【物联网初探】- 02 - ESP32 利用 SPI 连通 TFT 彩屏 (Arduino IDE)

文章目录[隐藏]

1. 硬件配置
2. 接线
- 2.1 SPI 接口简介
- 2.2 TFT SPI 与 ESP GPIO 连接
3. TFT_eSPI 库驱动屏幕

1. 硬件配置

1.1 ESP32

本篇中的 ESP32 仍然是上一篇的板子。

1.1 TFT 彩屏

本篇使用的 TFT 屏幕也是在某宝上买的，显示屏的型号是 ILI9488 尺寸是 3.5寸480*320。
如果是想配合 ESP32 一起玩，建议去搜搜 ESP32 搭配 TFT 的组合进行购买，某宝上有很多集成度很高的，不用自己接线，如果单买屏幕自己连 ESP32，记得买带转接板的屏幕，能够直接用杜邦线连 SPI 接口。

1.2 TFT 彩屏上的触摸屏

该屏幕有带触摸和不带触摸的，观察了大部分带触摸的，是在屏幕上贴一块同样大小的触摸屏，并把线接在一起，触摸屏可能是类似 XPT2046 的产品。下图是该彩屏的背面，可以看到左侧，触摸屏的接线端子（ T_IRQ、T_DO、T_DIN、T_CS、T_CLK）是跟 TFT 的接线端子（ LED 至 VCC ）并排在一起的。

2. 接线

2.1 SPI 接口简介

SPI（Serial Peripheral Interface）是串行外设接口的缩写，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，这四根线分别是：
- MISO– Master Input Slave Output**，**主设备数据输入，从设备数据输出，也称 SDO。
- MOSI– Master Output Slave Input，主设备数据输出，从设备数据输入，也称 SDI。
- SCLK– Serial Clock，时钟信号，由主设备产生，也有板子上标为 SCK。
- CS – Chip Select，从设备使能信号，由主设备控制。
除了上述主要的 4 根线，TFT屏幕还有其他管脚标识及含义如下，参考这个文档TFT User Manual
- LED - 该引脚用于控制背光的强度，如果不是由模拟电压控制，将此引脚连接到 3.3V 会将显示器设置为全亮度。。
- DC - Data/Command select，DC 线低电平时，接受命令； DC 线高电平，接受数据。
- RESET - 用于重置，也有板子标为 RST。
- VCC - 5V/3.3V 供电
- GND - 接地

2.2 TFT SPI 与 ESP GPIO 连接

网上各类博客的接线图五花八门，板子也不尽相同，这里我总结一个基本原则如下。

接线原则：SPI 管脚名称 - 接 - GPIO 号，举例，如果你确定 SPI 中的 SCK 管脚应该接 ESP 32 上的 GPIO = 18，那么不论你的 ESP32 板子上面是怎么标的号，只要从原理图上找到 GPIO 为 18 的管脚并与 TFT 屏幕的 SCK 管脚用导线连起来就对了。

这里分享一个接线对应关系如下表所示：

TFT 9488 显示触摸屏 SPI 管脚（从上至下）	ESP 32 GPIO 管脚
`T_IRQ` 【触屏相关】	空
`T_DO` 【触屏相关】	19 `单独接`
`T_DIN` 【触屏相关】	23 `与显示屏 SDI 并联，同样接 23`
`T_CS` 【触屏相关】	21 `单独接`
`T_CLK`【触屏相关】	18 `与显示屏 SCK 并联，同样接 18`
`SDO(MISO)` 【显示屏相关】	空着 `注意这里 SDO 空着`
`LED` 【显示屏相关】	可接 3v3
`SCK` 【显示屏相关】	18
`SDI(MOSI)` 【显示屏相关】	23
`DC` 【显示屏相关】	2
`RESET` 【显示屏相关】	4
`CS` 【显示屏相关】	15
`GND` 【显示屏相关】	GND
`VCC` 【显示屏相关】	3v3/V5 均可

特别注意，接下来我们将使用 TFT_eSPI 这个 Arduino 库来驱动屏幕，为了避免触摸屏与显示屏的冲突，这里将显示屏的 SDO 空着，只接触摸屏的 T_DO 即可，参考了这位博主ESP32连接ILI9488触摸屏触摸功能无法使用问题。
上表中有需要并联的线，有些博客介绍了直接驱动触摸屏的方法，利用了触摸屏的 Arduino 库（例如 TFT Touch Shield），然后需要单独定义触摸屏的针脚号，而 TFT_eSPI 库中直接能够驱动触摸屏，前提是把触摸屏的相关线和显示屏并在一起，仅需要单独接 T_CS 这一根即可。

3. TFT_eSPI 库驱动屏幕

TFT_eSPI 是在 Ardunio 中编写 ESP32 驱动 TFT 屏幕最广泛使用的库，方便入门。

3.1 Arduino 中安装 TFT_eSPI

仍然是在 Tools - Manage Libraries 中打开库管理器，然后搜索 TFT_eSPI 找到 Bodmer 作者的进行安装。github - TFT_eSPI

安装后就可以在 File - Examples 中看到 TFT_eSPI 相关的例程了，那么在测试例子之前，还有一些配置工作要做。

3.2 TFT_eSPI 配置文件

已安装好库后，一般在 ubuntu 你的 arduino 安装路径下会有一个 libraries 文件夹，打开它就能看到 TFT_eSPI 这个文件夹。
进入后，打开 User_Setup.h 这个头文件，我们需要针对我们的屏幕和管脚进行一些配置定义。

需要修改的主要有，显示屏型号、尺寸、管脚与ESP的GPIO对应关系、字体、SPI参数这几项，分享一个我的配置如下，删去了大部分注释。

#define ILI9488_DRIVER
#define TFT_WIDTH  320
#define TFT_HEIGHT 480

// The hardware SPI can be mapped to any pins
#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)
#define TOUCH_CS 21

// Section 3. Define the fonts that are to be used here
#define LOAD_GLCD   // Font 1. Original Adafruit 8 pixel font needs ~1820 bytes in FLASH
#define LOAD_FONT2  // Font 2. Small 16 pixel high font, needs ~3534 bytes in FLASH, 96 characters
#define LOAD_FONT4  // Font 4. Medium 26 pixel high font, needs ~5848 bytes in FLASH, 96 characters
#define LOAD_FONT6  // Font 6. Large 48 pixel font, needs ~2666 bytes in FLASH, only characters 1234567890:-.apm
#define LOAD_FONT7  // Font 7. 7 segment 48 pixel font, needs ~2438 bytes in FLASH, only characters 1234567890:-.
#define LOAD_FONT8  // Font 8. Large 75 pixel font needs ~3256 bytes in FLASH, only characters 1234567890:-.
//#define LOAD_FONT8N // Font 8. Alternative to Font 8 above, slightly narrower, so 3 digits fit a 160 pixel TFT
#define LOAD_GFXFF  // FreeFonts. Include access to the 48 Adafruit_GFX free fonts FF1 to FF48 and custom fonts

#define SMOOTH_FONT

// Section 4. Other options
#define SPI_FREQUENCY  27000000
#define SPI_READ_FREQUENCY  20000000
#define SPI_TOUCH_FREQUENCY  2500000

#define USE_HSPI_PORT //这条重要

这里简要说明一下:
- Section 3 的字体和Section 4的Other options保持了默认没有动；
- 最后一句 USE_HSPI_PORT 打开了注释，参考了这个博主LittleVGL踩坑指南03：Arduino下显示和触摸驱动配置(TFT_eSPI)；
- 最上面三句就是按照你的屏幕来选择，我是 9488，480x320，所以我选择这些参数；
- 中间的接线定义完全跟 2.2 节中的表格一致，注意这里需要把 TOUCH_CS 打开注释并设置 GPIO 号。
- 上述修改完成后，保存 User_Setup.h 文件即可，配置就结束了。