ESP32驱动ST7789触摸屏开发指南：LVGL主题设置与示波器面板

零知实验室 2025-04-28 2587

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描述

一、项目概述

本文介绍如何使用ESP32微控制器驱动ST7789 TFT液晶屏和XPT2046触摸芯片，通过LVGL图形库实现主题切换功能，并开发一个实用的触摸屏示波器应用。项目包含两大核心功能：

LVGL多主题切换：支持8种不同风格的UI主题

示波器功能：
模拟/数字信号采集、触摸控制面板、光标测量系统、自动频率检测

二、硬件准备

组件	型号	说明
主控	零知ESP32	双核240MHz处理器
屏幕	ST7789 2.4寸	240×320分辨率
触摸芯片	XPT2046	电阻式触摸控制器
接线	SPI	使用硬件SPI接口

接线图

示波器

三、环境搭建

1. 安装库

lv_arduino v3.0.1

TFT_eSPI

XPT2046_Touchscreen

2. TFT_eSPI配置（User_Setup.h）：


#define ST7789_DRIVER      // Full configuration option, define additional parameters below for this display

#define TFT_WIDTH  240 // ST7789 240 x 240
#define TFT_HEIGHT 320 // ST7789 240 x 320

#define TFT_MISO 19
#define TFT_MOSI 23   
#define TFT_SCLK 18
#define TFT_CS   15  Chip select control pin
#define TFT_DC   2   Data Command control pin
#define TFT_RST  4   Reset pin (could connect to RST pin)

四、核心代码解析

4.1 LVGL主题设置


// 主题初始化
void setup() {
    lv_test_theme(); // 默认主题
    // 可选主题：
    // lv_test_theme_1(lv_theme_night_init(210, NULL));
    // lv_test_theme_1(lv_theme_material_init(210, NULL));
}

// 显示驱动回调
void my_disp_flush(lv_disp_drv_t *disp, const lv_area_t *area, lv_color_t *color_p) {
    tft.setAddrWindow(area- >x1, area- >y1, area- >x2, area- >y2);
    for(int y=area- >y1; y<=area- >y2; y++){
        for(int x=area- >x1; x<=area- >x2; x++){
            tft.writeColor(color_p- >full, 1);
            color_p++;
        }
    }
    lv_disp_flush_ready(disp);
}

4.2 触摸驱动（带消抖）


bool my_touchpad_read(lv_indev_drv_t *indev, lv_indev_data_t *data) {
    static lv_coord_t last_x = 0, last_y = 0;
    bool is_touched = ts.touched();
    
    if(is_touched){
        TS_Point p = ts.getPoint();
        // 坐标转换与校准
        last_x = map(p.x, cal_x_min, cal_x_max, 0, 320);
        last_y = map(p.y, cal_y_max, cal_y_min, 0, 240);
        
        // 滑动检测
        if(abs(last_x - prev_x) >5 || abs(last_y - prev_y) >5){
            is_sliding = true;
        }
        
        // 消抖处理
        if(!is_sliding && (millis()-last_touch_time) >CLICK_DEBOUNCE_MS){
            last_touch_time = millis();
        }
    }
    data- >point.x = last_x;
    data- >point.y = last_y;
    return false;
}

4.3 简易示波器核心逻辑

波形采样：


void takeSample() {
    if(!digitalMode){ // 模拟模式
        uint16_t raw = analogRead(ADC_PIN);
        samplesBuffer[sampleIndex] = raw * amplitudeScale;
    }else{ // 数字模式
        bool state = digitalRead(DIGITAL_PIN);
        samplesBuffer[sampleIndex] = state ? 4095 : 0;
    }
    sampleIndex = (sampleIndex+1) % MAX_SAMPLES;
}

波形绘制：


void updateWaveform() {
    waveSprite.fillSprite(BG_COLOR);
    // 绘制网格
    for(int x=0; x< GRAPH_WIDTH; x+=32){
        waveSprite.drawFastVLine(x,0,GRAPH_HEIGHT,GRID_COLOR);
    }
    // 绘制波形
    for(int i=0; i< visibleSamples; i++){
        uint16_t y = map(samplesBuffer[i],0,4095,GRAPH_HEIGHT,0);
        waveSprite.drawPixel(i*2, y, WAVE_COLOR);
    }
    // 绘制光标
    if(cursorMode){
        waveSprite.drawFastVLine(cursor1Pos,0,GRAPH_HEIGHT,CURSOR1_COLOR);
        waveSprite.drawFastVLine(cursor2Pos,0,GRAPH_HEIGHT,CURSOR2_COLOR);
    }
    waveSprite.pushSprite(0, GRAPH_TOP);
}

五、触摸控制面板实现


void create_ui(){
    // 创建选项卡式控制面板
    lv_obj_t *tabview = lv_tabview_create(rightPanel, NULL);
    lv_obj_t *timeTab = lv_tabview_add_tab(tabview, "时基");
    
    // 时基选择滚轮
    lv_obj_t *timebaseRoller = lv_roller_create(timeTab);
    lv_roller_set_options(timebaseRoller, "0.5msn1.0msn2.0ms", LV_ROLLER_MODE_NORMAL);
    
    // 幅度控制滑块
    lv_obj_t *ampSlider = lv_slider_create(ampTab);
    lv_slider_set_range(ampSlider, 0, 400);
    
    // 模式切换开关
    modeSwitch = lv_switch_create(controlPanel);
    lv_obj_set_event_cb(modeSwitch, mode_switch_event_cb);
}

六、性能优化技巧

双缓冲机制：使用TFT_eSPI的Sprite功能减少闪烁

异步采样：在loop()中分离采样和显示逻辑

动态刷新：根据时基自动调整刷新率

内存管理：


static lv_color_t buf[LV_HOR_RES_MAX * 10]; // LVGL缓冲区
TFT_eSprite waveSprite = TFT_eSprite(&tft); // 波形缓冲

七、实测效果

7.1 LVGL不同主题切换

示波器

演示视频:
https://www.bilibili.com/video/BV1CwjAziEKj/?spm_id_from=888.80997.embed_other.whitelist&bvid=BV1CwjAziEKj&vd_source=a31e3d8d8ce008260eee442534c2f63d

7.2示波器触控界面效果

示波器

演示视频：
https://www.bilibili.com/video/BV1FxjwzwEyF/?spm_id_from=888.80997.embed_other.whitelist&bvid=BV1FxjwzwEyF&vd_source=a31e3d8d8ce008260eee442534c2f63d

八、常见问题解决

触摸校准异常

修改cal_x_min/max和cal_y_min/max值

使用校准例程获取实际参数

LVGL内存不足

// 修改lv_conf.h配置
#define LV_MEM_SIZE (48*1024)
#define LV_DISP_DEF_REFR_PERIOD 30

完整代码获取：

Github仓库：https://github.com/Leeri1y/esp32-st7789

百度网盘：https://pan.baidu.com/s/19TVS2PBJpYqExxsannnH3w?pwd=epyd 提取码: epyd

互动交流： 欢迎在评论区留言讨论，遇到问题可提交Issues

附录：关键函数速查表

函数	功能	调用示例
lv_btn_create()	创建按钮	lv_obj_t * btn = lv_btn_create(parent, NULL);
lv_sw_get_state()	获取开关状态	bool state = lv_sw_get_state(sw);
lv_roller_set_options()	设置滚轮选项	lv_roller_set_options(roller, "1n2n3", true);
waveSprite.pushSprite()	刷新显示	waveSprite.pushSprite(0, 0);
ts.touched()	检测触摸	if(ts.touched()) { ... }

✅ 动手实践建议

先运行基础显示示例验证硬件连接

逐步添加功能模块（先显示后触摸）

使用串口监视器调试输出

保存不同版本的代码备份

审核编辑黄宇

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