【M5PaperESP32E-Ink】HomeAssistant智能消息可视化终端（成果贴）-电子产品世界论坛

一、项目介绍

本项目基于M5PAPER开发板，以 ESPHome 为驱动核心，搭配低功耗电子墨水屏硬件，打造一款实用的 Home Assistant 智能消息可视化终端。核心目的就是把 Home Assistant 里有价值的传感器数据、设备状态，通过墨水屏直观地展示出来，不用每次都打开手机APP查看，同时利用墨水屏低功耗的优势，实现长效续航，搞出一套简单、省心、不费电的 Home Assistant 信息展示方案。

二、硬件介绍

本项目使用的硬件是M5Paper ESP32 E-Ink Development Kit V1.1，是M5Stack推出的主打触控墨水屏的开发设备。主控芯片是 ESP32，搭载一块4.7英寸的触摸电子墨水屏，分辨率960×540，整体设计简洁又精致，拿在手里就像一个小号的墨水屏电子书，颜值在线，放在家里当壁挂终端也不突兀，实用性和观赏性都兼顾到了。

相关参数：

SOC：ESP32-D0WDQ6-V3@双核处理器，主频 240MHz
墨水屏：型号：ED047TC1，540 x 960@4.7"，灰度 : 16 级
按键：拨轮开关 *1 ，复位按键 *1
RTC：BM8563
温湿度传感器：SHT30

三、设计思路

整体思路很简单，核心就是基于 ESPHome 让 M5Paper 成功接入 Home Assistant，然后通过墨水屏展示 Home Assistant 上的各类数据——包括本地天气、室内各个区域的温湿度、智能设备的功耗、空气质量等传感器信息，还有天气预报这类文本通知消息。

重点利用电子墨水屏“刷新后不耗电”的低功耗优势，再结合开发板自带的 BM8563 RTC 时钟芯片，实现定时唤醒功能：每10分钟唤醒一次设备，同步最新数据、刷新屏幕，之后立刻进入深度睡眠，这样既能保证数据实时性，又能最大限度降低功耗，实际测试续航能达到3-4天，完全满足日常使用需求。

简单梳理一下逻辑流程，非常清晰：

米家等传感器信息
↓
Home Assistant
↓↑
M5PAPER
↓
墨水屏显示

四、实现情况与代码

整个项目都是按照既定计划一步步推进的，没有出现太大的卡顿，主要就是围绕“驱动适配→功能扩展→优化续航→美化界面”这几个步骤来做，下面详细说一下实现过程：

1、墨水屏驱动适配

M5PAPER 基于 ESPHome 接入 Home Assistant，最大的难点其实就是屏幕驱动。因为 ESPHome 一直在持续更新，网上找到的旧版 IT8951E 驱动（墨水屏控制器）已经停更2年了，完全不兼容最新版的 ESPHome，没法直接用。只能对旧版驱动进行修改重构。

详见【M5PaperESP32E-Ink】ESPHOME适配M5Paper(IT8951E)电子墨水屏驱动-电子产品世界论坛

2、其他模块适配

解决了墨水屏驱动这个最大的难题后，剩下的模块适配就比较顺利了。我对开发板自带的触摸屏（GT911）、RTC 时钟（BM8563）、温湿度传感器（SHT30）这几个核心模块进行了适配，实现一个简单的菜单栏切换显示不同信息。

详见【M5PaperESP32E-Ink】ESPHOME适配GT911触摸驱动-电子产品世界论坛

3、深度睡眠和续航测试

这一步主要实现了两个核心功能：一是把 Home Assistant 里其他设备的传感器数据，同步到 M5Paper 的墨水屏上，实现一站式查看；二是借助 BM8563 RTC 芯片实现深度睡眠，测试设备满电状态下的实际续航和功耗表现。

详见【M5PaperESP32E-Ink】深度睡眠续航实测：1150mAh续航84小时-电子产品世界论坛

4、Home Assistant传感器导入

ESPHome 可通过原生 API 读取 Home Assistant 内的实体状态与属性值并生成本地传感器。基于此，我将 Home Assistant 里常用的、适合在墨水屏上展示的数值类传感器都接了进来，同时也接入了一个文本传感器，用来显示天气预报，这样信息就比较全面了。

① 室外天气：获取厦门天气信息，包括温度、湿度、气压、PM2.5、风速等

  # 厦门天气
  - platform: homeassistant
    name: xiamen temperature
    entity_id: sensor.xiamen_temperature
    id: xiamen_temp
    unit_of_measurement: "°C"
  - platform: homeassistant
    name: xiamen humidity
    id: xiamen_humi
    entity_id: sensor.xiamen_humidity
  - platform: homeassistant
    name: xiamen pressure
    id: xiamen_pressure
    entity_id: sensor.xiamen_atmospheric_pressure
    unit_of_measurement: "hPa"
  - platform: homeassistant
    name: xiamen pm25
    id: xiamen_pm25
    entity_id: sensor.xiamen_pm25
  - platform: homeassistant
    name: xiamen windspeed
    id: xiamen_windspeed
    entity_id: sensor.xiamen_wind_speed
    unit_of_measurement: "km/h"

② 温湿度计：分别接入小米温湿度计与青萍温湿度计的温度、湿度数据

  # 小米温湿度计
  - platform: homeassistant
    name: xiaomi temperature
    entity_id: sensor.cleargras_cn_blt_3_u5c2qgggk400_dk1_temperature_p_2_1
    id: xiaomi_temp
    unit_of_measurement: "°C"
  - platform: homeassistant
    name: xiaomi humidity
    id: xiaomi_humi
    entity_id: sensor.cleargras_cn_blt_3_u5c2qgggk400_dk1_relative_humidity_p_2_2

  # 青萍温湿度计
  - platform: homeassistant
    name: qingping temperature
    entity_id: sensor.cgllc_cn_blt_3_1mitqg1roc800_dove_temperature_p_2_1
    id: qp_temp
    unit_of_measurement: "°C"
  - platform: homeassistant
    name: qingping humidity
    id: qp_humi
    entity_id: sensor.cgllc_cn_blt_3_1mitqg1roc800_dove_relative_humidity_p_2_2

③ 室内空气质量监测（ZM1）：室内 PM2.5 颗粒物浓度与甲醛浓度数据（不考虑准确性，仅做展示用）

  # ZM1
  - platform: homeassistant
    name: zm1 pm25
    id: zm1_pm25
    entity_id: sensor.zm1_b0f89324aed7_pm25
  - platform: homeassistant
    name: zm1 hcho
    id: zm1_hcho
    entity_id: sensor.zm1_b0f89324aed7_hcho
    unit_of_measurement: "mg/m3"

④ 群晖NAS设备状态：监控 NAS 的 CPU 占用率、内存使用率、硬盘温度

  # 群晖
  - platform: homeassistant
    name: nas temperature
    entity_id: sensor.cnas2010_temperature
    id: nas_temp
    unit_of_measurement: "°C"
  - platform: homeassistant
    name: nas cpu
    id: nas_cpu
    entity_id: sensor.cnas2010_cpu_utilization_total
  - platform: homeassistant
    name: nas mem
    id: nas_mem
    entity_id: sensor.cnas2010_memory_usage_real
    unit_of_measurement: "%"
  - platform: homeassistant
    name: disk1 temperature
    entity_id: sensor.cnas2010_disk_1_temperature
    id: disk1_temp
    unit_of_measurement: "°C"
  - platform: homeassistant
    name: disk2 temperature
    entity_id: sensor.cnas2010_disk_2_temperature
    id: disk2_temp
    unit_of_measurement: "°C"

⑤ 智能排插用电数据：两个智能排插的实时功率与累计用电量，分别监控弱电供电、书桌供电的用电情况

  # NAS排插功率
  - platform: homeassistant
    name: cmpower1 power
    entity_id: sensor.cmpower_w1_270cee_24_gong_lu
    id: cmpower1_power
    unit_of_measurement: "W"
  - platform: homeassistant
    name: cm1 total power
    entity_id: sensor.cmpower_w1_270cee_29_zong_dian_liang
    id: cm1_total_power
    unit_of_measurement: "Wh"

  # 书桌排插功率
  - platform: homeassistant
    name: cmpower2 power
    entity_id: sensor.cmpower_w1_26982d_24_gong_lu
    id: cmpower2_power
    unit_of_measurement: "W"
  - platform: homeassistant
    name: cm2 total power
    entity_id: sensor.cmpower_w1_26982d_29_zong_dian_liang
    id: cm2_total_power
    unit_of_measurement: "Wh"

⑥ Home Assistant 文本传感器数据

ESPHome 文本传感器专门用于展示非数值类状态数据，本项目仅接入厦门天气预报，在墨水屏上直观展示天气变化文字描述。

# 文本传感器
text_sensor:
  # 厦门天气预报
  - platform: homeassistant
    id: xiamen_weather
    entity_id: sensor.xiamen_forecast_minutely

5、UI视觉优化

为了让墨水屏界面更美观、信息更易读，我们引入 Material Design Icons 图标字体，并对 4.7 寸屏幕进行模块化分区布局，让数据看起来更清晰、更直观，兼顾实用性与视觉效果。

① 图标字体配置

引入 materialdesignicons-webfont.ttf 图标字体，定义大、小两种尺寸的图标，分别用于区域标题和数据标识，用图标替代部分文字，让界面更生动。

# 字体配置
font:
  - file: "fonts/materialdesignicons-webfont.ttf"
    id: icons_font
    size: 36
    glyphs:
      - "\U000F007A"  # 10%
      - "\U000F007B"  # 20%
      - "\U000F007C"  # 30%
      - "\U000F007D"  # 40%
      - "\U000F007E"  # 50%
      - "\U000F007F"  # 60%
      - "\U000F0080"  # 70%
      - "\U000F0081"  # 80%
      - "\U000F0082"  # 90%
      - "\U000F0079"  # 满电量
      - "\U000F015F"  # 天气
      - "\U000F02DC"  # 客厅
      - "\U000F02E3"  # 卧室
      - "\U000F011C"  # M5PAPER
  - file: "fonts/materialdesignicons-webfont.ttf"
    id: icons_small
    size: 32
    glyphs:
      - "\U000F00E6"  # 广播
      - "\U000F050F"  # 温度
      - "\U000F058E"  # 湿度
      - "\U000F1A71"  # 冰箱温度
      - "\U000F140B"  # 闪电
      - "\U000F08F3"  # NAS
      - "\U000F0905"  # 插座

② 屏幕UI设计

基于 M5Paper 960×540 的竖屏分辨率，采用自上而下、分区展示的布局逻辑，将屏幕划分为五个区域，所有数据对齐排列，用分隔线区分各个区域，避免画面杂乱。

顶部状态栏：电池电量动态图标 + 日期星期 + 大字时间
厦门天气区：气象图标 + 标题，展示温湿度、气压、PM2.5，底部叠加天气预报文本
客厅区域：客厅图标 + 标题，展示小米温湿度、ZM1 空气质量、NAS 排插用电、NAS 设备状态
卧室区域：卧室图标 + 标题，展示青萍温湿度、书桌排插用电数据
本机状态区：M5Paper 图标 + 标题，展示设备自带温湿度、电池电压

同时，还做了数据容错处理：当传感器数据异常（比如断连、读取失败）时，界面不会显示错误内容，避免影响整体观感。

display:
  - platform: it8951e
    id: m5paper_display
    model: M5EPD
    cs_pin: GPIO15                # 片选引脚
    reset_pin: GPIO23             # 复位引脚
    busy_pin: GPIO27              # 忙信号引脚
    rotation: 270                 # 屏幕旋转角度，0是横向
    reversed: False               # 不反转颜色
    update_interval: never        # 不自动刷新，仅手动更新
    full_update_every: 10         # 每10次更新执行一次全刷
    # 在屏幕上绘制内容
    lambda: |-
      const int WIDTH = it.get_width();   // 540
      const int HEIGHT = it.get_height(); // 960

      auto draw_hline = [&](int y) {
        it.line(5, y, WIDTH - 5, y);
      };

      // === 电池图标（右上角）===
      float v_bat = id(m5paper_battery_voltage).state;
      float bat_pct = NAN;
      if (!isnan(v_bat)) {
        constexpr float min_v = 3.52f;
        constexpr float max_v = 4.15f;
        bat_pct = (v_bat - min_v) / (max_v - min_v) * 100.0f;
        bat_pct = clamp(bat_pct, 0.0f, 100.0f);
      }
      const char* bat_icon = "\U000F007A";
      if (!isnan(bat_pct)) {
        if (bat_pct >= 95) bat_icon = "\U000F0079";
        else if (bat_pct >= 85) bat_icon = "\U000F0082";
        else if (bat_pct >= 75) bat_icon = "\U000F0081";
        else if (bat_pct >= 65) bat_icon = "\U000F0080";
        else if (bat_pct >= 55) bat_icon = "\U000F007F";
        else if (bat_pct >= 45) bat_icon = "\U000F007E";
        else if (bat_pct >= 35) bat_icon = "\U000F007D";
        else if (bat_pct >= 25) bat_icon = "\U000F007C";
        else if (bat_pct >= 15) bat_icon = "\U000F007B";
        else bat_icon = "\U000F007A";
      }
      it.print(WIDTH - 10, 10, id(icons_font), TextAlign::TOP_RIGHT, bat_icon);

      // === 第1行：日期 + 星期 ===
      int y = 20;
      auto now = id(rtc_time).now();
      
      // 获取星期（0=Sunday, 6=Saturday）
      int wday = std::stoi(now.strftime("%w"));
      const char* weekdays[] = {"星期日", "星期一", "星期二", "星期三", "星期四", "星期五", "星期六"};
      char date_week_str[50];
      snprintf(date_week_str, sizeof(date_week_str), "%s %s", now.strftime("%Y年%m月%d日").c_str(), weekdays[wday]);
      it.print(it.get_width() / 2, y, id(title_font), TextAlign::TOP_CENTER, date_week_str);
      y += 50;

      // === 第2行：大字时间 ===
      it.print(it.get_width() / 2, y, id(big_font), TextAlign::TOP_CENTER, now.strftime("%H:%M").c_str());
      y += 80;

      // === 天气区 ===
      draw_hline(y);
      y += 5;
      it.print(10, y + 8, id(icons_font), TextAlign::TOP_LEFT, "\U000F015F");
      it.print(50, y, id(title_font), TextAlign::TOP_LEFT, "厦门天气");
      y += 50;

      // 天气数据行1: 温/湿
      if (!isnan(id(xiamen_temp).state)) {
        it.printf(50, y, id(cn_font), TextAlign::TOP_LEFT, "温度:%.1f℃", id(xiamen_temp).state);
      }
      if (!isnan(id(xiamen_humi).state)) {
        it.printf(290, y, id(cn_font), TextAlign::TOP_LEFT, "湿度:%.0f%%", id(xiamen_humi).state);
      }
      y += 45;

      // 天气数据行2: 气压/PM2.5
      if (!isnan(id(xiamen_pressure).state)) {
        it.printf(50, y, id(cn_font), TextAlign::TOP_LEFT, "气压:%.0fhPa", id(xiamen_pressure).state);
      }
      if (!isnan(id(xiamen_pm25).state)) {
        it.printf(290, y, id(cn_font), TextAlign::TOP_LEFT, "PM2.5:%.0fμg/m³", id(xiamen_pm25).state);
      }
      y += 45;

      // 天气预报文本
      if (!id(xiamen_weather).state.empty()) {
        it.print(50, y + 8, id(icons_small), TextAlign::TOP_LEFT, "\U000F00E6");
        it.print(90, y, id(cn_font), TextAlign::TOP_LEFT, id(xiamen_weather).state.c_str());
        y += 45;
      }

      // === 客厅区 ===
      y += 5;
      draw_hline(y);
      y += 5;
      it.print(10, y + 8, id(icons_font), TextAlign::TOP_LEFT, "\U000F02DC");
      it.print(50, y, id(title_font), TextAlign::TOP_LEFT, "客厅");
      y += 50;

      // 小米温湿度
      if (!isnan(id(xiaomi_temp).state)) {
        it.printf(50, y, id(cn_font), TextAlign::TOP_LEFT, "温度:%.1f℃", id(xiaomi_temp).state);
      }
      if (!isnan(id(xiaomi_humi).state)) {
        it.printf(290, y, id(cn_font), TextAlign::TOP_LEFT, "湿度:%.1f%%", id(xiaomi_humi).state);
      }
      y += 45;

      // ZM1: PM2.5 + HCHO
      if (!isnan(id(zm1_pm25).state)) {
        it.printf(50, y, id(cn_font), TextAlign::TOP_LEFT, "PM2.5:%.0fμg/m³", id(zm1_pm25).state);
      }
      if (!isnan(id(zm1_hcho).state)) {
        it.printf(290, y, id(cn_font), TextAlign::TOP_LEFT, "甲醛:%.2fmg/m³", id(zm1_hcho).state);
      }
      y += 45;

      // 弱电箱: 功率 + 电量
      if (!isnan(id(cmpower1_power).state)) {
        it.print(50, y + 8, id(icons_small), TextAlign::TOP_LEFT, "\U000F0905");
        it.printf(90, y, id(cn_font), TextAlign::TOP_LEFT, "功率:%.0fW", id(cmpower1_power).state);
      }
      if (!isnan(id(cm1_total_power).state)) {
        it.printf(290, y, id(cn_font), TextAlign::TOP_LEFT, "电量:%.0fkWh", id(cm1_total_power).state / 1000.0f);
      }
      y += 45;

      // NAS: CPU + 内存
      if (!isnan(id(nas_cpu).state)) {
        it.print(50, y + 8, id(icons_small), TextAlign::TOP_LEFT, "\U000F08F3");
        it.printf(90, y, id(cn_font), TextAlign::TOP_LEFT, "CPU:%.0f%%", id(nas_cpu).state);
      }
      if (!isnan(id(nas_mem).state)) {
        it.printf(290, y, id(cn_font), TextAlign::TOP_LEFT, "内存:%.0f%%", id(nas_mem).state);
      }
      y += 45;

      // 群晖硬盘温度
      if (!isnan(id(disk1_temp).state)) {
        it.printf(90, y, id(cn_font), TextAlign::TOP_LEFT, "盘1:%.0f℃", id(disk1_temp).state);
      }
      if (!isnan(id(disk2_temp).state)) {
        it.printf(290, y, id(cn_font), TextAlign::TOP_LEFT, "盘2:%.0f℃", id(disk2_temp).state);
      }
      y += 45;

      // === 卧室区 ===
      y += 5;
      draw_hline(y);
      y += 5;
      it.print(10, y + 8, id(icons_font), TextAlign::TOP_LEFT, "\U000F02E3");
      it.print(50, y, id(title_font), TextAlign::TOP_LEFT, "卧室");
      y += 50;

      // 青萍温湿度
      if (!isnan(id(qp_temp).state)) {
        it.printf(50, y, id(cn_font), TextAlign::TOP_LEFT, "温度:%.1f℃", id(qp_temp).state);
      }
      if (!isnan(id(qp_humi).state)) {
        it.printf(290, y, id(cn_font), TextAlign::TOP_LEFT, "湿度:%.1f%%", id(qp_humi).state);
      }
      y += 45;

      // 工作台: 功率 + 电量
      if (!isnan(id(cmpower2_power).state)) {
        it.print(50, y + 8, id(icons_small), TextAlign::TOP_LEFT, "\U000F0905");
        it.printf(90, y, id(cn_font), TextAlign::TOP_LEFT, "功率:%.0fW", id(cmpower2_power).state);
      }
      if (!isnan(id(cm2_total_power).state)) {
        it.printf(290, y, id(cn_font), TextAlign::TOP_LEFT, "电量:%.0fkWh", id(cm2_total_power).state / 1000.0f);
      }
      y += 45;

      // === 本机区 ===
      y += 5;
      draw_hline(y);
      y += 5;
      it.print(10, y + 8, id(icons_font), TextAlign::TOP_LEFT, "\U000F011C");
      it.print(50, y, id(title_font), TextAlign::TOP_LEFT, "M5Paper");
      y += 50;

      // 本机温湿度
      if (!isnan(id(m5paper_temperature).state)) {
        it.printf(50, y, id(cn_font), TextAlign::TOP_LEFT, "温度:%.1f℃", id(m5paper_temperature).state);
      }
      if (!isnan(id(m5paper_humidity).state)) {
        it.printf(290, y, id(cn_font), TextAlign::TOP_LEFT, "湿度:%.1f%%", id(m5paper_humidity).state);
      }
      y += 45;

      // 电池电压
      if (!isnan(id(m5paper_battery_voltage).state)) {
        it.printf(50, y, id(cn_font), TextAlign::TOP_LEFT, "电压:%.2fV", id(m5paper_battery_voltage).state);
      }

五、功能展示

经过多次界面调试与参数优化，解决了数据显示异常、文字或图标显示错乱等问题，最终得到一个比较满意的显示效果，整体简洁、清晰，符合预期。

Home Assistant中M5paper页面：

M5paper上墙效果：

六、技术难点与心得体会

说实话，整个项目下来，最大的技术难点还是墨水屏的驱动适配。因为 ESPHome 版本更新快，旧版驱动不兼容，只能自己对照官方源码一点点修改、调试，中间踩了不少坑，比如BUSY引脚上电顺序、局部刷新等，折腾了挺久才搞定，这也是整个开发过程中最耗时、最费精力的部分。

再说说心得体会，最大的感悟就是：追求低功耗、长续航，就只能舍弃触摸功能。一开始我还想保留触摸功能，但测试发现，只要开启深度睡眠，整个开发板就相当于切断了电源，触摸也会失效，只有在唤醒的 30 秒内才能短暂使用。最后没办法，只能舍弃触摸功能、保留深度睡眠，算是一个必要的取舍吧。

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