一、项目介绍
本项目利用ESP32-S3-BOX-Lite开发板制作一个电子书浏览器，能够在线获取电子书，在屏幕上显示，通过按键进行翻页。
二、硬件简介
ESP32-S3-BOX-Lite 是目前对应的 AIoT 应用开发板，采用的是ESP32-S3核心微控制器，支持Wi-Fi + Bluetooth 5 (LE) SoC。该开发板配备一块 2.4 寸 LCD 显示屏、双麦克风、一个扬声器、两个用于硬件拓展的 Pmod™ 兼容接口、结合三个独立按键，可构建多样的 HMI 人机交互应用。其系统架构如图2所示。
图1
图2 系统框图
三、设计思路
本次我完成的是任务三：“使用板卡的屏幕和联网功能，实现一个在线电子书浏览器，从网络上获取文本并显示在屏幕上，通过按键翻页”。
1、屏幕显示功能的实现
使用Arduino IDE进行编程，采用LovyanGFX图形库驱动ST7789屏幕。LovyanGFX是一个用于微控制器的图形库，它基于Adafruit_GFX库，为开发者提供了在嵌入式系统上绘制图形和文本的功能。LovyanGFX支持许多常见的图形操作，如绘制线条、矩形、圆形和位图，还可以选择不同的字体和颜色来显示文本。
2、按键翻页功能的实现
如图3所示，位于ESP32-S3-BOX-Lite前面板底部中间有3个按键，图中标为“4. Button”，使用最左边的按键作为向前翻页，使用最右边的按键作为向后翻页。
图3 外部功能接口及按键
如图4所示，根据原理图可知，这3个按键连接到了GPIO1。通过analogRead()函数读取ADC按键的模拟值，判断按下了哪个按键。
图 4 按键原理图
arduino c，通过串口打印analogRead()的值，测得这2个按键的模拟量值分别在3017和983左右，如图5所示。
图5 analogRead()读取的按键的值
3、联网功能的实现
arduino c下，加载WiFi.h库，通过WiFi.begin(ssid, password)可以将ESP32-S3-BOX-Lite连接到wifi网络。
4、在线电子书功能的实现
arduino c下，加载HTTPClient库，通过 http.begin()、http.GET()可以实现在线请求电子书内容。
5、服务器端
服务器端，通过Python与Flask框架进行编写，用于响应ESP32-S3-BOX-Lite的请求，返回电子书内容到ESP32-S3-BOX-Lite。
四、流程图
图6 流程图
五、主要代码片段说明
1、导入库
#define LGFX_ESP32_S3_BOX_LITE
#define LGFX_AUTODETECT
#include <WiFi.h>
#include <HTTPClient.h>
#include <LovyanGFX.hpp>2、定义变量及常量
// 定义GPIO引脚
#define BUTTON_PIN 1
// 存储按键状态标志
bool buttonFlag = false;
// 设置WiFi网络
const char* ssid = "xiaogui";
const char* password = "88888888";
// 电子书服务器地址
String ebook_url = "http://192.168.21.159:5000/ebook";
// 设置电子书首页页码
int currentPage = 1;
// 设置电子书最大页码
int maxPages = 5;
// 存储电子书内容的缓冲区
String bookContent = "";3、实例化LGFX类
// 创建LCD对象
static LGFX gfx;4、连接wifi网络
// 连接wifi
void con_wifi(){
Serial.print("连接到wifi网络");
WiFi.begin(ssid, password);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(500);
Serial.print(".");
}
Serial.println("");
Serial.println("网络已连接");
Serial.print("IP address: ");
Serial.println(WiFi.localIP());
gfx.println("网络已连接");
gfx.println(WiFi.localIP());
}5、ADC按键扫描子函数。
函数功能说明：通过analogRead()函数读取ADC按键的模拟值，通过判断确认按下了“上一页键”，还是“下一页键”，并更新电子书页码。
// 扫描按键
void ADCKeyScan(){
int buttonValue = analogRead(BUTTON_PIN);
//Serial.print("buttonValue：");
//Serial.println(buttonValue);
if (buttonValue > 3012 && buttonValue < 3022) {
currentPage--;
buttonFlag = true;
if (currentPage < 1) {
currentPage = maxPages;
}
} else if (buttonValue > 978 && buttonValue < 988) {
currentPage++;
buttonFlag = true;
if (currentPage > maxPages) {
currentPage = 1;
}
} else {
buttonFlag = false;
}
}6、http.get请求子函数。
函数功能说明：如果网络已连接，则从服务器获取电子书内容；否则，重新连接网络。
// 发送GET请求，从服务器上获取电子书内容
void getBookContent(int page) {
if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) {
HTTPClient http;
Serial.println(currentPage);
Serial.println(page);
Serial.println(ebook_url + "?page=" + page);
http.begin(ebook_url + "?page=" + page);
int httpCode = http.GET();
if (httpCode > 0) {
Serial.print("HTTP响应代码：");
Serial.println(httpCode);
bookContent = http.getString();
Serial.print("HTTP响应内容：");
Serial.println(bookContent);
}else{
Serial.print("Error Code：");
Serial.println(httpCode);
gfx.println("");
gfx.print("Error Code：");
gfx.println(httpCode);
}
http.end();
}else{
con_wifi();
}
}7、更新显示电子书内容子函数。
函数功能说明：重新绘制电子书内容到LCD，并刷新显示。
// 更新显示电子书内容
void showBookContent(){
// 绘制电子书内容
gfx.clear();
gfx.setCursor(0, 0);
gfx.println(bookContent);
Serial.println(bookContent);
//更新LCD显示
gfx.flush();
}8、系统初始化程序。
程序功能说明：初始化LCD，
void setup() {
//初始化串口
Serial.begin(115200);
//初始化LCD
gfx.init();
gfx.setTextWrap(true, true);
gfx.setFont(&fonts::efontCN_16_b);
gfx.setTextColor(TFT_WHITE, TFT_BLACK);
gfx.setTextSize(1, 2);
// 连接wifi
con_wifi();
// 请求电子书内容
getBookContent(currentPage);
// 更新显示电子书内容
showBookContent();
}9、主程序
程序功能说明：在loop循环中，ADCKeyScan()函数不断检测按键是否被按下。若按下，则更新页码currentPage，请求电子书内容，并显示。
// 主程序
void loop() {
// 检测ADC按键并更新页码
ADCKeyScan();
if (buttonFlag == true){
// 请求电子书内容
getBookContent(currentPage);
// 更新显示电子书内容
showBookContent();
}
delay(200);
}六、功能展示及说明
1、连接网络界面
图7 网络已连接
2、初始化界面
图8 Arduino IDE下初始化界面
图9 ESP32-S3-BOX-Lite初始化界面
3、向下翻页功能演示
图10 向下翻页Arduino IDE演示
图11 向下翻页ESP32-S3-BOX-Lite演示
4、向上翻页功能演示
图12 向上翻页Arduino IDE演示
图13 向上翻页ESP32-S3-BOX-Lite演示
七、对本活动的心得体会
ESP32-S3-BOX-Lite虽然较ESP32-S3-BOX在屏幕、音频等方面存在硬件上的减配，但不仍不失是一块非常不错的AOIT集成开发板。
十分感谢硬禾、得捷电子、乐鑫科技，能够提供机会让我们接触到如此优秀的板卡，让广大爱好者既能学到东西，又能接触到优秀的硬件。
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