内容介绍

本项目使用由硬禾学堂针对“2022年寒假在家一起练”开发的“基于树莓派RP2040的嵌入式系统学习平台”，通过该平台上的ST7789屏幕以及摇杆和按键设计一款模拟鼠标的功能，并且带有人机交互页面以及参数选择功能。通过Thonny（使用MicroPython）进行编写。

1、图标绘制

本项目使用由硬禾学堂官方提供的固件库‘BreakoutColourLCD240x240库‘进行绘图，所绘图标包括“鼠标箭头”、“功能按键图标”、“灵敏度数值”、“模式选择图标”、“按键说明”，其中“功能按键图标”和“模式选择图标”分别包括“点击”、“未点击”状态和当前模式状态，从而以实现动态效果，可以给用户反馈按键状态，并且以函数形式封装，方便程序实时调用。

2、摇杆和按键

摇杆使用RP2040的外部ADC引脚pin(28)、pin(29)，并将x、y轴分别转换为0-65535的数值，本项目中，首先将ADC转换后的数值进行取整:摇杆居中时，x、y轴数值都为3，（本项目未将数值转为向量代表，而是直接使用数值代表摇杆的方向）x>3时为下移，x<3时为上移，y>3时为右移，y<3时为左移。在RP模式下通过countY、countX参数加减sensitivity来实现鼠标箭头的移动及灵敏度快慢（countY、countX为鼠标箭头的位置坐标，初始为0，sensitivity为灵敏度参数），箭头刷新方面首先判断摇杆是否移动，只有摇杆移动才会对应刷新箭头位置，摇杆没有移动则表示页面为静止状态，则无需刷新。在PC模式下，同样通过countY、countX以及sensitivity_PC灵敏度参数控制鼠标箭头的移动，同时增加摇杆轻推和重推不同状态，轻推鼠标缓慢移动，重推鼠标快速移动，可以应对不同场景的需求。（详细代码请参考附件）

RP模式下程序

'鼠标箭头显示'
def arrow_on(x,y):
    
'鼠标箭头清除'
def arrow_off(x,y):

'初始化设置'
sensitivity=5  #RP2040灵敏度设置
sensitivity_PC=2 #PC灵敏度
countX=0
countY=0

while True:
     xValue = xAxis.read_u16()
     yValue = yAxis.read_u16()
     X=xValue//10000  #取万位值
     Y=yValue//10000
     if(X!=3 or Y!=3):
         arrow_off(countY,countX)
         if(X>3):
             countX=countX+1*sensitivity   #4-6时，方向为上移，X坐标每次+2
         if(X<3):
             countX=countX-1*sensitivity   #0-2时，方向为下移，X坐标每次-2
         if(Y>3):
             countY=countY+1*sensitivity   #4-6时，方向为左移，Y坐标每次+2
         if(Y<3):
             countY=countY-1*sensitivity   #0-2时，方向为右移，Y坐标每次+2
     #设置坐标边界
         if(countX>=235):
             countX=235
         if(countY>=235):
             countY=235
         if(countX<=0):
             countX=0
         if(countY<=0):
             countY=0
     arrow_on(countY,countX)

PC模式下程序：

if(X==3 and Y==3):
            countX=0
            countY=0 
        if(X==4 or X==5):
            countX=1*sensitivity_PC
        if(X==6):
            countX=3*sensitivity_PC
        if(X==2 or X==1):
            countX=-1*sensitivity_PC
        if(X==0):
            countX=-3*sensitivity_PC   

        if(Y==4 or Y==5):
            countY=1*sensitivity_PC
        if(Y==6):
            countY=3*sensitivity_PC
        if(Y==2 or Y==1):
            countY=-1*sensitivity_PC
        if(Y==0):
            countY=-3*sensitivity_PC
        m.move(countY+countY,countX+countX)   #输出箭头位置，相对位置

按键为读取引脚电平的方式，根据原理图可以看出按键未按下为高电平状态，所以判断按键点位为低电平时则为按下。RP模式下，按键定义了B键为‘确认’，A键为‘重置’。PC模式下，按键定义了B键为‘鼠标左键’，A键为‘鼠标右键’，SELECT键为‘PC转RP模式按键’。通过箭头在指定的功能图标区按下，来达到指定的功能效果。

buttonB = Pin(5,Pin.IN, Pin.PULL_UP) #B
buttonA = Pin(6,Pin.IN, Pin.PULL_UP) #A
buttonSelect = Pin(8,Pin.IN, Pin.PULL_UP)#
while True:
    'SELECT键'
    buttonValueSelect = buttonSelect.value()
    if(buttonValueSelect!=1):
            while(buttonValueSelect!=1):
                RP_model_box_off1()
                buttonValueSelect = buttonSelect.value()
                arrow_on(countY,countX)
                if(buttonValueSelect==1):
                    arrow_off(countY,countX)
                    model=RP2040
                    break
 '判断当前模式'
    if(model==RP2040):
    buttonValueA = buttonA.value()
    buttonValueB = buttonB.value()
    if(buttonValueB!=1):
         #RP2040端参数设置
         #右侧
            if(185<=countY<=210 and 190<=countX<=215):
                while(buttonValueB!=1):
                    RP_box1_r()
                    buttonValueB=buttonB.value()
                    arrow_on(countY,countX)
                    if(buttonValueB==1):
                        arrow_off(countY,countX) 
                        display.set_pen(0,0,0)#设置黑色
                        display.rectangle(123, 190 ,50 ,50) 
                        sensitivity+=1
                        break
            #左侧
            if(45<=countY<=70 and 190<=countX<=215):
                while(buttonValueB!=1):
                    RP_box1_l()
                    buttonValueB=buttonB.value()
                    arrow_on(countY,countX)
                    if(buttonValueB==1):
                        arrow_off(countY,countX)
                        display.set_pen(0,0,0)#设置黑色
                        display.rectangle(123, 190 ,50  ,50) 
                        sensitivity-=1
                        if(sensitivity<=1):
                            sensitivity=1
                        break
                    
            #PC端参数设置
            #右侧
            if(185<=countY<=210 and 190-75<=countX<=215-75):
                while(buttonValueB!=1):
                    PC_box1_r()
                    buttonValueB=buttonB.value()
                    arrow_on(countY,countX)
                    if(buttonValueB==1):
                        arrow_off(countY,countX) 
                        display.set_pen(0,0,0)#设置黑色
                        display.rectangle(123, 190-75 ,50 ,50) 
                        sensitivity_PC+=1
                        break
            #左侧
            if(45<=countY<=70 and 190-75<=countX<=215-75):
                while(buttonValueB!=1):
                    PC_box1_l()
                    buttonValueB=buttonB.value()
                    arrow_on(countY,countX)
                    if(buttonValueB==1):
                        arrow_off(countY,countX)
                        display.set_pen(0,0,0)#设置黑色
                        display.rectangle(123, 190-75 ,50  ,50) 
                        sensitivity_PC-=1
                        if(sensitivity_PC<=1):
                            sensitivity_PC=1
                        break
            #PC_model   
            if(15<=countY<=70 and 10<=countX<=40):
                while(buttonValueB!=1):
                    PC_model_box_off1()
                    buttonValueB=buttonB.value()
                    arrow_on(countY,countX)
                    if(buttonValueB==1):
                        arrow_off(countY,countX)
                        PC_model_box_on()
                        RP_model_box_off2()
                        countX=0
                        countY=0
                        model=PC
                        break
        'A键'
        if(buttonValueA!=1):
            while(buttonValueA!=1):
                buttonValueA=buttonA.value()
                if(buttonValueA==1):
                    display.set_pen(0,0,0)#设置黑色
                    display.rectangle(123, 190-75 ,50  ,50)
                    display.rectangle(123, 190 ,50 ,50) 
                    sensitivity=5  #RP2040灵敏度设置
                    sensitivity_PC=2 #PC灵敏度
                    break
 'PC模式'
    if(model==PC):
        buttonValueA = buttonA.value()
        buttonValueB = buttonB.value()
 #'''左键定义'''
        if(buttonValueB!=1):
            m.press(True)  #按下     
        if(buttonValueB==1):
            m.release(True)  #释放
    #'''右键定义'''
        if(buttonValueA!=1):
            m.press(0x02)  #按下
        if(buttonValueA==1):
            m.release(0x02)  #释放

3、设计流程

首先，单独建立函数绘制所需要的所有图标，包括箭头图标，不同状态的功能按键图标，方便后续程序直接调用，将所有绘制的初始状态图标放在初始化程序中。其次是图标的刷新，在箭头移动过程中只能固定刷新黑色或者其他一种颜色背景，因此箭头移动会导致途中其他图标会被覆盖，所以当箭头移动或者是按键按下后都需要刷新图标。在主函数中，程序会判断当前模式状态（PC\RP），然后对应执行不同模式下的功能，检测摇杆或按键是否移动或按下，若没有，则页面不刷新，可以大幅减少刷新频率。

4、菜单界面

RP240屏幕上呈现有完整功能的菜单界面，包括屏幕左上方的‘模式选择菜单’、右侧的‘按键功能介绍’以及下方的‘PC模式下鼠标灵敏度参数设置’和‘RP模式下箭头灵敏度参数设置’。

其中所有可点击的功能图标都带有点击反馈动态效果，可以反馈给用户是否按下。

5、遇到的问题及后续改进

本项目虽然简单易实现，但是想要做到非常流畅的刷新，还是需要一定的努力。目前本项目所遇到的一个问题是在RP模式下，箭头移动是刷新较慢，导致在不为黑色背景下出现残影，在寻找问题后发现是由于在制作初期，没有使用缓冲区画图的方式，所有图标直接绘制到屏幕上，导致绘图量大，刷新不及时出现的问题，还有就是无法直接获取指定坐标像素的颜色，导致箭头刷新只能使用黑色或其他一种颜色，无法动态刷新对应背景的颜色。针对以上发现问题，本人在努力改进中，完成后会及时更新改进后的项目。