立志做全套3D打印外围设备，目前是只制作监控主板和二次固化机，后续的项目、以及对应的程序，都会进行开源，欢迎同学分享好的想法。长期项目！

 

暂未完成二次固化机部分，但已完成设备交互。

 

小破站演示链接https://www.bilibili.com/video/BV1Fa4y1G76h/?vd_source=a1e9502e385d1bb03fa3ea7d653e93a3

前排提示：买淘宝的芯片，一定要三思而后行，假货不是一般的多！我买了3份MP3302，一共15片，结果没一片能用的！全烧了！只能通过以前买的显示模块来驱动！

目录：

1.前言

2.硬件设计

3.软件设计

4.未来规划

 

 

1.前言

首先感谢以下资料提供者，没有他们的分享与付出，很多项目都只有空想，没有实现，我相信在以后，我们的开源环境会越来越好，像我这样不是科班出身的也能玩，毕竟开源就是分享与学习嘛！

 

 

 

 

 

2.硬件设计

 

监控板：

主控采用ESP32 S3 ，本来是想采用芯片而非模块的方案，但是考虑到同学们的复现门槛，所以采用模块的方式，板载565RGB屏幕接口，恒流LED驱动屏幕背光（由于现有的LED恒流背光芯片买到假货，所以采用了模块的方式驱动RGB屏幕）无源蜂鸣器，SHT30温湿度监测，高达4M的串口下载速度。

 

 

二次固化机：

采用乐鑫的ESP32C2（即ESP8684)芯片，这个芯片的好处是：晶振频率要求较低，内部集成FLASH，外围电路要求低等。共设计了：一个电调输入接口，1个12V UV灯驱动接口、一个12V LED灯驱动接口、一个12V风扇接口，一个TVOC检测器。同时还有旋钮屏串口通信（待完成），使得旋钮的交互也可以反馈到二次固化机中。采用了DCDC降压设计， 12V先降压到5V给串口芯片供电，再通过LDO降压到3.3V给ESP32和其他芯片供电。

 

 

 

 

 

 

3.软件部分

 

1.监控板

使用ESP-IDF进行编程，使用LVGL作为图形UI，双缓冲，通过修改ESP-NOW例子，使其能够通过WIFI局域网/蓝牙通信，并且可进行各个外设的参数设置/观察，是本项目中的大脑担当。采用PlatformIO编程，通过PlatformIO的底层，即ESP-IDF5编程，自带各种驱动程序，方便编程。

监控板软件部分一共为5个部分。

1.Blynk

我采用的自建服务器的方法。使用主站的blynk也可以，但是控件会比较少，需要充钱才能获得一些固件的使用权，如果采用自建的方法，能使用到的控件和主站的差不多，能量还是无限的，可以随意使用控件。

接下来是安装Blynk-server的步骤

首先准备一个在你家局域网内的服务器（因为搭建比较容易），我使用的是ROCK5B，这是我家里的一个智能设备中控系统，安装了Ubuntu20.04。

（1）进入终端页面，一般是呈下图所示。

（2）拉取blynk-server搭建文件，这里我放在了gitee上。

在终端输入git clone https://gitee.com/lin_xiaoyan/blynk-local-server.git，显示如下内容

说明文件已经拉取到你的服务器里面了，用进入目录内，使用ls命令查看该目录下的内容，如果是显示这样就没问题了。

(3)初次运行

进入目录内，运行java -jar server-0.41.16-java8.jar -dataFolder /home/pi/Blynk -serverConfig /home/pi/someFolder/server.properties，会发现报错，没关系，按下列走就行。

要注意的是，第一个数据目录地址即/home/pi/Blynk 需要使用mkdir命令新建一个文件夹。我的就是在/home/rock/Blynk，这个不是定死的，你也可以在blynk-server新建一个这样的文件夹，然后用pwd命令查看所在目录位置，填入所在目录就好。

第二个目录地址是服务器的参数设置目录，需要在你设置的目录下新建一个server.properties文件，我用的是vim工具新建，在someFolder目录下，输入以下命令vim server.properties，然后输入:wq即可完成创建文件。

当新建目录、创建文件设置完成以后，再运行java -jar server-0.41.16-java8.jar -dataFolder /home/pi/Blynk -serverConfig /home/pi/someFolder/server.properties就会出现下列画面

那么恭喜你，你可以半场开香槟了。

打开https://10.0.8.14:9443/admin，10.0.8.14是内网的IP地址，填写你服务器所在的内网地址就可以看到如下界面，如果是想在外网使用，后续需要做内网穿透。

上面运行程序所得到的email 和password 就可以看到如下界面

我们的blynk是需要在后台运行的

执行crontab -e，这是linux的任务表，定时执行命令

选2 vim

在下列内容输入@reboot java -jar /home/pi/blynk-server.jar -dataFolder /home/pi/Blynk （这里的目录需要更改一下）

执行

sduo service cron reload

sudo service cron restart

就可以关闭页面了.

恭喜你！已完成blynk-server的搭建！

 

内网穿透我使用的是小米球，这里感谢刺球大佬！提供免费的服务器!

首先在下列教程中（https://blog.xiaomiqiu.com/article/121）注册好账号。

把小米球的客户端放进你的服务器目录内

我的服务器架构是arm64，所以我保存linux-arm的文件夹到我服务器目录内。

使用vim xiaomiqiu.conf，配置你的小米球服务器

一般显示这样，我把auth_token和server_addr隐藏了

auth_token可以在小米球控制台找到

server_addr可以在小米球服务器列表找到https://manager.xiaomiqiu.com/forum/question/questionDetail/39，如果使用免费一号，那就不用修改。

配置完成以后，执行./xiaomiqiu_start.sh，然后回车就行了。

后台运行的话，需要screen这个软件。ubuntu: sudo apt-get install screen ；centos: yum install screen

然后screen -S

会出现新的屏幕

接着执./xiaomiqiu_start.sh，回车，最后按ctrl+A+D就可以切换出页面了。

至此，blynk-server搭建完成。登录https://ngrok.xiaomiqiu123.top:分配的映射端口/admin就可以出现了以下界面，恭喜！

接下来进入手机服务端配置

点击下面那个红绿灯一样的东西，就会出现上述页面，点custom，输入ngrok.xiaomiqiu123.top，后面那一行是端口，填写映射端口就行。

 

接下来就会出现以下页面啦！不过你需要在手机端新建一个设备，之后在blynk网页端点击User->admin@blynk.cc

拉到下面会有以下信息

其中，Token我们要记下来。

 

接下来到设备端进行软件编写

可以看到，blynk有一个begin的函数，意味着是初始化，在前面的BLYNK_AUTH_TOKEN就是我们刚刚在网页端获得的一串字符。而IPAddress是你服务器的内网地址。

至此，blynk部分完成

 

2.ESP—NOW

ESP-NOW 是乐鑫定义的一种无线通信协议，能够在无路由器的情况下直接、快速、低功耗地控制智能设备。它能够与 Wi-Fi 和 Bluetooth LE 共存，支持乐鑫 ESP8266、ESP32、ESP32-S 和 ESP32-C 等多系列 SoC。ESP-NOW 广泛应用于智能家电、远程控制和传感器等领域。

 

ESP-NOW 是基于数据链路层的无线通信协议，它将五层 OSI 上层协议精简为一层，数据传输时无需依次经过网络层、传输层、会话层、表示层、应用层等复杂的层级，也无需层层增加包头和解包，大大缓解了网络拥挤时因为丢包而导致的卡顿和延迟，拥有更高的响应速度。

 

而ESP-NOW配置方便，初始化简单，只需要配置收、发回调函数，就可以进行通信

我们可以看到初始化这边

 

首先是nvs_flash的初始化，这个是wifi库的要求，没有就会报错

第二个是esp_now的初始化，直接调用就行了，如果初始化错误，会报错

然后就是两个回调函数的注册，分别是OnDataSent1、OnDataRecv，他们分别代表的是OnDataSent1：执行发送函数esp_now_send后的回调函数（即运行后执行的程序）、OnDataRecv：每当接收到数据时执行的回调函数

可以看到我们接收回调函数，使用了memcpy，把incomingData的数据（即发送端发送的数据）通过函数memcpy拷贝到Data这个结构体

一般来说我们只要注册这个函数就行了，上述是回调函数的规范写法

然后我们再来看看Data这个结构体，实际上他是收发函数都调用的，这样子会有利于双向传输的数据规范性。

如果你打开发送端的代码，可以看到他们的ESP—NOW收发结构体是一样的，这就是我说的数据规范性，因为结构体上的数据每段必须一样，在内存中占用的顺序、大小也是一样的，这样的规范性有利于我们进行数据的调用和分辨。

而我在esp_now这个线程中不断进行发送命令，esp_err_t result1 = esp_now_send(broadcastAddress1, (uint8_t *) &Data, sizeof(Data));，接收到数据就调用接收回调函数，这样子就完成了两个设备之间的双向传输。

 

这是主控板的收发数据打印

 

3.RGB 接口7寸屏幕

这段是ESP-IDF的例程，采用PlatformIO有个好处，就是能调用ESP-IDF的例程，也能调用Arduino的库，因为他们的底层实际上是一样的，这个方法也适用于STM32，其底层是cubemx。

值得注意的是这几个参数的设置，得问屏幕厂家，否则会驱动失败。

 

4. LVGL

LVGL的初始化也没啥好说的，ESP-IDF例程，创建一个线程，调用刷屏函数就行。

我采用LVGL的开发工具是gui-guider。

这里我讲一下如何把gui-guider的代码移植到我们的设备上

首先在我们已经开发UI页面以后，生成C代码会看到下面的几个重要的文件

setup_scr开头的是你设置的页面，里面包含各种obj初始化函数，我们只需要把gui_guider.c，gui-guider.h，和setup-scr开头的文件拷贝到我们设备代码的目录内就行

可能有同学问了，event_init.c不需要吗？

其实这个是lvgl时间的初始化函数，但是有些控件gui-guider上面是没有这个事件的设置的，所以我event都是手搓，不用event_init里面的代码；

然后移植完成是这个效果

5.PWM生成

我采用的是ESP-IDF的例程，实际上Arduino更简单，只需要设置3步ledcAttachPin(uint8_t pin, uint8_t chan)、ledcSetup(uint8_t chan, uint32_t freq, uint8_t bit_num)即可完成初始化通过ledcWrite(uint8_t chan, uint32_t duty)就可以完成占空比的设置，但我还没研究如何分配定时器，所以我采用ESP-IDF的程序。

而ESP-IDF PWM例程上是这样的，他不是叫PWM，而是LEDC。

首先是通道设置，配置PWM CHANNEL，分配引脚、输出极性、初始占空比和PWM速度模式

接下来是时基配置，要注意的是duty_resolution这一项，后面会说。

然后就是初始化时基、和输出通道。

到此，PWM初始化就完成了。

通过

ledc_set_duty(ledc_mode_t speed_mode, ledc_channel_t channel, uint32_t duty);

ledc_update_duty(ledc_mode_t speed_mode, ledc_channel_t channel);

这两个函数，我们可以修改占空比，但是依靠duty_resolution这一项来决定我们设定的数值。

比如我这里是 LEDC_TIMER_13_BIT，说明这个通道的分辨率是13bit，当占空比为100%时，duty = 2^(13)-1=8191

为什么叫分辨率，因为每改变一个占空比，能改变的duty增加了，所以每一个占空比的变化会变得更加细腻（这个可以在LED上看的出来）

当我们想要50%的占空比，那么就要设置成50/100* [2^(13)-1] = 4095 ，生成的PWM波如下图所示

 

 

6.电容触摸

用了陈亮老师的整合驱动，陈亮老师是一个玩屏的大佬，大名鼎鼎的GFX库就是他写的，B站也有号，大家可以关注一波~

lvgl注册触摸驱动是这样的

回调函数写完以后

初始化这么写就好了

2.二次固化机

使用ESP-IDF进行编程，通过ESP-NOW，使其能够与监控板通信，并且能够通过blynk来给手机端，从而获得环境的参数、并且可在blynk上设置参数，主控板再发送给二次固化机，使得二次固化机的参数得到修改，同时向监控板发送信息，从而监控板上的数据也能得到实时更新。

ESP-NOW和PWM驱动与主控板相似，所以这里就不再赘述

接下来写的是有关于SHT30和TVOC传感器的驱动

 

1.SHT30温湿度传感器

老朋友了，又贵又不准

通过I2C驱动

首先是I2C的初始化路线

调用的时候返回初始化状态，返回ESP-OK是已经初始化完毕，值得注意的是这里已经有I2C的上拉，理论上可以不用再加上拉电阻

I2C的写入数据如上，因为我们的SHT30也是要初始化的，我们可以通过上述步骤，进行SHT30初始化的设置

在代码中可以这么写

和ESP-IDF上的发送步骤一致

读取数据时和写入数据时差不多，只是把写入函数换成读取函数

最后进行校验就完成了

 

2.TVOC传感器

初始化是通过以下步骤

可以看到，首先是uart设置，接下来就是初始化驱动、分配RAM空间、分陪引脚就OK了。

 

由于ESP32没有接收中断，我们只能设置定时接收数据，而TVOC传感器是1秒发送一次数据，所以我们设置得比他小的接收周期就行

根据手册，我们要找到接收数据字符里面的对应字符串的表头，这和指纹模块驱动类似，首先是接收数据到数组里面，然后通过strstr函数搜索表头以下字符串的地址指针，后面指向该地址，这时候的地址就是我们TVOC数据的地址了，

通过校验函数，得到的数据就是我们的TVOC数据字符串。

 

再通过手册上的算法，就可以得出我们的TVOC数据了。

 

3.FDM环境采集（未来规划）

待上传

4.光固化清洗机（待整合）

 

4.未来规划

1.由于长达30天的实习，FDM监控清洗机这部分没有完成，在写完毕业论文以后，我在后续会补上这两个部分的内容。清洗机采用钕磁铁、电机的方式转动，看起来效果还行。

2.研究SPIFFS+LVGL的方式，存储数据，目前来说，数据没有存储功能，后续会加上。

3.3D打印外壳上线ing~

4.由于ESP32-S3的RGB驱动7寸屏已经是极限，后续会考虑用全志T113进行驱动

 

 

 

进度追踪.

3月16日，基本的UI图形即将完成，阿里云设备已接入

 

3月17日 已完成SmartConfig配网，无需手动在程序输入WIFI密码

3月19日 已完成LED无极调光、TVOC传感器功能