Hogyan csatlakoztassunk különböző kijelzőket az ESP32-höz és alkalmazzuk őket különböző feladatokhoz?

A kijelzők és a mikrokontrollerek közötti kommunikáció különböző alkalmazásokban elengedhetetlen, legyen szó egyszerű információk megjelenítéséről vagy komplex grafikai tartalmak kezeléséről. Az ESP32 mikrokontroller sokféle kijelzőt támogat, és ezek integrálása lehetővé teszi a különféle vizuális interfészek fejlesztését. Az ESP32-hez való kijelző csatlakoztatás során figyelembe kell venni a különböző típusokat, mint például az LCD, OLED, TFT, és az e-papírtípusú kijelzők, valamint azok különböző előnyeit és alkalmazásait.

A TFT érintőképernyők különösen népszerűek, mivel lehetőséget biztosítanak a színes grafikus megjelenítésre és az interaktív felhasználói felületek kialakítására. Egy tipikus alkalmazásban, mint amilyen az ESP32 alapú okos eszköz, a felhasználó választhat az egyes menüpontok között, például az LED állapotának váltásával, a hőmérséklet kijelzésével vagy a háttér színének módosításával. A drawMenu() függvény felelős a menü megjelenítéséért a képernyőn, amely törli a képernyőt, és az aktuális opciókhoz rendelt színnel és pozícióval jeleníti meg a szöveget. A menü megjelenítésénél a kijelző háttérszíne és a választott lehetőség színe is változhat, lehetővé téve az interaktív navigációt.

Az ESP32 lehetőséget ad arra is, hogy különféle szenzorokkal összekapcsolva, például hőmérséklet-szenzorral, információkat jelenítsünk meg a kijelzőn. Például a showTemp() függvény segítségével megjeleníthetjük a hőmérsékletet a kijelzőn, miután a megfelelő színbeállításokkal kitöltjük a hátteret, beállítjuk a szöveg méretét és színét, majd a hőmérsékletet és annak mértékegységét egy meghatározott helyre nyomtatjuk ki.

Az e-papírtípusú kijelzők, mint amilyen az e-ink kijelző, különösen előnyösek olyan alkalmazásokban, ahol a minimális energiafogyasztás és az olvashatóság kulcsfontosságú. Az e-papír kijelzők jellemzően alacsony áramfogyasztással rendelkeznek, és széles látószöget biztosítanak, ami ideálissá teszi őket az elektronikus könyvekhez vagy az elektronikus árucímkékhez. Az e-ink kijelzők működése a töltött pigment részecskék manipulálásán alapul, amelyek látható szöveget vagy képeket alkotnak a kijelzőn. Az ESP32 mikrokontroller egyszerűen csatlakoztatható e-papírtípusú kijelzőkhöz, például egy 2,9 hüvelykes változathoz, amely kompakt, mégis olvasható képernyőterületet biztosít.

A GxEPD2_BW könyvtár és az Adafruit_GFX könyvtárak segítségével könnyen frissíthetjük az e-papírtípusú kijelzőn megjelenő információkat, egyszerű grafikákat hozhatunk létre, és szöveges tartalmakat jeleníthetünk meg. Az e-papírtípusú kijelzők különösen hasznosak, ha alacsony energiafogyasztású alkalmazásokra van szükség, mivel az e-papír kijelzők nem igényelnek folyamatos energiaellátást, és képesek akár több napig is megőrizni az utolsó megjelenített képet, amíg új tartalom nem érkezik.

A csatlakoztatás folyamata az SPI kommunikációs protokoll alkalmazásával történik, amelyet egyszerűen konfigurálhatunk az ESP32 és az e-papírtípusú kijelző között. A csatlakoztatás során meghatározott pin-kapcsolatok szükségesek, mint például a VCC (táplálás), GND (földelés), D23 (DIN), D18 (CLK), D5 (CS), D17 (DC), D16 (RST), D4 (BUSY). Az alábbiakban egy egyszerű példa található arra, hogyan kell beállítani az ESP32 mikrokontrollert az e-papír kijelző vezérlésére. Az alapvető kód minden indításhoz szükséges könyvtárat tartalmaz, és bemutatja, hogyan jeleníthetjük meg a "Hello World" üzenetet az e-papír kijelzőn.

A kijelzők közötti választás fontos tényező, amely a projekt típusától és a felhasználói igényektől függ. Az egyszerű LCD vagy OLED kijelzők alkalmasak alapvető szöveges információk megjelenítésére, míg a TFT kijelzők tökéletesek azok számára, akik színes grafikát és érintőképernyős interakciókat szeretnének. Az e-papír kijelzők ideális választás azoknak, akik alacsony energiafogyasztást és magas olvashatóságot keresnek, különösen hosszú távú, statikus tartalom megjelenítésére.

Az ESP32-hez való kijelző csatlakoztatásának lehetőségei széleskörűek, és minden projekt igényeihez megtalálhatjuk a megfelelő megoldást, legyen szó egyszerű szöveges kijelzésről vagy bonyolult grafikus felületek megvalósításáról. A kijelzők integrálásával az ESP32 mikrokontroller egy rendkívül sokoldalú eszközzé válik, amely képes különböző felhasználói élményeket nyújtani a legkülönbözőbb alkalmazásokban.

Hogyan használjuk az ESP32-t HTTP kliensként és Wi-Fi konfigurálásával

Miután az ESP32 csatlakozik a Wi-Fi hálózathoz, a helyi IP címét kiírja a soros monitor, jelezve, hogy a hálózati integráció sikeres volt. A server.on() függvények meghatározzák az útvonal kezelőket a gyökér (/) és a /toggle útvonalakhoz. A server.begin() függvény elindítja a web szervert. A loop() függvényben a szerver folyamatosan feldolgozza a kliens kéréseket a server.handleClient() segítségével. Ezen kívül a kód figyeli a gomb állapotát a digitalRead(buttonPin) használatával. Ha a gomb le van nyomva (LOW állapot), a ledState változó átvált, és az LED állapota frissül ennek megfelelően. A handleRoot() függvény HTML válaszokat generál, amikor a gyökér (/) útvonalra érkezik kérés. Ez a válasz megjeleníti az aktuális LED állapotát és biztosít egy gombot az állapotváltáshoz. A handleToggle() függvény válaszol a /toggle útvonalra, átváltja az LED állapotát, és visszaigazolást küld.

Miután feltöltöttük a kódot, és az ESP32 sikeresen csatlakozott a Wi-Fi hálózathoz, a soros monitorban megjelenik egy IP cím, amelyet a böngészőben, például a Chrome-ban beírva, egy ESP32 által hosztolt weboldalt láthatunk. Ha megnyomjuk a LED kapcsoló gombját, az LED állapota változni fog; ha ki van kapcsolva, be fog kapcsolni, és fordítva. Az LED a fizikai gombbal is vezérelhető, így az állapotot a weboldalon is láthatjuk.

Most nézzük meg, hogyan használhatjuk az ESP32-t HTTP kliensként. Az HTTP kliens olyan szoftveres alkalmazás, amely HTTP kéréseket indít web szerverekkel való interakcióhoz, hogy adatokat vagy erőforrásokat nyerjenek tőlük. Az alkalmazás az HTTP kéréseket URL-ek formájában küldi a címzett szervereknek, hogy weboldalakat, képeket, videókat vagy egyéb adatokat kérjen. A szerver válaszában kapott adatokat a HTTP kliens feldolgozza, és azokat felhasználja az alkalmazásban vagy a felhasználói felületen való megjelenítéshez.

Az alábbi példa segítségével ESP32-t használunk, hogy leolvassuk a hőmérsékletet, páratartalmat és nyomásértékeket egy web API-n keresztül. Ehhez először regisztrálnunk kell az OpenWeatherMap weboldalon, és API kulcsot kell szereznünk az alábbi linken: https://openweathermap.org. Az API kulcs beszerzéséhez szükséges fiókot létrehozni, és az ingyenes csomagot választva kérhetjük a kulcsot.

Miután megszereztük az API kulcsot, ezt a kulcsot használjuk az API kéréshez. Az API válasz JSON formátumban érkezik, és tartalmazza az aktuális időjárási adatokat. Az ESP32 az API kulcs és a város név alapján lekéri az adatokat, amelyeket az OLED kijelzőn jelenítünk meg. A következő kódrészlet mutatja, hogyan végezhetjük el az API kérését:

cpp
Copy code
#include <WiFi.h>
#include <HTTPClient.h>
#include <Arduino_JSON.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 64
#define OLED_RESET    -1

Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

const char* wifiSSID = "WIFI SSID";
const char* wifiPassword = "WIFI PASSWORD";
String openWeatherMapApiKey = "API_KEY";
String city = "London";

void setup() {
    Serial.begin(115200);
    WiFi.begin(wifiSSID, wifiPassword);

    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
        delay(1000);
        Serial.println("Connecting...");
    }
    Serial.println("Connected to WiFi");
    display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);
    display.clearDisplay();
}

void loop() {
    HTTPClient http;
    String url = "https://api.openweathermap.org/data/2.5/weather?q=" + city + "&appid=" + openWeatherMapApiKey;
    http.begin(url);
    int httpCode = http.GET();

    if (httpCode > 0) {
        String payload = http.getString();
        JSONVar myObject = JSON.parse(payload);
        float temp = myObject["main"]["temp"];
        display.print("Temp: ");
        display.print(temp);
        display.display();
    }
    http.end();
    delay(60000); // Wait for a minute before the next request
}

Ez a kód több könyvtárat használ, beleértve a WiFi.h-t a Wi-Fi kapcsolat létrehozásához, a HTTPClient.h-t az HTTP kérésekhez, az Arduino_JSON.h-t a JSON feldolgozáshoz, és az Adafruit_SSD1306.h-t az OLED kijelző vezérléséhez. A kód beállítja a Wi-Fi kapcsolatot, lekéri az időjárási adatokat, majd megjeleníti azokat a soros monitoron és az OLED kijelzőn.

A kód az httpGETRequest() függvényt használja az OpenWeatherMap API elérésére, hogy megkapja a kívánt város időjárási adatait. A válaszként érkező JSON adatokat az Arduino JSON könyvtár segítségével dolgozzuk fel, és az adatokat a kijelzőn mutatjuk be.

Miután feltöltöttük a kódot az ESP32-re, a készülék automatikusan hozzáfér az OpenWeatherMap API-hoz, és a hőmérséklet, páratartalom, légnyomás és szélsebesség értékeket folyamatosan lekérdezi és megjeleníti az OLED kijelzőn. Az ESP32 figyeli a Wi-Fi kapcsolat állapotát is, és ha a kapcsolat megszakad, azt is jelzi.

Ezen kívül fontos megjegyezni, hogy az ESP32 különféle módokon képes kapcsolatba lépni web szerverekkel, hogy adatokat nyerjen. Az egyszerű HTTP GET kéréseken kívül az ESP32 képes POST kéréseket is küldeni, amely lehetőséget ad a különböző IoT alkalmazások számára, hogy interakcióba lépjenek más rendszerekkel. A megfelelő protokoll kiválasztása alapvető a megbízható adatkommunikációhoz és a stabil működéshez.

A Wi-Fi kapcsolatok kezeléséhez használhatjuk a WiFiManager könyvtárat is. Ez a könyvtár lehetővé teszi, hogy az ESP32-t dinamikusan konfiguráljuk, anélkül hogy módosítanunk kellene a kódot, ha más hálózathoz szeretnénk csatlakozni. A WiFiManager segítségével a felhasználó a készülékhez csatlakozva, egy webes felületen keresztül választhatja ki a kívánt Wi-Fi hálózatot, így egyszerűsítve a konfigurációs folyamatot.