Yinke7 / HoloCubic

带网络功能的伪全息透明显示桌面站

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HoloCubic--多功能透明显示屏桌面站

视频介绍: https://www.bilibili.com/video/BV1VA411p7MD/

0. 关于本项目

稚晖君注:这是为了更新视频,缓解本人拖更两个月的尴尬,用一个周末时间赶出来的一个有意思的小玩意 :D

如视频所述,本项目有意思的地方在于使用了一个分光棱镜来设计出伪全息显示的效果。这个小设备总的来说功能比较多,因为搭载了WiFi和蓝牙能力可以实现很多网络应用,在本仓库中给大家提供了一个开发框架以及一些基础功能(天气、粉丝数监视器等),大家可以基于我的方案继续扩展实现更多应用。

本项目的硬件方案是基于ESP32PICO-D4的,乐鑫的一个很实用的MCU芯片,由于采用了SiP封装是的PCBA整板面积能做到一个硬币大小;软件方面主要是基于lvgl-GUI库,我移植了ST7789 1.3寸240x240分辨率屏幕的显示屏驱动,同时将MPU6050作为输入设备通过感应的方式模拟编码器键值来交互。

1. 硬件打样说明

PCB打样的话暂时没发现有啥需要特别注意的。 PCB文件可以直接拿去工厂打样,两层板很便宜,器件BOM的话也都是比较常用的,整板成本在50元以内。

Hardware文件内目前包含两个版本的PCB电路:

  • Naive Version :即视频中出现的版本,板载ESP32、IMU、环境光传感器、SD卡槽、下载电路、以及两个RGB灯
  • Ironman Version :基于上面的版本轻微修改,删去了环境光传感器,修改了PCB形状以适配新的外壳

因为新款的外壳计划是使用CNC进行金属加工,因此环境光容易被遮挡,而且该功能使用场景不多所以在新版删去了。

外壳加工 根据自己喜欢的版本选择,3D Model文件夹目前包含四个版本的外壳文件:

  • Naive Version :即视频中出现的版本,比较简约(因为临时赶工设计的),最好使用光固化3D打印加工

  • Bilibili Version :视频中后面出现的B站百大奖杯形式的外壳结构,适配Naive Version的PCB, 属于娱乐性质,非百大UP不建议采用

  • Metal Version :视频发布后全新改版的外壳结构设计,优化了布局控件整体更紧凑精致,适配Naive Version的PCB,该建议使用CNC加工制作

  • Ironman Version :新设计的野生钢铁侠风格结构件,该版本为和朋友合作设计的,后面可能会授权他联名量产,该结构适配Ironman Version的PCB

野生钢铁侠联名的版本的结构件加工比较复杂,而且需要后期喷砂、阳极氧化等工艺所以单件制造成本很高(打听了下整套3个部件至少要1000元+),因此大家自己有加工渠道的可以用提供的文件自己去做。

没有渠道但是又想要这个版本硬件的,我授权了那位朋友量产一小批,他的店铺名为Xikii,是做客制化键盘很有经验的一个极客,大家感兴趣的可以去关注一下~

2. 固件编译说明

固件框架主要基于Arduino开发完成,玩过Arduino的基本没有上手难度了,把Firmware/Libraries里面的库安装到Arduino库目录(如果你用的是Arduino IDE的话)即可。

我使用的是Visual Studio上面的Visual Micro插件进行Arduino开发,因为对VS比较熟悉,大家选择自己喜欢的IDE就好了。

然后这里需要修改一个官方库文件才能正常使用:

首先肯定得安装ESP32的Arduino支持包(百度有海量教程),然后在安装的支持包的esp32\hardware\esp32\1.0.4\libraries\SPI\src\SPI.cpp文件中,修改以下代码中的MISO为26

if(sck == -1 && miso == -1 && mosi == -1 && ss == -1) {
    _sck = (_spi_num == VSPI) ? SCK : 14;
    _miso = (_spi_num == VSPI) ? MISO : 12; // 需要改为26
    _mosi = (_spi_num == VSPI) ? MOSI : 13;
    _ss = (_spi_num == VSPI) ? SS : 15;

这是因为,硬件上连接屏幕和SD卡分别是用两个硬件SPI,其中HSPI的默认MISO引脚是12,而12在ESP32中是用于上电时设置flash电平的,上电之前上拉会导致芯片无法启动,因此我们将默认的引脚替换为26。

也可以通过设置芯片熔丝的方式解决这个问题,不过那样的操作是一次性不可逆的,不建议这么玩。

另外:

由于我赶视频制作,代码都是临时写的非常杂乱有很多dirty code,因此仓库中的是所有驱动调通之后的模板代码,可以自己基于这个框架自由开发。

APP应用代码我在整理中慢慢也会更新出来。

3. Visual Studio模拟器 & 图片转换脚本

Software文件夹中包含了一个Visual Studio的工程,用VS打开(需要安装C++开发组件)后可以在电脑上模拟LVGL的界面效果,改好之后代码粘贴到Arduino固件那边就可以完成界面移植。

这样省的每次修改都要重新交叉编译Arduino的固件,提升开发效率。

ImageToHolo文件夹下包含一个Python脚本,用于将图片转换成HoloCubic固件中用到的图像资源。

因为图像资源一般都比较占空间,如果全部存在ESP32的Flash中的话存不了几张,因此我在框架中移植了LVGL的FAT文件系统支持,可以将图片资源存储在SD卡内进行读取。

官方的图转换工具是在线的:https://lvgl.io/tools/imageconverter ,需要选择 Indexed 4 colors 格式。

但是官方工具每次只能转换一张还要上传下载很麻烦,因此我自己写了个脚本用于批量转换。

HoloCubic用到的图片资源名为xxx.bin文件,大家用我提供的脚本转好后放入SD卡,然后可以像这样读取:

lv_obj_t* imgbtn = lv_imgbtn_create(lv_scr_act(), NULL);
lv_imgbtn_set_src(imgbtn, LV_BTN_STATE_PRESSED, "S:/dir/icon_pressed.bin");
lv_imgbtn_set_src(imgbtn, LV_BTN_STATE_RELEASED, "S:/dir/icon_released.bin");

其中S:指代SD卡根目录(注意S是大写的),后面就是跟Linux中的路径完全表示一致了。

该脚本参考了W-Mai/lvgl_image_converter 的实现。

另外由于转换脚本的使用需要再Python环境下,如果大家不想安装环境的话,也可以用我预编译好的exe文件来转,使用方法很简单,把jpg/png/bmp图片拖到holo转换器.exe的图标上就行了(可以同时拖动多个上去),会在当前目录生成对应的.bin文件。

转换器软件的下载地址:

链接:https://pan.baidu.com/s/11cPOVYnKkxmd88o-Ouwb5g 提取码:xlju

4. 关于分光棱镜

我用的时25.4mm x 25.4mm x 25.4mm的棱镜,淘宝应该可以搜到,单个价格80元左右。

分光棱镜的固定比较麻烦,用胶水的话容易渗入屏幕导致水印,因此建议去TB搜一下OCA胶,这是一种全贴合屏幕工艺中用来粘合屏幕的固态胶,效果很不错也很便宜。

但是OCA粘性非常强,大家操作一定要仔细不要留气泡,不然粘上后就很难取下了。

其他的后续再补充,有用的话记得点星星~

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