Обзор HMI-дисплеев Open Nextion на базе ESP32-S3 с Arduino IDE и ESP-IDF

ITEAD полностью поддерживает фреймворк ESP-IDF и Arduino IDE с поддержкой графической библиотеки LVGL. Модель ONX3248G035 оснащена 3.5-дюймовым экраном, а вариант ONX2432G028 имеет 2.8-дюймовый экран. Беспроводные HMI-дисплеи Open Nextion также поддерживают аксессуары, такие как массив из двух микрофонов, динамик и адаптер ввода-вывода.

Новая линейка продуктов Open Nextion особенно хорошо подходит для embedded-разработчиков и энтузиастов, которые хотят получить универсальную плату с HMI и беспроводными возможностями, для прототипирования IoT-терминалов и умных HMI-панелей, для студентов, интересующихся изучением LVGL и ESP32-S3, а также для промышленных применений, требующих беспроводного дисплея и датчиков.

Распаковка комплектов HMI-дисплеев Open Nextion

ITEAD предоставил два дисплея и аксессуары. Сначала рассмотрим упаковки плат ONX3248G035 (3.5 дюйма) и ONX2432G028 (2.8 дюйма).

Оба комплекта поставляются с кабелем USB-C, а платы, хотя и очень похожи, имеют несколько небольших отличий.

Плата Nextion Dual MIC представляет собой массив из двух PDM-микрофонов для голосового ввода .

Динамик Nextion BOX обеспечивает аудиовыход.

Адаптер Nextion IO Adapter V2 выводит 20-пиновый GPIO-разъём с шагом 2.54 мм и подключается к HMI-плате через FPC-коннектор.

Характеристики Open Nextion ONX2432G028 и ONX3248G035

В целом, характеристики практически идентичны, основное различие заключается в размере и разрешении экрана.

Дизайн и компоновка платы

Платы ONX2432G028 (2.8″) и ONX3248G035 (3.5″) отличаются удобной компоновкой и дизайном. Два особенно интересных момента — наличие микросхемы часов реального времени BLX8563-PARC, которую редко можно увидеть на других платах, а также микросхемы усилителя класса D NS4168, обеспечивающей выходную мощность до 2.5 Вт. Интерфейсы для ONX3248G035 описаны ниже. ONX2432G028 аналогична, за исключением того, что FPC-кабель дисплея и слот для карты microSD находятся на другой стороне PCB.

Список портов и возможностей:

• USB-C для питания и программирования
• Кнопки BOOT и RESET
• Переключатель ON/OFF
• 4-пиновый коннектор UART0
• Grove-коннекторы I2C и UART1
• 4-пиновый FPC-коннектор для массива микрофонов
• 14-пиновый GPIO FPC-коннектор
• 24-пиновый коннектор для камеры (не используется в этом обзоре)
• Слот для карты microSD
• 2-пиновый коннектор для динамика
• 2-пиновый коннектор для аккумулятора
• 2-пиновый коннектор для батарейки RTC
• IPEX-1 антенный коннектор для увеличения дальности Wi-Fi; примечание: пользователю также необходимо удалить резистор, чтобы переключиться на внешнюю антенну вместо PCB-антенны.

Сравнение Nextion HMI и Open Nextion (серия Genius)

В заключение, линейка продуктов Nextion HMI остаётся хорошим выбором для разработчиков, которые хотят готовый инструмент для проектирования интерфейса и предпочитают не писать код для своего UI. Однако для проектов, требующих встроенной беспроводной связи, открытой экосистемы или полного контроля над всем с одной платы, Open Nextion подходит гораздо лучше, и при схожей ценовой категории.

Тестирование Open Nextion с Arduino IDE и ESP-IDF

Настройка среды разработки для Open Nextion может быть выполнена двумя основными способами, в зависимости от уровня опыта разработчика и требований. Arduino лучше всего подходит для начинающих, а фреймворк ESP-IDF предлагает большую гибкость и улучшенную производительность для опытных разработчиков.

Использование Open Nextion с Arduino IDE

Её можно настроить и использовать напрямую как плату ESP32-S3 с дисплеем ST7789. Определения пинов и пример кода следующие:

#include <LovyanGFX.hpp>

#define LCD_SCLK_PIN GPIO_NUM_5
#define LCD_MOSI_PIN GPIO_NUM_1
#define LCD_MISO_PIN GPIO_NUM_2
#define LCD_RST_PIN  GPIO_NUM_NC
#define LCD_DC_PIN   GPIO_NUM_3
#define LCD_CS_PIN   LCD_MISO_PIN
#define LCD_BL_PIN   GPIO_NUM_6

class LGFX : public lgfx::LGFX_Device {
  lgfx::Panel_ST7789  _panel_instance;
  lgfx::Bus_SPI       _bus_instance;
  lgfx::Light_PWM     _light_instance;

public:
  LGFX(void) {
    {
      auto cfg = _bus_instance.config();
      cfg.spi_host    = SPI2_HOST;
      cfg.spi_mode    = 0;
      cfg.freq_write  = 40000000;
      cfg.freq_read   = 16000000;
      cfg.spi_3wire   = false;
      cfg.use_lock    = true;
      cfg.dma_channel = SPI_DMA_CH_AUTO;
      cfg.pin_sclk    = LCD_SCLK_PIN;
      cfg.pin_mosi    = LCD_MOSI_PIN;
      cfg.pin_miso    = LCD_MISO_PIN;
      cfg.pin_dc      = LCD_DC_PIN;
      _bus_instance.config(cfg);
      _panel_instance.setBus(&_bus_instance);
    }
    {
      auto cfg = _panel_instance.config();
      cfg.pin_cs           = LCD_CS_PIN;
      cfg.pin_rst          = LCD_RST_PIN;
      cfg.pin_busy         = GPIO_NUM_NC;
      cfg.panel_width      = 320;
      cfg.panel_height     = 480;
      cfg.offset_x         = 0;
      cfg.offset_y         = 0;
      cfg.offset_rotation  = 4;
      cfg.dummy_read_pixel = 8;
      cfg.dummy_read_bits  = 1;
      cfg.readable         = false;
      cfg.invert           = false;
      cfg.rgb_order        = false;
      cfg.dlen_16bit       = false;
      cfg.bus_shared       = false;
      _panel_instance.config(cfg);
    }
    {
      auto cfg = _light_instance.config();
      cfg.pin_bl      = LCD_BL_PIN;
      cfg.invert      = false;
      cfg.freq        = 44100;
      cfg.pwm_channel = 7;
      _light_instance.config(cfg);
      _panel_instance.setLight(&_light_instance);
    }
    setPanel(&_panel_instance);
  }
};

LGFX display;

void setup() {
  Serial.begin(115200);

  display.init();
  display.setRotation(1);
  display.setBrightness(200);

  display.fillScreen(TFT_WHITE);

  display.setTextDatum(middle_center);
  display.setTextColor(TFT_BLUE, TFT_WHITE);
  display.setFont(&fonts::FreeSansBold18pt7b);
  display.drawString("Open Nextion", display.width() / 2, display.height() / 2 - 30);

  display.drawString("Arduino Version", display.width() / 2, display.height() / 2 + 30);

  Serial.println("Display OK");
}

void loop() {
}

Также можно использовать другую графическую библиотеку для Arduino, такую как LVGL.

Использование HMI-дисплеев Open Nextion с ESP-IDF (профессиональная разработка)

Для тех, кто хочет максимальной производительности или низкоуровневого контроля, можно использовать ESP-IDF через Windows PowerShell или расширение VSCode. ITEAD подготовила всего девять примеров программ для ESP-IDF, которые можно загрузить из zip-файлов для ONX3248G035 (3.5″) и ONX2432G028 (2.8″) .

После первого включения плат (перед тестированием части с Arduino), экран сразу же отображает демо виджетов LVGL. Как 3.5-дюймовая, так и 2.8-дюймовая версии нормально отображают интерфейсы, с хорошим уровнем цвета и яркости, которые чётко видны под большинством углов обзора. Ёмкостное касание реагирует хорошо, проблем не наблюдается. Однако при сравнении цветов явно заметно, что ONX2432G028 (2.8″) имеет заметно более яркие и насыщенные цвета по сравнению с 3.5-дюймовой моделью.

Теперь подключим один из дисплеев к Wi-Fi. Можем просканировать сети Wi-Fi 2.4 ГГц и успешно подключиться к нашему SSID примерно за 5 секунд.

Теперь протестируем ёмкостную сенсорную панель с помощью соответствующего демо. При проведении пальцем по экрану, отклик плавный. Красная точка точно следует за пальцем без заметной задержки. Однако при тестировании путём перетаскивания к краям на ONX2432G028 (2.8″), одна сторона экрана имеет краевую область, где касание у самой границы не регистрируется совсем. В отличие от этого, ONX3248G035 (3.5″) не показывает такой проблемы и регистрирует касания прямо у краёв без проблем.

Также можно загружать изображения с карты microSD. Они загружаются быстро, цвета выглядят точно, без искажений или цветовых сдвигов под любым углом обзора. Скорость обновления экрана и рендеринга изображений очень высокая, во время обновлений не видно подтормаживаний или разрывов.

Далее воспроизведём музыку, сохранённую на карте microSD, используя динамик для аудиовыхода. Качество звука не слишком плохое, в чём можно убедиться самостоятельно на видео ниже.

Наконец, протестируем запись аудио и воспроизведение через динамик. Воспроизводимое аудио чёткое, с хорошим общим качеством записи.

Заключение

Платы для разработки HMI Open Nextion ONX3248G035 и ONX2432G028 отлично подходят для embedded-разработчиков, желающих получить готовое решение «дисплей + беспроводная связь» на одной плате. Оснащённые 240-МГц микроконтроллером ESP32-S3 с 8 МБ PSRAM, 16 МБ Flash и встроенными Wi-Fi & Bluetooth 5 LE, они позволяют разрабатывать полностью автономные IoT HMI-терминалы без необходимости во внешнем MCU. Ёмкостный сенсорный экран также обеспечивает лучший пользовательский опыт по сравнению с резистивным сенсорным экраном, обычно встречающимся в HMI-платах схожей цены.

В следующей части обзора будут эксперименты с созданием полнофункционального IoT-приложения.

Достоинства

• ESP32-S3 управляет всем на одной плате, нет необходимости во внешней плате с MCU
• Поддерживает популярные фреймворк ESP-IDF, Arduino IDE и библиотеку LVGL
• 8 МБ PSRAM + 16 МБ Flash готовы для сложных HMI-приложений
• Отзывчивый ёмкостный сенсорный экран
• Встроенные Wi-Fi + Bluetooth 5 LE для IoT-возможностей
• Мультимедийная поддержка со слотом для карты microSD, опциональной камерой, массивом микрофонов и динамиком
• Полный набор примеров программ и постоянно обновляемая wiki

Замечания/Недостатки

• Отсутствует функциональность USB OTG. Хотя ESP32-S3 имеет два USB-интерфейса (USB Serial/JTAG и USB OTG), эта плата использует микросхему CH340K (USB-to-UART) вместо этого, поэтому разъём USB OTG не выведен. Проектам, требующим USB-периферии (например, USB-клавиатуры) или необходимости работать в качестве USB HID-устройства, следует рассмотреть другие платы.
• Мультиплексирование GPIO — 24 GPIO-пина разделены между интерфейсами UART1, PDM микрофона и камеры, поэтому требуется тщательное планирование использования интерфейсов. Кроме того, USB_UART и UART0 используют общие линии TXD/RXD и не могут использоваться одновременно.
• Требует твёрдых знаний в embedded-разработке — не plug-and-play, как классический Nextion HMI.

Благодарим ITEAD за предоставление 3.5-дюймовых и 2.8-дюймовых плат Open Nextion вместе с аксессуарами для этого обзора. Их можно приобрести в официальном магазине ITEAD за $22.90 (ONX3248G035) и за $19.44 (ONX2432G028), и даже дешевле с 10% скидкой по промокоду CNXSOFTSONOFF. Отметим, что эти цены являются промо, а обычные цены составляют $34.90 и $29.90.

Выражаем свою благодарность источнику, с которого взята и переведена статья, сайту cnx-software.com.

Оригинал статьи вы можете прочитать здесь.