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本次电子测光表项目，我选择了进阶任务，即需要实现基础的测光表功能，也需要通过蓝牙把测光结果上报给手机，且手机也能远程控制舵机按压快门。

在过程贴中已分别实现了基础任务和进阶任务，这里就不赘述单个任务实现，下方是各个帖子链接：

1.    开箱贴：https://forum.eepw.com.cn/thread/387450/1

2.    基础任务-按键检测： https://forum.eepw.com.cn/thread/387473/1

3.    基础任务-编程获取BH1750光强度数值：https://forum.eepw.com.cn/thread/387486/1

4.    基础任务-屏幕显示文字：https://forum.eepw.com.cn/thread/387772/1

5.    基础任务-屏幕显示光强：https://forum.eepw.com.cn/thread/387780/1

6.    进阶任务-蓝牙传输与舵机控制：https://forum.eepw.com.cn/thread/387985/1

此次项目我采用了如下器件：

（1）控制器是 ESP32-S3 评估板-5483，即 Adafruit ESP32S3 TFT Feather 模块，它是一款基于 ESP32-S3芯片的嵌入式开发模块，配备了一块1.14寸彩色IPS TFT显示屏，采用 ST7789 芯片组。该模块通过SPI接口与 ESP32S3 连接，支持DMA，用于提高渲染性能。此模块的应用方向：智能家居、工业自动化、网联网应用。

（2）数字光传感器是 BH1750 U136，它是一款由日本罗姆半导体生产的数字环境光强度传感器，能够测量周围环境的光照强度，并将其转换为数字信号输出，测量范围 0~65535lux，最小误差变动±20%，使用I2C总线进行通信，易于微控制器或者其他支持I2C的设备进行集成。该传感器广泛应用于智能家居、安防系统、户外照明控制等。

（3）按钮模块 U025，是一款由M5 Stack 设计的按键模块，由2个不同颜色的按键组成，支持 Grove 接口，广泛应用于游戏设备、自动化测试、教育机器人、智能家居控制系统。

（4）舵机 SER0043，是一款能够实现360度连续旋转的微型舵机，内部采用塑料齿轮传动，能够在 4.8~6V 电源下工作，提供 1.2~1.6Kg*cm的扭矩。应用于机器人和自动化，模型制作，监控系统。

1.    中间的是主控 Adafruit ESP32S3 TFT Feather 模块，板载一个IPS TFT 显示屏，能展示欢迎界面、测光信息；板载一个复位按键和一个用户按键，用户按键作为确认按键，用来调整曝光三要素的值；

2.    图中左侧按键是外接的按钮模块U025，一个红色和一个蓝色按键通过数字IO口接入到主控模块，通过高低电平检测按键状态；这两个按键用来在GUI上导航；

3.    图中上方的数字光传感器通过I2C接口与主控通信，连续采集光强度得到，实时显示在GUI上；

4.    图中右侧是360度舵机，主控通过PWM信号控制舵机旋转；这里舵机没有接负载，旋转一定角度再回归原位模拟按压快门；

5.    下方是移动设备，通过蓝牙BLE与主控通信；主控把采集到的光照强度通过BLE发送给移动设备，也能接收移动设备发送过来的命令控制舵机旋转；

Adafruit ESP32S3 管脚图如上，下方原理图示意图仅表示各个模块与主控的连接关系，不代表实际走线。

1.    BOOT 按键是板载按键，连接到GPIO0

2.    舵机连接到GPIO16 【特别注意，我购买的舵机是5V供电，开发板只有3V3电源，因此我外接了一个5V电源，最后GND与开发板相连】

3.    双按键模块，红色按键接到GPIO12， 蓝色按键接到GPIO11

4.    BH1750 数字光传感器是I2C接口，SCL是GPIO11，SDA是GPIO22

5.    各个模块的电源和GND连接到对应的管脚。

我设计了两个UI界面，第一个是欢迎界面，展示此次活动信息、作者信息；第二个是测光界面，用户可以通过红蓝按键进行导航，按下BOOT键修改选项，调整曝光三要素中的任意两个参数。

此页面展示活动信息，右上角有一个小的按键，按下 BOOT 键可以跳转到测光界面。

此页面可以调整测光模式（AV表示光圈优先，TV表示快门优先）、ISO、AP（光圈档位）、SP（快门速度档位），最下方展示光强度数值 xx Lux 以及 ISO 为100 时的曝光值。

当前图片是Gui Guider 设计器的截图，各个档位和数值仅作为演示，不代表测光结果中的一个可能。

1.    左上角按钮图标，按下可以跳转到欢迎界面；

2.    第一行 Mode: AV 表示当前是 AV 光圈优先模式。当导航到此按钮图标时，按下 BOOT 键可以切换测光模式，在 AV/TV 之间进行切换；当处于AV测光模式时，下方的 SP 档位选项按钮图标变成灰色的，用户不能通过红蓝按键导航到 SP 档位修改按钮图标上；当处于 TV 测光模式时，下方的 AP 档位选项按钮图标变成灰色的，用户不能通过红蓝按键导航到SP档位修改按钮图标上；

3.    第二行 ISO 档位，用户通过红蓝按键导航到ISO时，可以加减ISO档位；

4.    第三行AP 档位，用户通过红蓝按键导航到AP时，可以加减AP档位；

5.    第四行 SP档位，用户可通过红蓝按键导航到SP时，可以加减 SP 档位；

6.    第五行的 LUX 和 EV 是标签，仅展示采集的光强度 lux 数值和 ISO 为100时对应的曝光数值，用户不可修改这两个标签页的数值；

术语：曝光值（EV）、光圈（AV）、快门（TV）、感光度（SV）、照度（Lux)

计算关系如下

了解了这个公式之后，就能理解下标中的 AV 档位0表示光圈数值1，档位1表示光圈数值1.4，依次类推；快门值 TV 档位 0 表示曝光时间 1，档位 1 表示曝光时间 1/2 秒，依次类推。

在有 EV = 2 + log2(LUX/100) 之后，只需要修改 AV / TV / SV 三者中的任何一个，就可以推算出另外一个。当前我们只设计曝光优先（可调节AV, SV 推导出TV)、快门优先模式（可调节 TV, SV 推导出 AV）。

基于 Arduino 开发环境，安装各个模块的库文件，可以轻松驱动各个模块，组合实现产品应用。

1.    驱动按键，安装了 thomasfredericks/Bounce2@^2.72 库

2.    驱动BH1750，安装了 claws/BH1750@^1.3.0 库

3.    驱动舵机，安装了 madhephaestus/ESP32Servo@^3.0.5

4.    为了屏幕显示，安装了 lvgl/lvgl@8.3.10 ， adafruit/Adafruit ST7735 and ST7789 Library@^1.10.4 及其依赖的库

初始化函数 setup() 仅调用各个模块的初始化函数，解耦代码，干净清爽。

各个模块的代码都放在各个模块的文件中，例如 button 模块放在 btn_drv.cpp 文件中，其中初始化 button 的代码如下：

由于按键接入了 LVGL 输入设备，模拟旋转编码器，并没有死循环函数。下面是个单个按键的扫描函数：

死循环也是调用各个模块的循环函数，需要注意各个模块的循环函数不要阻塞，否则其他任务得不到运行。

简单介绍：

1.    loop_bh1750_scan() 得到测光数值，

2.    loop_ble_server_task() 更新BLE状态，检测有无客户端连接，处理连接状态；

3.    loop_servo_task() 处理BLE接收到的命令，执行舵机转动命令；

4.    重点在 loop_ui_task()，如下所示：

在实际运行时，宏定义 GUI_APP_LIGHT_METER_ENABLE 定义为1，需要注意，不是每次进入这个循环都需要通知 LVGL 更新 lux 数值显示，这里用 millis() 计算两次进来的时间，当时间超过300毫秒才给 LVGL 的一个控件 guider_ui.screen_lightmeter_lbl_lux_value发送 LV_EVENT_REFRESH 事件， LVGL 接收到事件去调用回调函数处理事件。

l  首先调用 bh1750_get_lux() 获取全局变量（缓存光照强度数值）得到 lux；

l  然后更新在 UI 控件上，然后调用 calc_ev_by_lux(lux) 得到 ISO = 100 时的曝光值，并且显示在 UI 控件上；

l  最后调用 custom_meter_update_widgets() 函数，更新 AV/TV/SV 三个设置，并显示在 GUI 上。

此函数也不复杂，根据当前选择的测光模式调用不同的计算曝光三要素的函数：

1.    如果当前测光模式是 AV ，则根据 ev0, iso, av 档位计算得到 sp_idx 快门速度档位，然后更新对应的 GUI 控件，显示计算出来的快门速度；

2.    如果当前测光模式是 TV，则根据 ev0, iso, sp 档位计算得到 av_idx 光圈档位，然后更新对应的 GUI 控件，显示计算出来的光圈大小；

此函数根据 EV, ISO 和 AV 计算得到 SP 快门速度档位。

计算公式如下：

根据 EV,ISO 和快门速度T 计算出光圈大小。

推导出的公式如下：

我移植了 LVGL 显示驱动，显示正常，可以运行 lvgl 示例工程，还需要加入按键，与UI交互以调节曝光三要素中的某些参数。以前都使用触摸屏，但这个开发板的屏幕不支持触摸，只能考虑用按键与UI交互。

LVGL 移植输入驱动，花了老大精力，一开始把按键当做 LV_INDEV_TYPE_KEYPAD 输入类型进行移植，奈何水平有限，折腾了几天没搞定；后来把按键当做 LV_INDEV_TYPE_BUTTON 设备，一个按键对应一个屏幕上的像素点，我尽量精简 GUI 控件，奈何也需要至少8个按键，接入了扩展板添加按键，扩展板上以前验过的按键居然出问题了，一直都是低电平导致按键没有释放，换了其他IO口还是没有解决，作废；最后网上找教程，偶然发现3个按键就可以模拟旋转编码器，尝试一下，居然成功了，基于 LVGL 的 GUI 应用终于把底层打通了。

使用三个按键就模拟编码器的核心代码如下，显示 lv_port_indev_init() 注册 LV_INDEV_TYPE_ENCODER 类型的输入设备。

其次是函数 encoder_read() 实现按键模拟旋转编码器：

1.    Arduino 环境开发便捷，各种库都有，方便快速开发应用，但是不方便调试，代码出问题只能靠打日志来追查，此外编译、下载速度真的很感人，使用 PlatformIO IDE 默认增量编译，哪怕改了一行代码，从开始编译、下载完成至少1分钟，极大影响编程状态；

2.    ESP32 在 Arduino 环境下的蓝牙开发真的很爽，安装 h2zero/NimBLE-Arduino@^1.4.2 库，参考例程，几分钟就能写出一个简单的 BLE 应用；

3.    LVGL 移植显示驱动，非常简单，因为 Adafruit ESP32S3 TFT Feather 已经有了显示驱动，只需要在LVGL刷新缓冲区到显示屏时调用 Adafruit ST77xx 的 API 即可；

4.    LVGL UI 设计工具采用 NXP 的 Gui Guider 工具，功能齐全，快速布局，导出代码很方便集成到嵌入式开发环境；

5.    此次活动加深了摄影基础知识-曝光三要素的关系，弄懂了 EV（曝光值） = AV （光圈） + TV （快门） - SV （感光度） 这个公式；

见B站视频：

https://www.bilibili.com/video/BV1q2iZYWEhG/?vd_source=8f2bbf56b70c541bec2ea0b9f102ebee

代码见gitee：

https://gitee.com/LinTeX9527/eepw_s3_diy_lintex9527