XIAO ePaper Display Board EE04 与 PlatfromIO

PlatformIO 介绍

PlatformIO 是一个强大且高度可扩展的嵌入式系统开发生态系统。它无缝集成了对大量开发板和微控制器的支持，提供了无与伦比的灵活性。PlatformIO 的突出之处在于其卓越的可扩展性：即使您的特定开发板没有原生支持，其架构也允许直接的自定义开发板定义。

至关重要的是，PlatformIO 为熟悉 Arduino 的开发者架起了桥梁，通过简单地包含相关库，就能编译和部署 Arduino 风格的代码。

硬件准备

您需要准备一个 XIAO ePaper Display Board EE04 以及支持尺寸的屏幕。

XIAO ePaper Display Board EE04
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XIAO ePaper Display Board EE04 支持不同尺寸和引脚数的屏幕。本教程以 24 引脚 800×480 7.5 英寸墨水屏为例。

链接：支持的屏幕链接

下载 Vscode

根据您使用的系统下载 Vscode

安装 PlatformIO

打开 VSCode，点击 Extensions，然后搜索 PlatformIO 并选择安装。安装完成后，重启 VSCode。

新建项目

打开 PIO Home 界面并选择 New Project

Name：为您的项目命名
Board：选择 Seeed Studio XIAO ESP32S3
Framework：选择 Ardunio
Location：工程文件的路径可以设置为自定义路径或选择默认路径。
点击 "Finish" 并等待创建完成。然后，在工作区中打开项目文件。

添加 Seeed GFX 库

tip

此库与 TFT 库具有相同功能但不兼容。如果您已安装 TFT 库或其他类似的显示库，请先卸载它们。

我们将使用 Seeed_GFX 库，它为各种 Seeed Studio 显示设备提供全面支持。

步骤 1. 从 GitHub 下载 Seeed_GFX 库：

下载库文件

步骤 2. 将解压的文件移动到项目文件的 lib 目录中。

步骤 3. 添加 driver.h 文件

Seeed GFX 配置工具

在工具页面上，选择您正在使用的屏幕规格。这里选择的是 7.5 英寸单色电子纸屏幕。
为驱动板选择 XIAO ePaper Display Board EE04，然后将生成相应的驱动代码。

#define BOARD_SCREEN_COMBO 502 // 7.5 inch monochrome ePaper Screen （UC8179）
#define USE_XIAO_EPAPER_DISPLAY_BOARD_EE04

tip

如果您选择错误，屏幕将不显示任何内容。所以请确保您的设备或组件类型正确。

在 PlatfromIO 项目文件的 lib 目录下创建一个新的 driver 文件夹，然后添加 driver.h 文件。复制生成的头文件代码并按 Ctrl + S 保存。

上传

将代码复制到 main.cpp，点击 Build，完成后上传。

#include "TFT_eSPI.h"

#ifdef EPAPER_ENABLE // Only compile this code if the EPAPER_ENABLE is defined in User_Setup.h
EPaper epaper;
#endif

void setup()
{
#ifdef EPAPER_ENABLE
    epaper.begin();
    epaper.fillScreen(TFT_WHITE);

    epaper.fillCircle(25, 25, 15, TFT_BLACK);
    epaper.fillRect(epaper.width() - 40,  10, 30, 30, TFT_BLACK);

    for (int i = 0; i < epaper.height() / 80; i++)
    {
        epaper.setTextSize(i + 1);
        epaper.drawLine(10, 70 + 60 * i, epaper.width() - 10, 70 + 60 * i, TFT_BLACK);
        epaper.drawString("Hello EE04", 10, 80 + 60 * i);
    }

    epaper.update(); // update the display

#endif
}

void loop()
{
    // put your main code here, to run repeatedly:
}

效果演示

用户按钮

EE04 具有三个用户可编程按钮，可用于各种控制目的。本节演示如何使用 Arduino 读取按钮状态并响应按钮按下。

在 EE04 上，三个按钮连接到 ESP32-S3：

KEY1 (GPIO2_D1/A1)
KEY2 (GPIO3_D2/A2)
KEY3 (GPIO5_D4/A4)

所有按钮都是低电平有效，这意味着按下时读取为 LOW，释放时读取为 HIGH。

基本按钮读取示例

此示例演示如何检测按钮按下并向串行监视器打印消息。

#include <Arduino.h>
// reTerminal E Series - Button Test
// Based on hardware schematic

// Define button pins according to schematic
const int BUTTON_KEY0 = 2;   // KEY0 - GPIO2
const int BUTTON_KEY1 = 3;   // KEY1 - GPIO3
const int BUTTON_KEY2 = 5;   // KEY2 - GPIO5

// Button state variables
bool lastKey0State = HIGH;
bool lastKey1State = HIGH;
bool lastKey2State = HIGH;

void setup() {
  // Initialize serial communication
  Serial.begin(115200);
  while (!Serial) {
    delay(10); // Wait for serial port to connect
  }

  Serial.println("=================================");
  Serial.println("Press any button to see output");
  Serial.println();

  // Configure button pins as inputs
  // Hardware already has pull-up resistors, so use INPUT mode
  pinMode(BUTTON_KEY0, INPUT_PULLUP);
  pinMode(BUTTON_KEY1, INPUT_PULLUP);
  pinMode(BUTTON_KEY2, INPUT_PULLUP);

  // Read initial states
  lastKey0State = digitalRead(BUTTON_KEY0);
  lastKey1State = digitalRead(BUTTON_KEY1);
  lastKey2State = digitalRead(BUTTON_KEY2);

  Serial.println("Setup complete. Ready to detect button presses...");
}

void loop() {
  // Read current button states
  bool key0State = digitalRead(BUTTON_KEY0);
  bool key1State = digitalRead(BUTTON_KEY1);
  bool key2State = digitalRead(BUTTON_KEY2);

  // Check KEY1
  if (key0State != lastKey0State) {
    if (key0State == LOW) {
      Serial.println("KEY0 (GPIO2) pressed!");
    } else {
      Serial.println("KEY0 (GPIO2) released!");
    }
    lastKey0State = key0State;
    delay(50); // Debounce delay
  }

  // Check KEY2
  if (key1State != lastKey1State) {
    if (key1State == LOW) {
      Serial.println("KEY1 (GPIO3) pressed!");
    } else {
      Serial.println("KEY1 (GPIO3) released!");
    }
    lastKey1State = key1State;
    delay(50); // Debounce delay
  }

  // Check KEY3
  if (key2State != lastKey2State) {
    if (key2State == LOW) {
      Serial.println("KEY2 (GPIO5) pressed!");
    } else {
      Serial.println("KEY2 (GPIO5) released!");
    }
    lastKey2State = key2State;
    delay(50); // Debounce delay
  }

  delay(10); // Small delay to prevent excessive CPU usage
}

代码解释：

核心函数分析

pinMode(pin, mode)
- 功能：配置引脚模式。
- 这里使用 INPUT_PULLUP 模式来启用内部上拉电阻。这使得引脚在按钮未按下时默认输出高电平（HIGH），当按钮按下时（因为连接到地）输出低电平（LOW）。
digitalRead(pin)
- 功能：读取指定引脚的电平状态（HIGH 或 LOW）。
- 在循环中用于实时获取按钮的当前状态，这有助于判断按钮是否被激活。
Serial.begin(baud) 和 Serial.println()
- 前者初始化串口通信（波特率为 115200），后者向串口输出文本信息。这用于在监视器中显示按钮状态。
delay(ms)
- 功能：暂停程序指定的毫秒数。
- 这里用于两种场景：首先，在 setup() 中等待串口连接；其次，在按钮状态改变后延迟 50ms。这通过"等待抖动消失"来实现硬件防抖，防止误触发。

核心逻辑分析

状态比较检测
- 记录每个按钮的"上一次状态"（如 lastKey0State），并在循环中读取"当前状态"。
- 如果"当前状态 ≠ 上一次状态"，则表示按钮已被激活（按下或释放）。
按钮动作判断
- 当状态从 HIGH 变为 LOW 时：判断为"按下"（输出 "pressed"）。
- 当状态从 LOW 变为 HIGH 时：判断为"释放"（输出 "released"）。
- 每次状态改变后，将"上一次状态"更新为当前状态，作为下次比较的参考。
循环执行
- loop() 函数在无限循环中运行，重复执行"读取状态 → 比较状态 → 输出结果"的过程，以实现实时检测。

效果演示：

Serial Monitor 可以显示串口的状态。

电池电压

XIAO ePaper Display Board EE04 由 3.7V - 4.2V 锂电池供电。此外，还有一个 ADC 接口供您测量电压并实时监控电池电压。
ADC 测量引脚是 A0 (GPIO1)，ADC 使能引脚是 D5 (GPIO_6)。

连接：

监控电池电压的程序。仅供参考。

#include <Arduino.h>

#define BATTERY_ADC A0  // Battery voltage ADC pin
#define ADC_EN 6        // ADC enable pin
#define VOLTAGE_DIVIDER_RATIO 2.0  // Voltage divider ratio (adjust based on your resistor values) ((R1+R2)/R2) 

// Function to read battery voltage
static float readBatteryVoltage() {
  int sum = 0;
  // Read multiple samples for better accuracy
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
    sum += analogRead(BATTERY_ADC);
    delay(2);
  }
  int adcValue = sum / 10;

  // Calculate actual battery voltage
  // Formula: voltage = (ADC_value / 4095) * 3.3V * divider_ratio
  float voltage = (adcValue / 4095.0) * 3.3 * VOLTAGE_DIVIDER_RATIO;

  return voltage;
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(1000);

  analogReadResolution(12);  // Set ADC resolution to 12 bits
  pinMode(BATTERY_ADC, INPUT);

  pinMode(ADC_EN, OUTPUT);
  digitalWrite(ADC_EN, HIGH);  // Enable ADC
}

void loop() {
  float batteryVoltage = readBatteryVoltage();

  Serial.print("Battery Voltage: ");
  Serial.print(batteryVoltage, 2);
  Serial.println(" V");

  delay(500);  // Read every 0.5 seconds
}

代码解释：

主要功能：
- 电池电压获取：通过 ADC 引脚读取分压后的电池电压（电池电压可能超过 Arduino 的 ADC 参考电压，需要先分压）。
- 精度优化：通过多次采样取平均值来减少电路噪声干扰。
- 电压转换：将 ADC 的数字信号转换为实际电池电压（考虑分压比和参考电压）。
- 串口输出：定期通过串口打印测量的电压，供外部设备（如计算机）查看。
核心函数及作用
- setup()（初始化函数）
  - 作用：程序启动时运行一次，用于配置硬件和参数。
  - 关键操作：
    - Serial.begin(115200)：初始化串口通信（波特率 115200）用于电压数据输出。
    - analogReadResolution(12)：设置 ADC 分辨率为 12 位（读取范围：0~4095）以获得更高精度。
    - pinMode(BATTERY_ADC, INPUT)：设置电池检测引脚（A0）为输入模式，用于模拟信号。
    - pinMode(ADC_EN, OUTPUT) & digitalWrite(ADC_EN, HIGH)：启用 ADC 模块（用于低功耗：仅在测量时开启）。
- loop()（主循环函数）
  - 作用：初始化后重复运行，用于定期电压检测和输出。
  - 关键操作：
    - 调用 readBatteryVoltage() 获取当前电池电压。
    - 使用 Serial.print()/Serial.println() 打印格式化的电压（保留 2 位小数，如 "Battery Voltage: 3.82 V"）。
    - delay(500)：设置测量间隔为 0.5 秒。
- readBatteryVoltage()（核心测量函数）
  - 作用：读取 ADC 信号，优化结果，并转换为实际电压。
  - 关键操作：
    - 平均采样：读取 ADC 10 次，求和后取平均值（减少噪声）。
    - analogRead(BATTERY_ADC)：从引脚 A0 读取模拟电压（返回 0~4095）。
    - delay(2)：采样间隔 2ms 以保证稳定性。
    - 电压计算：使用公式 (adcValue / 4095.0) * 3.3 * VOLTAGE_DIVIDER_RATIO 获得真实电池电压。
    - 返回计算得到的电压（float 类型）供 loop() 使用。
效果演示：

仪表板演示

EE04 使您能够进行各种创意设计，如仪表板和图像显示。通过与按钮结合，可以实现多页面之间的切换。这里是一个仪表板的示例。

tip

在这个例程中，绘制仪表板的操作是基于 LVGL 库进行的。

LVGL 官方文档：LVGL docs

硬件

您需要准备一个 XIAO ePaper Display Board EE04 和一个分辨率为 800*480 的 7.5 英寸屏幕。

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链接：屏幕链接

软件

添加 LVGL 库。在 PIO Home 界面的 Library 工具中，搜索 LVGL，然后选择将库添加到当前项目。建议您选择 LVGL 9.0 或以上版本。

在 lib 目录中
- 创建一个 dashboard 文件夹，然后创建 dashboard_ui.cpp 和 dashboard_ui.h 文件。这些文件主要用于存储 LGVL 的绘制代码。
- 创建 e1001_display 文件夹，并添加屏幕驱动文件 e1001_display.c 和 e1001_display.h
- 创建 lvgl_conf 文件夹并添加 LVGL 的配置文件 lv_conf.h。

完整参考代码：EE04_Dashboard_ui.zip

main.cpp 代码

/*
 * Seeed reTerminal E1001 Multi-UI Demo
 * - All hardware I/O and e-paper driver work happens here.
 * - All runtime parameters and debug logs live here.
 * - dashboard_ui.cpp is a pure LVGL UI layer (no driver calls, no runtime params).
 *
 * UI switching:
 *   KEY0 (GPIO2) → Vehicle Dashboard
 *   KEY1 (GPIO3) → Smart Home
 *   KEY2 (GPIO5) → Super Mario (default)
 */

#include <TFT_eSPI.h>
#include <lvgl.h>

#include "dashboard_ui.h"  // Pure UI layer
#include "e1001_display.h" // E1001 e-paper driver (init/refresh in this file only)

/* ============ Global driver object ============ */
static e1001_driver_t e1001_driver;

/* ============ Current UI ============ */
static UIType current_ui = UI_SUPER_MARIO;

/* ============ Smart Home runtime parameters (tuned here) ============ */
static String smh_location = "New York";
static String smh_weather = "Sunny";
static float smh_temperature = 22.5f;
static int smh_humidity = 45;
static float smh_batt_voltage = 12.4f;
static int smh_batt_capacity = 85;
static int smh_wifi_signal = 4; // 0..4

/* ============ Vehicle runtime parameters (tuned here) ============ */
static int veh_speed = 85;        // km/h
static int veh_rpm = 2800;        // RPM
static int veh_fuel = 75;         // %
static int veh_engine_temp = 82;  // °C
static char veh_gear = 'D';       // gear char
static long veh_odometer = 86531; // km
static bool veh_seatbelt = true;  // indicator example

/* ---------------------------------------------------------------
 * LVGL periodic tick (moved here from dashboard_ui.cpp)
 * --------------------------------------------------------------- */
void ui_update_loop()
{
    lv_timer_handler();
    delay(50);
}

/* ---------------------------------------------------------------
 * Rebuild the active screen for a given UI type (moved here)
 * --------------------------------------------------------------- */
void load_ui(UIType type)
{
    lv_obj_clean(lv_scr_act());
    current_ui = type;

    switch (type)
    {
    case UI_VEHICLE_DASHBOARD:
        create_vehicle_dashboard_ui();
        break;
    case UI_SMART_HOME:
        create_smarthome_ui();
        break;
    case UI_SUPER_MARIO:
    default:
        create_supermario_ui();
        break;
    }
}

/* ---------------------------------------------------------------
 * Helper to apply Smart Home params to the active UI (if loaded)
 * --------------------------------------------------------------- */
static void apply_smarthome_params()
{
    update_temperature(smh_temperature);
    update_humidity(smh_humidity);
    update_battery_voltage(smh_batt_voltage);
    update_battery_capacity(smh_batt_capacity);
    update_wifi_signal(smh_wifi_signal);
    update_weather_status(smh_weather.c_str());
    update_location(smh_location.c_str());

    // Example to-do placeholders (UI has checkboxes already)
    add_todo_item("Water plants");
    add_todo_item("Check security");
    add_todo_item("Update firmware");
    add_todo_item("Check smart plugs");
}

/* -------------------------------------------------------------
 * Helper to apply Vehicle params to the active UI (if loaded)
 * ------------------------------------------------------------- */
static void apply_vehicle_params()
{
    update_speed_gauge(veh_speed);
    update_rpm_gauge(veh_rpm);
    update_fuel_level(veh_fuel);
    update_engine_temp(veh_engine_temp);
    update_gear_position(veh_gear);
    update_odometer(veh_odometer);
    set_warning_indicator(0, veh_seatbelt);
}

/* -------------------------------------------------------------
 * Switch UI (rebuilds the UI and applies current parameters)
 * ------------------------------------------------------------- */
static void switch_ui(UIType next_ui)
{
    if (next_ui == current_ui)
        return;

    current_ui = next_ui;
    load_ui(current_ui);

    if (current_ui == UI_VEHICLE_DASHBOARD)
    {
        Serial.println("[UI] Loaded Vehicle Dashboard");
        apply_vehicle_params();
    }
    else if (current_ui == UI_SMART_HOME)
    {
        Serial.println("[UI] Loaded Smart Home");
        apply_smarthome_params();
    }
    else
    {
        Serial.println("[UI] Loaded Super Mario");
    }

    // Trigger an e-paper refresh immediately after rebuilding UI
    e1001_display_refresh(&e1001_driver);
}

/* -------------------------------------------------------------
 * Setup
 * ------------------------------------------------------------- */
void setup()
{
    Serial.begin(115200);
    Serial.println("LVGL Multi-UI + E1001 e-paper demo starting...");

    // Configure keys (active LOW due to INPUT_PULLUP)
    pinMode(BUTTON_KEY0, INPUT_PULLUP);
    pinMode(BUTTON_KEY1, INPUT_PULLUP);
    pinMode(BUTTON_KEY2, INPUT_PULLUP);

    // Initialize e-paper (includes LVGL/timer/display config handled by your driver)
    Serial.println("Initializing E1001 e-paper driver...");
    e1001_display_init(&e1001_driver);
    Serial.println("E1001 init done.");

    // Default UI: Super Mario
    current_ui = UI_SUPER_MARIO;
    load_ui(current_ui);
    Serial.println("Default UI created: Super Mario");

    e1001_display_refresh(&e1001_driver);
}

/* -------------------------------------------------------------
 * Loop: button-based UI switching + LVGL ticks + e-paper refresh
 * ------------------------------------------------------------- */
void loop()
{
    // Handle UI switching (debounced)
    if (digitalRead(BUTTON_KEY0) == LOW)
    { // Vehicle
        switch_ui(UI_VEHICLE_DASHBOARD);
        delay(300);
    }
    else if (digitalRead(BUTTON_KEY1) == LOW)
    { // Smart Home
        switch_ui(UI_SMART_HOME);
        delay(300);
    }
    else if (digitalRead(BUTTON_KEY2) == LOW)
    { // Super Mario
        switch_ui(UI_SUPER_MARIO);
        delay(300);
    }

    // Drive LVGL internal timers only (no driver I/O in UI layer)
    ui_update_loop();

    // Check if e-paper refresh is needed (driver logic stays here)
    if (e1001_display_should_refresh(&e1001_driver))
    {
        Serial.println("Refreshing e-paper display...");
        e1001_display_refresh(&e1001_driver);
        Serial.println("Display refresh complete.");
    }
}

效果演示：

按下 EE04 板上的按钮可以切换到相应的 UI 界面：

KEY1：车辆仪表盘
KEY2：智能家居仪表盘
KEY3：超级马里奥
默认：超级马里奥

超级马里奥	车辆	智能家居

点击链接，找到 Resources 标题，选择您想要打印的 3D 外壳文件。
3D 外壳文件资源

技术支持与产品讨论

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