开发板】ESP32开发板:体验未来的智能硬件

 目录

一、前言

二、硬件

三、lv_fs_if库移植及sdspi自定义接口库

3.1 sdspi自定义接口库

3.1.1 CMakeLists.txt

3.1.2 sdspi.h

3.1.3 sdspi.c

3.2 lv_fs_if库移植

3.2.1 CMakeLists.txt文件

3.2.2 调用sdspi库

3.2.3 修改lv_fs_if.h

3.2.4 修改DIR为FF_DIR

3.3 main文件

四、bug修改

参考资料

一、前言

        在2.3中图片显示的实现方式中提到过,直接将图片写入程序内并不是一个很好的选择,以读取文件的形式(无论是以bin还是解码库的方式)显示图片既可以提高图片的分辨率,还减少程序的大小,因此这里写一下如何在esp32上移植文件系统。

二、硬件

        开发板:ESP-WROOM-32

        SD卡插及驱动电路:esp32_lvgl_board: 自制LVGL学习扩展板!

·       SD卡:SanDisk 32GB TF(MicroSD)存储卡

三、lv_fs_if库移植及sdspi自定义接口库

        esp32基于lvgl取实现文件系统一般需要两个库,一个是利用FATFS库实现SD卡的驱动,另一个是将lvgl和FATFS库关联。这里建立一个新建一个自定义sdspi库实现基于FATFS库的SD卡驱动,另一个就是基于lv_fs_if库将lvgl和FATFS库关联。

3.1 sdspi自定义接口库

        这一自定义库是基于FATFS实现的,严格来说要先建立FATFS与esp32的适配,但好消息是ESP-IDF内已经集成了FATFS库,直接调用即可。而且乐鑫官方给了一个esp32驱动sd卡建立文件系统的示例程序,在这个程序的基础上封装成库就可以很方便的调用了。sdspi库包括基本的三个文件:

3.1.1 CMakeLists.txt

idf_component_register(
    SRCS
       "sdspi.c"
    INCLUDE_DIRS
        "."
    REQUIRES
        fatfs
)

         这里主要是把fatfs库加入依赖,毕竟这个库就是基于fatfs建立的。

3.1.2 sdspi.h

#ifndef SD_SPI_H
#define SD_SPI_H

#include <string.h>
#include <sys/unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include "esp_vfs_fat.h"
#include "sdmmc_cmd.h"

#define MOUNT_POINT "/sdcard"

// Pin mapping
#define PIN_NUM_MISO 19
#define PIN_NUM_MOSI 23
#define PIN_NUM_CLK  18
#define PIN_NUM_CS   5
#define PIN_NUM_CD   17

esp_err_t sdCard_Init();

#endif

        h文件就是一些端口的设定和函数的声明,根据自己的硬件设置即可。sdCard_Init函数是库的主要内容,就是将文件系统初始化,便于后续lv_fs_if库进行调用。

3.1.3 sdspi.c

#include "sdspi.h"

static const char *TAG = "SD_CARD";

esp_err_t sdCard_Init(){
    esp_err_t ret;

    // Options for mounting the filesystem.
    // If format_if_mount_failed is set to true, SD card will be partitioned and
    // formatted in case when mounting fails.
    esp_vfs_fat_sdmmc_mount_config_t mount_config = {
#ifdef CONFIG_EXAMPLE_FORMAT_IF_MOUNT_FAILED
        .format_if_mount_failed = true,
#else
        .format_if_mount_failed = false,
#endif // EXAMPLE_FORMAT_IF_MOUNT_FAILED
        .max_files = 5,
        .allocation_unit_size = 16 * 1024
    };
    sdmmc_card_t *card;
    const char mount_point[] = MOUNT_POINT;
    ESP_LOGI(TAG, "Initializing SD card");

    // Use settings defined above to initialize SD card and mount FAT filesystem.
    // Note: esp_vfs_fat_sdmmc/sdspi_mount is all-in-one convenience functions.
    // Please check its source code and implement error recovery when developing
    // production applications.
    ESP_LOGI(TAG, "Using SPI peripheral");

    sdmmc_host_t host = SDSPI_HOST_DEFAULT();
    host.slot = VSPI_HOST; //修改总线

    spi_bus_config_t bus_cfg = {
        .mosi_io_num = PIN_NUM_MOSI,
        .miso_io_num = PIN_NUM_MISO,
        .sclk_io_num = PIN_NUM_CLK,
        .quadwp_io_num = -1,
        .quadhd_io_num = -1,
        .max_transfer_sz = 4000,
    };
    ret = spi_bus_initialize(host.slot, &bus_cfg, host.slot);//SDSPI_DEFAULT_DMA->host.slot
    if (ret != ESP_OK) {
        ESP_LOGE(TAG, "Failed to initialize bus.");
        return ret;
    }

    // This initializes the slot without card detect (CD) and write protect (WP) signals.
    // Modify slot_config.gpio_cd and slot_config.gpio_wp if your board has these signals.
    sdspi_device_config_t slot_config = SDSPI_DEVICE_CONFIG_DEFAULT();
    slot_config.gpio_cs = PIN_NUM_CS;
    slot_config.gpio_cd = PIN_NUM_CD;           /* SD插拔检测信号线端口 */
    slot_config.host_id = host.slot;

    ESP_LOGI(TAG, "Mounting filesystem");
    ret = esp_vfs_fat_sdspi_mount(mount_point, &host, &slot_config, &mount_config, &card);

    if (ret != ESP_OK) {
        if (ret == ESP_FAIL) {
            ESP_LOGE(TAG, "Failed to mount filesystem. "
                     "If you want the card to be formatted, set the CONFIG_EXAMPLE_FORMAT_IF_MOUNT_FAILED menuconfig option.");
        } else {
            ESP_LOGE(TAG, "Failed to initialize the card (%s). "
                     "Make sure SD card lines have pull-up resistors in place.", esp_err_to_name(ret));
        }
        return ESP_FAIL;
    }
    ESP_LOGI(TAG, "Filesystem mounted");

    // Card has been initialized, print its properties
    sdmmc_card_print_info(stdout, card);
    return ESP_OK;
}

         这个文件主要就是sdCard_Init这个函数,基本和官方的示例程序一致,但是有几个根据自己的硬件的适配。主要是增加以下两行():

host.slot = VSPI_HOST;                      /* 修改总线 */
slot_config.gpio_cd = PIN_NUM_CD;           /* SD插拔检测信号线端口 */

        分别是修改总线和新增插入检测端口。修改总线主要是因为默认总线是HSPI,但是已经被屏幕使用了,这里借鉴了b站一位大佬的思路把总线换成VSPI,否则会报错:

 (876) SD_CARD: Initializing SD card
I (876) SD_CARD: Using SPI peripheral
E (876) spi: spi_bus_initialize(756): SPI bus already initialized.
E (876) SD_CARD: Failed to initialize bus.

        另一个就是增加了一个插拔检测的端口,因为我们硬件上有这端口,把这个也写进程序里。

3.2 lv_fs_if库移植

        lvgl官方已经提供了一个库来实现读写文件系统,即lv_fs_if库。我们首先把这个库下载下来放在工程的组件里。之后有几个地方需要进行更改:

  • 增加CMakeLists.txt文件
  • 调用sdspi库
  • 修改lv_fs_if.h
  • 修改DIR为FF_DIR
  • 3.2.1 CMakeLists.txt文件

    idf_component_register(
        SRCS 
            "lv_fs_fatfs.c"
            "lv_fs_pc.c"
            "lv_fs_posix.c"
            "lv_fs_if.c"
        
        INCLUDE_DIRS
            "./"
    
        REQUIRES
            lvgl
            sdspi
            fatfs
    )

    3.2.2 调用sdspi库

    #include "sdspi.h"
    
    
    /* Initialize your Storage device and File system. */
    static void fs_init(void)
    {
        /* Initialize the SD card and FatFS itself.
         * Better to do it in your code to keep this library utouched for easy updating*/
        sdCard_Init();
    }

            这里主要是在lv_fs_fatfs.c文件下的fs_init函数内进行文件系统的初始化,调用我们在sdspi库内建立的sdCard_Init函数即可,当然相应的也需要加入头文件 #include "sdspi.h"。

    3.2.3 修改lv_fs_if.h

    /*File system interface*/
    #define LV_USE_FS_IF	1
    #if LV_USE_FS_IF
    #  define LV_FS_IF_FATFS    'S'
    #  define LV_FS_IF_PC       '\0'
    #  define LV_FS_IF_POSIX    '\0'
    #endif  /*LV_USE_FS_IF*/

            在头文件新增如上代码,否则会出现没有定义lv_fs_if_init函数的报错,这里主要是在lv_fs_if.h内增加一段LV_USE_FS_IF的定义, 否则下面的lv_fs_if.c内#if LV_USE_FS_IF会把lv_fs_if_init函数的定义跳过,就会报这个错:

    ../main/main.c: In function 'app_main':
    ../main/main.c:8:5: error: implicit declaration of function 'lv_fs_if_init'; did you mean 'lv_fs_drv_init'? [-Werror=implicit-function-declaration]
         lv_fs_if_init();
         ^~~~~~~~~~~~~
         lv_fs_drv_init

    3.2.4 修改DIR为FF_DIR

    /**
     * Initialize a 'fs_read_dir_t' variable for directory reading
     * @param drv pointer to a driver where this function belongs
     * @param dir_p pointer to a 'fs_read_dir_t' variable
     * @param path path to a directory
     * @return LV_FS_RES_OK or any error from lv_fs_res_t enum
     */
    static void * fs_dir_open (lv_fs_drv_t * drv, const char *path)
    {
        FF_DIR * d = lv_mem_alloc(sizeof(FF_DIR));
        if(d == NULL) return NULL;
    
        FRESULT res = f_opendir(d, path);
        if(res != FR_OK) {
            lv_mem_free(d);
            d = NULL;
        }
        return d;
    }

            把lv_fs_fatfs.c内的fs_dir_open函数下DIR都改成FF_DIR,否则就会这样报错,暂时不知道原因,解决方法是参考的这篇文章

    ../components/lv_fs_if/lv_fs_fatfs.c: In function 'fs_dir_open':
    ../components/lv_fs_if/lv_fs_fatfs.c:226:5: error: unknown type name 'DIR'; did you mean 'DDR'?
         DIR * d = lv_mem_alloc(sizeof(DIR));
         ^~~
         DDR

    3.3 main文件

    #include "disp_port.h"
    #include "lv_fs_if.h"
    #include "lvgl.h"
    
    void app_main(void)
    {    
        /*加载界面*/
        //guiInit();
        lv_init();
        lv_fs_if_init();
        
        
    
        //guiTaskCreatePinnedToCore();
    }
    

             主要是调用lv_fs_if_init函数进行文件系统的初始化(sdCard_Init是lv_fs_if_init的一部分),而这之前需要进行lvgl的初始化即lv_init。当然我们也可以把lv_init放在别函数里,例如先初始化gui(gui的初始化内部会调用lv_init)。

    四、bug修改

            此外这里遇到一个卡住很久的问题,简单记录一下给自己😂,应该很少会有人犯这种错误。代码编译能成功,但是在单片机上运行会报这个错:

     E () vfs_fat_sdmmc: sdmmc_card_init failed (0x105).
    E () SD_CARD: Failed to initialize the card (263). Make sure SD card lines have pull-up resistors in place.

            这里最后发现是由于焊接sd卡槽时插拔口没虚焊了,有两个解决方法,一个是把

    slot_config.gpio_cd = PIN_NUM_CD;           /* SD插拔检测信号线端口 */

     注释掉,不用这个功能(😂急了);另一个就是补焊一下,最后都能运行成功。

            最后运行成功后,串口监视器上会出现:

    Name: SD32G
    Type: SDHC/SDXC
    Speed: 20 MHz
    Size: 30436MB

     表示文件系统已经构建完成。

    参考资料

    构建系统 – ESP32 – — ESP-IDF 编程指南 latest 文档 (espressif.com)

    ESP32 LVGL FATFS 文件系统移植 – 哔哩哔哩

    https://github.com/lvgl/lv_fs_if

    https://github.com/espressif/esp-idf/blob/v4.4.2/examples/storage/sd_card/sdspi/main/sd_card_example_main.c

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