Использование крейта mipidsi

Это руководство показывает, как использовать более новый крейт mipidsi с TFT-дисплеем и ESP32.

Крейт mipidsi — универсальный крейт для нескольких дисплеев; он также поддерживает ili9341.

Настройка

Настройка такая же, как в предыдущей программе, за исключением нескольких изменений в Cargo.toml.

Зависимости в Cargo.toml

embedded-hal-bus = "0.3.0"
embedded-graphics = "0.8.1"
mipidsi = "0.9.0"
static_cell = "2.1.1"

Крейт static_cell предоставляет безопасный способ выделить память или управлять динамической памятью.

Это важно, потому что буфер SPI должен существовать всё время работы программы, но его нельзя инициализировать раньше времени выполнения, когда настраивается периферия.

mousefood и ratatui

Добавьте в Cargo.toml следующие версии mousefood и ratatui:

mousefood = { git = "https://github.com/j-g00da/mousefood", rev = "cc9f8fe372f09342537bc31a1355f77f2693d70b", default-features = false, features = [
  "fonts",
] }
ratatui = { version = "0.30.0-alpha.5", default-features = false }

Импорты

#![allow(unused)]
fn main() {
use static_cell::StaticCell;
use embedded_hal_bus::spi::ExclusiveDevice;

// Всё для ESP
use esp_hal::{
  delay::Delay,
  spi::{
    master::{
      Config as SpiConfig,
      Spi
    },
    Mode as SpiMode,
  },
  time::Rate,
  gpio::{
    Level,
    Output,
    OutputConfig
  },
  clock::CpuClock,
  main
};

// Всё для embedded-graphics
use embedded_graphics::pixelcolor::Rgb565;
use embedded_graphics::prelude::*;

// Всё для TFT-экрана
use mipidsi::{Builder, models::ILI9342CRgb565, interface::SpiInterface, options::{Orientation, Rotation}};

// Всё для mousefood
use mousefood::{EmbeddedBackend, EmbeddedBackendConfig};
use ratatui::{layout::{Constraint, Flex, Layout}, widgets::{Block, Paragraph, Wrap}};
use ratatui::{style::*, Frame, Terminal};
}

Здесь используется несколько переменных конфигурации. Этот код идёт после импортов:

#![allow(unused)]
fn main() {
static SPI_BUFFER: StaticCell<[u8; 512]> = StaticCell::new();
}

Инициализация драйвера TFT-дисплея

#![allow(unused)]
fn main() {
let spi = Spi::new(
  peripherals.SPI2,
  SpiConfig::default()
    .with_frequency(Rate::from_mhz(60))
    .with_mode(SpiMode::_0)
)
  .unwrap()
  .with_sck(peripherals.GPIO18)
  .with_mosi(peripherals.GPIO23);

let cs = Output::new(peripherals.GPIO5, Level::Low, OutputConfig::default());
let dc = Output::new(peripherals.GPIO2, Level::Low, OutputConfig::default());
let reset = Output::new(peripherals.GPIO4, Level::Low, OutputConfig::default());

let buffer = SPI_BUFFER.init([0; 512]);

let spi_dev = ExclusiveDevice::new_no_delay(spi, cs).unwrap();
let interface = SpiInterface::new(spi_dev, dc, buffer);

let mut display = Builder::new(
  ILI9342CRgb565,
  interface
)
  .reset_pin(reset)
  .init(&mut Delay::new())
  .unwrap();

// ВАЖНО: задаём ориентацию ДО очистки и создания бэкенда
display.set_orientation(
  Orientation::default().rotate(Rotation::Deg270)
).unwrap();

// Очищаем с новой ориентацией
display.clear(Rgb565::BLACK).unwrap();
}

Здесь вместо драйвера ili9341 используется ILI9342CRgb565 из-за проблем совместимости. Если возникнут проблемы с дисплеем, можно заменить ILI9342CRgb565 на ILI9341Rgb565.

Создание бэкенда

Чтобы создать бэкенд, используем встраиваемый бэкенд mousefood:

#![allow(unused)]
fn main() {
let backend = EmbeddedBackend::new(&mut display, EmbeddedBackendConfig::default());
}

Затем создаём терминал ratatui, который использует этот бэкенд:

#![allow(unused)]
fn main() {
let mut terminal = Terminal::new(backend).unwrap();
}

Функция отрисовки

Эта функция рисует визуальные элементы TUI.

#![allow(unused)]
fn main() {
fn draw(frame: &mut Frame) {
    let outer_block = Block::bordered()
        .title_style(Style::new().green())
        .title("ESP32 Dashboard");

    frame.render_widget(outer_block, frame.area());

    let vertical_layout = Layout::vertical([Constraint::Length(3)])
        .flex(Flex::Center)
        .split(frame.area());

    let horizontal_layout = Layout::horizontal([Constraint::Length(25)])
        .flex(Flex::Center)
        .split(vertical_layout[0]);

    let text = "Rat(a tui) inside ESP32";
    let paragraph = Paragraph::new(text.dark_gray())
        .wrap(Wrap { trim: true })
        .centered();

    let bordered_block = Block::bordered()
        .border_style(Style::new().yellow())
        .title("impl rust");

    frame.render_widget(paragraph.block(bordered_block), horizontal_layout[0]);

}
}

Отрисовка

В функции main, после создания terminal:

#![allow(unused)]
fn main() {
loop {
  terminal.draw(draw).unwrap();
}
}

Полный код

#![no_std]
#![no_main]
#![deny(
    clippy::mem_forget,
    reason = "mem::forget is generally not safe to do with esp_hal types, especially those \
    holding buffers for the duration of a data transfer."
)]

use esp_hal::clock::CpuClock;
use esp_hal::main;
use esp_println as _;

// Связанное с embedded-graphics
use embedded_graphics::pixelcolor::Rgb565;
use embedded_graphics::prelude::*;

// Мост между SPI ESP32 и драйвером дисплея
use embedded_hal_bus::spi::ExclusiveDevice;
use esp_hal::delay::Delay;
use esp_hal::spi::Mode as SpiMode;
use esp_hal::spi::master::Config as SpiConfig;
use esp_hal::spi::master::Spi;
use esp_hal::time::Rate; // Для задания частоты SPI

use static_cell::StaticCell;

// Для TFT-экрана
use mipidsi::{
    Builder,
    interface::SpiInterface,
    models::ILI9342CRgb565,
    options::{Orientation, Rotation},
};

// Для управления состоянием GPIO
use esp_hal::gpio::{Level, Output, OutputConfig};

// Для ratatui
use mousefood::{EmbeddedBackend, EmbeddedBackendConfig};
use ratatui::layout::{Constraint, Flex, Layout};
use ratatui::widgets::{Block, Paragraph, Wrap};
use ratatui::{Frame, Terminal, style::*};

#[panic_handler]
fn panic(_: &core::panic::PanicInfo) -> ! {
    loop {}
}

extern crate alloc;

// Создаёт дескриптор приложения по умолчанию, который требуется загрузчику esp-idf.
// Подробнее см.: <https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/stable/esp32/api-reference/system/app_image_format.html#application-description>
esp_bootloader_esp_idf::esp_app_desc!();

static SPI_BUFFER: StaticCell<[u8; 512]> = StaticCell::new();

#[main]
fn main() -> ! {
    // generator version: 1.0.0

    let config = esp_hal::Config::default().with_cpu_clock(CpuClock::max());
    let peripherals = esp_hal::init(config);

    esp_alloc::heap_allocator!(#[unsafe(link_section = ".dram2_uninit")] size: 98767);

    // Инициализируем SPI
    let spi = Spi::new(
        peripherals.SPI2,
        SpiConfig::default()
            .with_frequency(Rate::from_mhz(60))
            .with_mode(SpiMode::_0),
    )
    .unwrap()
    //CLK
    .with_sck(peripherals.GPIO18)
    //DIN
    .with_mosi(peripherals.GPIO23);
    let cs = Output::new(peripherals.GPIO15, Level::Low, OutputConfig::default());
    let dc = Output::new(peripherals.GPIO2, Level::Low, OutputConfig::default());
    let reset = Output::new(peripherals.GPIO4, Level::Low, OutputConfig::default());

    let buffer = SPI_BUFFER.init([0; 512]);

    let spi_dev = ExclusiveDevice::new_no_delay(spi, cs).unwrap();
    let interface = SpiInterface::new(spi_dev, dc, buffer);

    let mut display = Builder::new(ILI9342CRgb565, interface)
        .reset_pin(reset)
        .init(&mut Delay::new())
        .unwrap();

    // ВАЖНО: задаём ориентацию ДО очистки и создания бэкенда
    display
        .set_orientation(Orientation::default().rotate(Rotation::Deg270))
        .unwrap();

    // Очищаем с новой ориентацией
    display.clear(Rgb565::BLACK).unwrap();

    let backend = EmbeddedBackend::new(&mut display, EmbeddedBackendConfig::default());

    let mut terminal = Terminal::new(backend).unwrap();
    loop {
        terminal.draw(draw).unwrap();
    }
}

fn draw(frame: &mut Frame) {
    let outer_block = Block::bordered()
        .border_style(Style::new().green())
        .title(" ESP32 Dashboard ");
    frame.render_widget(outer_block, frame.area());

    let vertical_layout = Layout::vertical([Constraint::Length(3)])
        .flex(Flex::Center)
        .split(frame.area());

    let horizontal_layout = Layout::horizontal([Constraint::Length(25)])
        .flex(Flex::Center)
        .split(vertical_layout[0]);

    let text = "Rat(a tui) inside ESP32";
    let paragraph = Paragraph::new(text.dark_gray())
        .wrap(Wrap { trim: true })
        .centered();

    let bordered_block = Block::bordered()
        .border_style(Style::new().yellow())
        .title(" impl Rust ");

    frame.render_widget(paragraph.block(bordered_block), horizontal_layout[0]);
}

Клонирование существующего проекта

Вы также можете клонировать (или посмотреть) созданный мной проект и перейти в папку hello-rat-2.

git clone https://github.com/ImplFerris/esp32-projects
cd esp32-projects/hello-rat-2/

Прошивка программы

Выполните следующую команду из папки проекта (с Cargo.toml), чтобы прошить программу в ESP32:

cargo run --release