隨著智能化設(shè)備的普及，現(xiàn)代化的人機(jī)交互（HMI）取代了傳統(tǒng)的按鈕和開關(guān)，允許用戶通過輕觸屏幕或語音來控制其他設(shè)備。樂鑫充分發(fā)揮 ESP32 系列芯片在人機(jī)交互領(lǐng)域的能力，面向各垂直市場(chǎng)，推出單芯片 HMI 智能解決方案，用戶僅用一顆芯片即可實(shí)現(xiàn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)與多樣化的 HMI 功能，可廣泛適用于智能家庭、大小家電、醫(yī)療健康、工業(yè)控制和教育玩具等領(lǐng)域。

1 接口與性能

樂鑫 ESP32 系列芯片為屏幕顯示應(yīng)用提供了豐富的外設(shè)支持，包含的接口類型有 I2C、SPI、8080（MCU）和 RGB，能夠驅(qū)動(dòng) OLED、TFT-LCD、墨水屏和 LED 點(diǎn)陣屏等多種類型的屏幕，支持的典型顯示分辨率從 128x64 到 800x480，支持屏幕的物理尺寸可達(dá)到 7 英寸。

樂鑫面向 RGB 接口和 SPI 接口，分別推出了基于 ESP32-S3 和 ESP32-C3 SoC 的 HMI 智能屏方案。其中，ESP32-S3 使用 RGB 接口，在顯示分辨率為 800x480 的情況下，接口幀率能夠達(dá)到 50 fps 以上；ESP32-C3 使用 SPI 接口，在顯示分辨率為 240x240 的情況下，接口幀率能夠達(dá)到 80 fps 以上。

2 UI 開發(fā)框架

樂鑫采用 LVGL 作為主要的 UI 開發(fā)框架，這是一款非常流行的免費(fèi)開源嵌入式圖形庫(kù)，可供用戶創(chuàng)建出功能強(qiáng)大、樣式美觀的圖形用戶界面（GUI）。通過樂鑫官方推出的包管理器工具（https://components.espressif.com/），可以直接將 LVGL 及相關(guān)移植組件添加到用戶工程，結(jié)合樂鑫官方的 IoT 開發(fā)框架 ESP-IDF，可以方便地實(shí)現(xiàn)圖形交互功能。

除此之外，LVGL 官方還推出了一款可視化的拖拽式 UI 編輯器——SquareLine Studio，通過它可以快速輕松地為應(yīng)用繪制出漂亮的 GUI。SquareLine Studio 還支持一鍵生成開發(fā)板工程和 UI 代碼文件，其最新版本包含了 ESP-BOX 和 ESP32-S3-LCD-EV-BOARD 在內(nèi)的多款樂鑫的 HMI 開發(fā)板，方便用戶快速驗(yàn)證 GUI 功能。

3 典型應(yīng)用方案

3.1 智能語音觸控面板

樂鑫 ESP32-S3 智能語音觸控面板（86 盒）方案，板載 ESP32-S3-WROOM-1 模組以及 3.95 英寸、480x480 分辨率的 RGB 接口屏，單芯片集成 Wi-Fi、BLE、離線語音、RGB 顯示。語音識(shí)別可同時(shí)支持 200 條離線命令詞，更支持設(shè)備喚醒后進(jìn)行連續(xù)語音識(shí)別。

3.2 電子可視門鈴

樂鑫 ESP32-S3 電子可視門鈴方案，使用原生 USB 對(duì)接通用 USB 攝像頭（CDC），在單顆 SoC 上同時(shí)實(shí)現(xiàn)攝像頭數(shù)據(jù)流讀取、JPEG 解碼和 RGB 接口屏實(shí)時(shí)顯示，無需增加額外的 USB 芯片，本地視頻解碼及屏幕刷新分辨率可達(dá) 800x480@15 FPS。

3.3 智能屏控開關(guān)

樂鑫 ESP32-S3 智能屏控開關(guān)方案，通過多點(diǎn)觸摸屏實(shí)現(xiàn)雙指叩擊、拍一拍等手勢(shì)動(dòng)作識(shí)別，可用于智能家庭中的快捷開關(guān)控制，如場(chǎng)景模式切換和燈開關(guān)。結(jié)合 Wi-Fi CSI 人體接近感應(yīng)功能，還可以實(shí)現(xiàn)屏幕接近亮屏和遠(yuǎn)離息屏的自動(dòng)開關(guān)控制。

3.4 旋鈕屏

樂鑫 ESP32-S3 2.1 英寸旋鈕屏方案，屏幕采用 2.1 英寸、480x480 分辨率的 RGB 接口屏，旋鈕部分采用帶按壓開關(guān)的旋轉(zhuǎn)編碼器。用戶不僅可以基于 Wi-Fi 或藍(lán)牙進(jìn)行無線連接，還能夠通過硬件接口實(shí)現(xiàn)串口、USB 等通信。該方案適用于空氣凈化器、微波爐、空氣炸鍋、洗衣機(jī)等大型家電應(yīng)用中的旋鈕屏和顯示屏的應(yīng)用場(chǎng)景。

樂鑫 ESP32-C3 1.28 英寸旋鈕屏方案，屏幕采用 1.28 英寸、240x240 分辨率的 SPI 接口屏，旋鈕部分采用帶按壓開關(guān)的旋轉(zhuǎn)編碼器。ESP32-C3 小封裝使得硬件結(jié)構(gòu)緊湊，采用單芯片、單 PCB 設(shè)計(jì)，具有安全穩(wěn)定、低功耗以及低成本的優(yōu)勢(shì)。該方案適用于小型家電應(yīng)用中的旋鈕屏和小尺寸顯示屏的應(yīng)用場(chǎng)景。

4 常見問題

問：我應(yīng)該使用哪個(gè)版本的 ESP-IDF 進(jìn)行顯示屏應(yīng)用的開發(fā)？

答：整體來看，首先需要保證您的 ESP-IDF 為 4.4 及以上版本，如果您使用 ESP32-S3 來驅(qū)動(dòng) RGB 接口屏，推薦使用 release/v5.0 分支并保持向上更新。

問：目前適配了哪些顯示屏或觸摸屏的驅(qū)動(dòng) IC？

答：對(duì)于顯示屏，已經(jīng)適配了包含 Sitronix（如 ST7789）、ILITEK（如 ILI9341）、Galaxycore（如 GC9A01）、Solomon Systech（如 SSD1306）等常見廠商的驅(qū)動(dòng) IC；對(duì)于觸摸屏，已經(jīng)適配了包含 FocalTech（如 FT5X06）、Goodix（如 GT911）等常見廠商的驅(qū)動(dòng) IC。用戶可以利用包管理器工具查看所需驅(qū)動(dòng) IC 是否已適配,并快速導(dǎo)入代碼組件到工程，如果還未適配，用戶也可以基于 esp_lcd 和 esp_lcd_touch 驅(qū)動(dòng)自行編寫代碼進(jìn)行適配。