本帖最后由 lingzhiLab 于 2025-4-28 11:57 编辑
一、项目概述本文介绍如何使用ESP32微控制器驱动ST7789 TFT液晶屏和XPT2046触摸芯片，通过LVGL图形库实现主题切换功能，并开发一个实用的触摸屏示波器应用。项目包含两大核心功能：
- LVGL多主题切换：支持8种不同风格的UI主题
- 示波器功能：
模拟/数字信号采集、触摸控制面板、光标测量系统、自动频率检测
二、硬件准备| 组件 | 型号 | 说明 | | 主控 | 零知ESP32 | 双核240MHz处理器 | | 屏幕 | ST7789 2.4寸 | 240×320分辨率 | | 触摸芯片 | XPT2046 | 电阻式触摸控制器 | | 接线 | SPI | 使用硬件SPI接口 |
接线图
三、环境搭建
1. 安装库
lv_arduino v3.0.1
TFT_eSPI
XPT2046_Touchscreen
2. TFT_eSPI配置（User_Setup.h）：
#define ST7789_DRIVER // Full configuration option, define additional parameters below for this display
#define TFT_WIDTH 240 // ST7789 240 x 240
#define TFT_HEIGHT 320 // ST7789 240 x 320
#define TFT_MISO 19
#define TFT_MOSI 23
#define TFT_SCLK 18
#define TFT_CS 15 Chip select control pin
#define TFT_DC 2 Data Command control pin
#define TFT_RST 4 Reset pin (could connect to RST pin)
四、核心代码解析4.1 LVGL主题设置// 主题初始化
void setup() {
lv_test_theme(); // 默认主题
// 可选主题：
// lv_test_theme_1(lv_theme_night_init(210, NULL));
// lv_test_theme_1(lv_theme_material_init(210, NULL));
}
// 显示驱动回调
void my_disp_flush(lv_disp_drv_t *disp, const lv_area_t *area, lv_color_t *color_p) {
tft.setAddrWindow(area->x1, area->y1, area->x2, area->y2);
for(int y=area->y1; y<=area->y2; y++){
for(int x=area->x1; x<=area->x2; x++){
tft.writeColor(color_p->full, 1);
color_p++;
}
}
lv_disp_flush_ready(disp);
}
4.2 触摸驱动（带消抖）
bool my_touchpad_read(lv_indev_drv_t *indev, lv_indev_data_t *data) {
static lv_coord_t last_x = 0, last_y = 0;
bool is_touched = ts.touched();
if(is_touched){
TS_Point p = ts.getPoint();
// 坐标转换与校准
last_x = map(p.x, cal_x_min, cal_x_max, 0, 320);
last_y = map(p.y, cal_y_max, cal_y_min, 0, 240);
// 滑动检测
if(abs(last_x - prev_x) >5 || abs(last_y - prev_y) >5){
is_sliding = true;
}
// 消抖处理
if(!is_sliding && (millis()-last_touch_time)>CLICK_DEBOUNCE_MS){
last_touch_time = millis();
}
}
data->point.x = last_x;
data->point.y = last_y;
return false;
}
4.3 简易示波器核心逻辑
波形采样：
void takeSample() {
if(!digitalMode){ // 模拟模式
uint16_t raw = analogRead(ADC_PIN);
samplesBuffer[sampleIndex] = raw * amplitudeScale;
}else{ // 数字模式
bool state = digitalRead(DIGITAL_PIN);
samplesBuffer[sampleIndex] = state ? 4095 : 0;
}
sampleIndex = (sampleIndex+1) % MAX_SAMPLES;
}
波形绘制：
void updateWaveform() {
waveSprite.fillSprite(BG_COLOR);
// 绘制网格
for(int x=0; x<GRAPH_WIDTH; x+=32){
waveSprite.drawFastVLine(x,0,GRAPH_HEIGHT,GRID_COLOR);
}
// 绘制波形
for(int i=0; i<visibleSamples; i++){
uint16_t y = map(samplesBuffer[i],0,4095,GRAPH_HEIGHT,0);
waveSprite.drawPixel(i*2, y, WAVE_COLOR);
}
// 绘制光标
if(cursorMode){
waveSprite.drawFastVLine(cursor1Pos,0,GRAPH_HEIGHT,CURSOR1_COLOR);
waveSprite.drawFastVLine(cursor2Pos,0,GRAPH_HEIGHT,CURSOR2_COLOR);
}
waveSprite.pushSprite(0, GRAPH_TOP);
}
五、触摸控制面板实现
void create_ui(){
// 创建选项卡式控制面板
lv_obj_t *tabview = lv_tabview_create(rightPanel, NULL);
lv_obj_t *timeTab = lv_tabview_add_tab(tabview, "时基");
// 时基选择滚轮
lv_obj_t *timebaseRoller = lv_roller_create(timeTab);
lv_roller_set_options(timebaseRoller, "0.5ms\n1.0ms\n2.0ms", LV_ROLLER_MODE_NORMAL);
// 幅度控制滑块
lv_obj_t *ampSlider = lv_slider_create(ampTab);
lv_slider_set_range(ampSlider, 0, 400);
// 模式切换开关
modeSwitch = lv_switch_create(controlPanel);
lv_obj_set_event_cb(modeSwitch, mode_switch_event_cb);
}
六、性能优化技巧
- 双缓冲机制：使用TFT_eSPI的Sprite功能减少闪烁
- 异步采样：在loop()中分离采样和显示逻辑
- 动态刷新：根据时基自动调整刷新率
- 内存管理：
static lv_color_t buf[LV_HOR_RES_MAX * 10]; // LVGL缓冲区
TFT_eSprite waveSprite = TFT_eSprite(&tft); // 波形缓冲
七、实测效果7.1 LVGL不同主题切换
演示视频：
7.2示波器触控界面效果
演示视频：
| 参数 | 性能指标 | | 最大采样率 | 20KSPS | | 电压范围 | 0-3.3V | | 时基范围 | 0.5-25ms/div | | 触控响应 | <50ms |
八、常见问题解决触摸校准异常
修改cal_x_min/max和cal_y_min/max值
使用校准例程获取实际参数
LVGL内存不足
// 修改lv_conf.h配置
#define LV_MEM_SIZE (48*1024)
#define LV_DISP_DEF_REFR_PERIOD 30
完整代码获取：
Github仓库
https://github.com/Leeri1y/esp32-st7789
或者
百度网盘
https://pan.baidu.com/s/19TVS2PBJpYqExxsannnH3w?pwd=epyd
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附录：关键函数速查表函数功能调用示例
lv_btn_create()创建按钮lv_obj_t * btn = lv_btn_create(parent, NULL);
lv_sw_get_state()获取开关状态bool state = lv_sw_get_state(sw);
lv_roller_set_options()设置滚轮选项lv_roller_set_options(roller, "1\n2\n3", true);
waveSprite.pushSprite()刷新显示waveSprite.pushSprite(0, 0);
ts.touched()检测触摸if(ts.touched()) { ... }
✅ 动手实践建议
先运行基础显示示例验证硬件连接
逐步添加功能模块（先显示后触摸）
使用串口监视器调试输出
保存不同版本的代码备份
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