一、项目简介

本项目是Fastbond智能建筑项目，使用了ESP32作为物联主控，驱动墨水屏，使用PWM信号驱动美信MAX16820芯片控制宿舍灯光的亮暗变化，同时设计了基于ADI公司LTC4054芯片的锂电池充电管理电路，可以在没有外部供电的情况下，进行墨水屏刷新的操作。

二、电路介绍

电路图使用AD21进行设计，主要模块有ESP32，墨水屏驱动，LED驱动，充电模块，按键，温湿度传感器，电源。

1、ESP32模块

设计使用ESP32WROOM模块，设计了外围电路。

2、墨水屏驱动

借鉴了微雪电子的E-Paper ESP32 Driver Board电路，对墨水屏外围电路进行了设计

3、LED驱动

LED驱动使用了美信公司的MAX16820 LED驱动芯片，具有最高2M的驱动频率，使用PWM进行控制。

4、充电模块与电源

使用ADI公司的LTC4054进行锂电池充电控制，对锂电池输出使用ASM1117-3.3转换电压，外部输入使用TPS563201DCDC转换器进行转换。

三、代码介绍

ESP32的墨水屏驱动代码来自微雪E-Paper ESP32 Driver Board，在原有代码的基础上增加了图片压缩算法，实现了对上传的图品进行自适应，避免过大图片无法上传的问题。

1、图片压缩算法

使用canvas，将图片压缩到指定分辨率，实现在屏幕上显示完整的图片

<input id="file" type="file">
        <script type="text/javascript">
            var eleFile = document.querySelector('#file');
            // 压缩图片需要的一些元素和对象
            var reader = new FileReader(),
            //创建一个img对象
                img = new Image();

            // 选择的文件对象
            var file = null;

            // 缩放图片需要的canvas
            var canvas = document.createElement('canvas');
            var context = canvas.getContext('2d');

            // base64地址图片加载完毕后
            img.onload = function() {
                // 图片原始尺寸
                var originWidth = this.width;
                var originHeight = this.height;
                // 最大尺寸限制，可通过国设置宽高来实现图片压缩程度
                var maxWidth = 800,
                    maxHeight = 800;
                // 目标尺寸
                var targetWidth = originWidth,
                    targetHeight = originHeight;
                // 图片尺寸超过400x400的限制
                if(originWidth > maxWidth || originHeight > maxHeight) {
                    if(originWidth / originHeight > maxWidth / maxHeight) {
                        // 更宽，按照宽度限定尺寸
                        targetWidth = maxWidth;
                        targetHeight = Math.round(maxWidth * (originHeight / originWidth));
                    } else {
                        targetHeight = maxHeight;
                        targetWidth = Math.round(maxHeight * (originWidth / originHeight));
                    }
                }
                // canvas对图片进行缩放
                canvas.width = targetWidth;
                canvas.height = targetHeight;
                // 清除画布
                context.clearRect(0, 0, targetWidth, targetHeight);
                // 图片压缩
                context.drawImage(img, 0, 0, targetWidth, targetHeight);
                /*第一个参数是创建的img对象；第二个参数是左上角坐标，后面两个是画布区域宽高*/
                //压缩后的图片base64 url
                /*canvas.toDataURL(mimeType, qualityArgument),mimeType 默认值是'image/jpeg';
                 * qualityArgument表示导出的图片质量，只要导出为jpg和webp格式的时候此参数才有效果，默认值是0.92*/
                var newUrl = canvas.toDataURL('image/jpeg', 0.92);//base64 格式
                //console.log(canvas.toDataURL('image/jpeg', 0.92));　　　　　　　　　　preview.style.backgroundImage='url(' + newUrl + ')';
            };

            // 文件base64化，以便获知图片原始尺寸
            reader.onload = function(e) {
                img.src = e.target.result;
            };
            eleFile.addEventListener('change', function(event) {
                file = event.target.files[0];
                // 选择的文件是图片
                if(file.type.indexOf("image") == 0) {
                    reader.readAsDataURL(file);
                }
            });
        </script>

2、LED驱动

/**
  ******************************************************************************
  * @file    Loader.h
  * @author  Waveshare Team
  * @version V1.0.0
  * @date    23-January-2018
  * @brief   The main file.
  *          This file provides firmware functions:
  *           + Initialization of Serial Port, SPI pins and server
  *           + Main loop
  *
  ******************************************************************************
*/

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "srvr.h" // Server functions
const int buttonPin0 = 32;
const int buttonPin1 = 33;
const int buttonPin2 = 25;

int pwm = 0, pwm_o = 0, pwm_off = 500;
int light_flag = 0; //0关灯，1开灯
/* Entry point ----------------------------------------------------------------*/
void setup()
{
    // Serial port initialization
    Serial.begin(115200);
    delay(10);
    ledcSetup(8, 200, 10); //设置LEDC通道8频率为200，分辨率为10位，即占空比可选0~1023
    ledcAttachPin(13, 8);  //设置LEDC通道8在IO13上输出

    pinMode(buttonPin0, INPUT_PULLUP);
    pinMode(buttonPin1, INPUT_PULLUP);
    pinMode(buttonPin2, INPUT_PULLUP);

    // Server initialization
    Srvr__setup();

    // SPI initialization
    EPD_initSPI();

    // Initialization is complete
    Serial.print("\r\nOk!\r\n");
}

/* The main loop -------------------------------------------------------------*/
void loop()
{
    // The server state observation
    Srvr__loop();
    if (digitalRead(buttonPin0) == LOW) //S0开关
    {
      Serial.println(">>>k0");
      
      while (digitalRead(buttonPin0) == LOW);
        if (light_flag)
        {
            pwm_off = pwm;
            pwm = 0;
            light_flag = 0;
        }
        else
        {
            pwm = pwm_off;
            light_flag = 1;
        }
    }
    if (digitalRead(buttonPin1) == LOW) //S1变亮
    {
      Serial.println(">>>k1");
      
      while (digitalRead(buttonPin1) == LOW);
        if (light_flag)
        {
            pwm += 100;
            pwm = (pwm > 1000) ? 1000 : pwm;
        }
    }
    if (digitalRead(buttonPin2) == LOW) //S1变暗
    {
      Serial.println(">>>k2");
      
      while (digitalRead(buttonPin2) == LOW);
        if (light_flag)
        {
            pwm -= 100;
            pwm = (pwm < 100) ? 100 : pwm;
        }
    }
    
    if (pwm != pwm_o)
    {
      Serial.println(pwm);
        ledcWrite(8, pwm); //设置输出PWM
        pwm_o = pwm;
    }
}

四、实物展示