except Exception as e:
        print(f"NTP sync failed: {e}")
        ntp_synced = False

def connect_mqtt():
    global mqtt_client, mqtt_connected
    if not wifi_connected: # 确保只有在WiFi连接时才尝试MQTT
        print("Cannot connect MQTT: WiFi not connected")
        mqtt_connected = False
        return
    try:
        mqtt_client = MQTTClient(MQTT_CLIENT_ID, MQTT_BROKER, port=MQTT_PORT)
        mqtt_client.connect()
        mqtt_connected = True
        print("MQTT connected")
    except Exception as e:
        print(f"MQTT connect failed: {e}")
        mqtt_connected = False

def publish_mqtt(conc):
    global mqtt_client, mqtt_connected, last_mqtt_upload_time
    # 检查MQTT连接和数据有效性
    if not mqtt_connected or conc is None:
        return
    try:
        # 格式1：完整JSON格式（包含浓度和时间戳）
        current_time = time.time()
        lt = time.localtime(current_time + 8 * 3600)  # UTC+8 北京时间
        timestamp_str = f"{lt[0]}-{lt[1]:02d}-{lt[2]:02d} {lt[3]:02d}:{lt[4]:02d}:{lt[5]:02d}"
        
        data = {
            "concentration": round(conc, 3),
            "timestamp": timestamp_str
        }
        payload = json.dumps(data)
        
        mqtt_client.publish(MQTT_TOPIC, payload)
        last_mqtt_upload_time = current_time  # 记录成功时间戳
        local_time_str = format_local_time_hhmm(last_mqtt_upload_time)
        print(f"MQTT published: {payload}, at {local_time_str}")
    except Exception as e:
        print(f"MQTT publish failed: {e}")
        # 如果发布失败，尝试断开连接标志，以便下次循环重连
        mqtt_connected = False

def check_and_reconnect_network():
    global wifi_connected, mqtt_connected, ntp_synced
    wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
    current_wifi = wlan.isconnected()
    
    # 检查WiFi连接状态变化
    if current_wifi != wifi_connected:
        wifi_connected = current_wifi
        if wifi_connected:
            print("WiFi reconnected")
            # WiFi重新连接后，同步时间并尝试MQTT连接
            sync_ntp_time()
            connect_mqtt()
        else:
            print("WiFi disconnected")
            # WiFi断开时，MQTT也必须断开
            mqtt_connected = False
            ntp_synced = False # 时间同步也失效

    # 检查MQTT连接状态，如果WiFi连接但MQTT未连接，则尝试重连
    if wifi_connected and not mqtt_connected:
        print("Attempting MQTT reconnect...")
        connect_mqtt()

# ==================== 6. 屏幕显示 ====================
def init_screen():
    tft = st7789.ST7789(
        SCREEN_SPI, width=240, height=240,
        reset=SCREEN_RESET, dc=SCREEN_DC, cs=SCREEN_CS,
        backlight=SCREEN_BACKLIGHT, rotation=0
    )
    SCREEN_BACKLIGHT.value(1)
    tft.fill(BLACK)
    tft.text(font, "甲醛在线监测", 20, 10, WHITE, BLACK)  # Y=10
    tft.text(font, "D", 20, 50, WHITE, BLACK)       # Y=50
    tft.text(font, "T", 20, 80, WHITE, BLACK)       # Y=80
    tft.text(font, "WiFi", 20, 110, WHITE, BLACK)     # Y=110
    tft.text(font, "MQTT", 20, 140, WHITE, BLACK)     # Y=140
    tft.text(font, "mg/m³", 160, 200, WHITE, BLACK)   # Y=200
    return tft

def update_display(tft):
    """
    统一刷新屏幕：日期、时间、WiFi状态、MQTT状态、甲醛浓度
    此函数每 CONC_REFRESH_INTERVAL 秒调用一次
    """
    global last_concentration, last_conc_color, last_conc_refresh_time, last_displayed_conc
    global wifi_connected, mqtt_connected, last_wifi_status, last_mqtt_status, last_mqtt_success_time_str
    global last_minute, ntp_synced
    
    current_time = time.time()
    if current_time - last_conc_refresh_time < CONC_REFRESH_INTERVAL:
        return

    need_refresh = False

    # --- 1. 更新时间（日期和时间） ---
    # 只有在NTP同步成功后才显示真实时间
    if ntp_synced:
        current_time_struct = time.localtime(current_time + 8 * 3600)  # 加8小时偏移
        current_minute = current_time_struct[4]
        current_date_str = f"{current_time_struct[0]}-{current_time_struct[1]:02d}-{current_time_struct[2]:02d}"
        current_time_str = f"{current_time_struct[3]:02d}:{current_time_struct[4]:02d}"
        
        if current_minute != last_minute:
            # 刷新日期 (Y=50)
            tft.text(font, "           ", 80, 50, BLACK, BLACK)  # 清除旧日期
            tft.text(font, current_date_str, 70, 50, WHITE, BLACK)
            
            # 刷新时间 (Y=80)
            tft.text(font, "      ", 80, 80, BLACK, BLACK)  # 清除旧时间
            tft.text(font, current_time_str, 70, 80, WHITE, BLACK)
            
            last_minute = current_minute
            need_refresh = True
    else:
        # NTP未同步时，显示提示信息
        if last_minute != -2: # 使用一个特殊值标记NTP未同步状态
            tft.text(font, "           ", 80, 50, BLACK, BLACK)  # 清除旧日期
            tft.text(font, "NTP Sync...", 80, 50, YELLOW, BLACK) # 显示同步中
            tft.text(font, "           ", 80, 80, BLACK, BLACK)  # 清除旧时间
            tft.text(font, "---:--", 80, 80, YELLOW, BLACK) # 显示无效时间
            last_minute = -2
            need_refresh = True


    # --- 2. 更新 WiFi 状态 ---
    wifi_status = "OK" if wifi_connected else "FAIL"
    if wifi_status != last_wifi_status:
        last_wifi_status = wifi_status
        need_refresh = True

    # --- 3. 更新 MQTT 状态 ---
    mqtt_status = "OK" if mqtt_connected else "FAIL"
    mqtt_time_str = None
    if mqtt_connected and last_mqtt_upload_time > 0:
        mqtt_time_str = format_local_time_hhmm(last_mqtt_upload_time)
    
    if mqtt_status != last_mqtt_status or mqtt_time_str != last_mqtt_success_time_str:
        last_mqtt_status = mqtt_status
        last_mqtt_success_time_str = mqtt_time_str
        need_refresh = True

    # --- 4. 更新甲醛浓度 ---
    if last_concentration is None:
        conc_str = "无效"
        conc_color = YELLOW
        current_display_conc = None
    else:
        if last_concentration <= 0.1:
            conc_color = GREEN
        elif last_concentration <= 0.3:
            conc_color = YELLOW
        else:
            conc_color = RED
        conc_str = f"{last_concentration:.3f}"
        current_display_conc = last_concentration

    if last_displayed_conc != current_display_conc or last_conc_color != conc_color:
        need_refresh = True

    # --- 5. 执行屏幕刷新 ---
    if need_refresh:
        # 清除旧的 WiFi 状态值 (Y=110)
        tft.text(font, "      ", 100, 110, BLACK, BLACK)
        # 显示新的 WiFi 状态 (Y=110)
        wifi_color = GREEN if wifi_status == "OK" else RED
        tft.text(font, wifi_status, 100, 110, wifi_color, BLACK)

        # 清除旧的 MQTT 状态值 (Y=140)
        tft.text(font, "           ", 100, 140, BLACK, BLACK)
        # 显示新的 MQTT 状态 (Y=140)
        mqtt_color = GREEN if mqtt_status == "OK" else RED
        if mqtt_status == "OK" and mqtt_time_str:
            mqtt_display_str = f"OK({mqtt_time_str})"
        else:
            mqtt_display_str = "FAIL"
        tft.text(font, mqtt_display_str, 100, 140, mqtt_color, BLACK)

        # 清除旧的甲醛浓度值 (Y=200)
        tft.text(font, "       ", 30, 200, BLACK, BLACK)
        # 显示新的甲醛浓度值 (Y=200)
        tft.text(font, conc_str, 30, 200, conc_color, BLACK)

        # 更新记录
        last_displayed_conc = current_display_conc
        last_conc_color = conc_color

    last_conc_refresh_time = current_time

# ==================== 7. 主程序 ====================
def main():
    global last_conc_refresh_time, last_mqtt_upload_time
    print("=" * 40)
    print("达特WZ-S甲醛监测仪（MQTT+状态显示版）")
    print("=" * 40)

    tft = init_screen()
    
    # 首次连接
    connect_wifi()
    if wifi_connected:
        connect_mqtt()

    last_conc_refresh_time = time.time()
    last_mqtt_upload_time = time.time()

    while True:
        read_formaldehyde()
        update_display(tft)
        check_and_reconnect_network()

        current_time = time.time()
        # 只有在WiFi连接、MQTT连接、甲醛数据有效、且时间已同步的情况下才推送MQTT
        if wifi_connected and mqtt_connected and last_concentration is not None and ntp_synced:
            if current_time - last_mqtt_upload_time >= MQTT_UPLOAD_INTERVAL:
                publish_mqtt(last_concentration)
                # last_mqtt_upload_time 在 publish_mqtt 中更新
        # 如果时间未同步，强制尝试同步
        elif not ntp_synced:
             connect_wifi() # 如果WiFi断了，这会尝试重连并同步时间
             # 如果WiFi好了但时间没同步，这也会触发sync_ntp_time

        time.sleep(1)

if __name__ == "__main__":
    main()

【FireBeetle 2 ESP32-C5】自制甲醛监测系统 中等

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