ESP32驱动ST7789触摸屏开发指南：LVGL主题设置与示波器面板

eefocus_4087784

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

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）：

1. ?
   
2. ?#define ST7789_DRIVER      // Full configuration option, define additional parameters below for this display
   
3. 
   
4. #define TFT_WIDTH  240 // ST7789 240 x 240
   
5. #define TFT_HEIGHT 320 // ST7789 240 x 320
   
6. 
   
7. #define TFT_MISO 19
   
8. #define TFT_MOSI 23   
   
9. #define TFT_SCLK 18
   
10. #define TFT_CS   15  //Chip select control pin
    
11. #define TFT_DC   2   //Data Command control pin
    
12. #define TFT_RST  4   //Reset pin (could connect to RST pin)

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四、核心代码解析4.1 LVGL主题设置

1. ?
   
2. // 主题初始化
   
3. void setup() {
   
4.     lv_test_theme(); // 默认主题
   
5.     // 可选主题：
   
6.     // lv_test_theme_1(lv_theme_night_init(210, NULL));
   
7.     // lv_test_theme_1(lv_theme_material_init(210, NULL));
   
8. }
   
9. 
   
10. // 显示驱动回调
    
11. void my_disp_flush(lv_disp_drv_t *disp, const lv_area_t *area, lv_color_t *color_p) {
    
12.     tft.setAddrWindow(area->x1, area->y1, area->x2, area->y2);
    
13.     for(int y=area->y1; y<=area->y2; y++){
    
14.         for(int x=area->x1; x<=area->x2; x++){
    
15.             tft.writeColor(color_p->full, 1);
    
16.             color_p++;
    
17.         }
    
18.     }
    
19.     lv_disp_flush_ready(disp);
    
20. }

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4.2 触摸驱动（带消抖）

1. ?
   
2. bool my_touchpad_read(lv_indev_drv_t *indev, lv_indev_data_t *data) {
   
3.     static lv_coord_t last_x = 0, last_y = 0;
   
4.     bool is_touched = ts.touched();
   
5.    
   
6.     if(is_touched){
   
7.         TS_Point p = ts.getPoint();
   
8.         // 坐标转换与校准
   
9.         last_x = map(p.x, cal_x_min, cal_x_max, 0, 320);
   
10.         last_y = map(p.y, cal_y_max, cal_y_min, 0, 240);
    
11.         
    
12.         // 滑动检测
    
13.         if(abs(last_x - prev_x) >5 || abs(last_y - prev_y) >5){
    
14.             is_sliding = true;
    
15.         }
    
16.         
    
17.         // 消抖处理
    
18.         if(!is_sliding && (millis()-last_touch_time)>CLICK_DEBOUNCE_MS){
    
19.             last_touch_time = millis();
    
20.         }
    
21.     }
    
22.     data->point.x = last_x;
    
23.     data->point.y = last_y;
    
24.     return false;
    
25. }

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4.3 简易示波器核心逻辑

波形采样：

1. ?
   
2. void takeSample() {
   
3.     if(!digitalMode){ // 模拟模式
   
4.         uint16_t raw = analogRead(ADC_PIN);
   
5.         samplesBuffer[sampleIndex] = raw * amplitudeScale;
   
6.     }else{ // 数字模式
   
7.         bool state = digitalRead(DIGITAL_PIN);
   
8.         samplesBuffer[sampleIndex] = state ? 4095 : 0;
   
9.     }
   
10.     sampleIndex = (sampleIndex+1) % MAX_SAMPLES;
    
11. }

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波形绘制：

1. ?
   
2. void updateWaveform() {
   
3.     waveSprite.fillSprite(BG_COLOR);
   
4.     // 绘制网格
   
5.     for(int x=0; x<GRAPH_WIDTH; x+=32){
   
6.         waveSprite.drawFastVLine(x,0,GRAPH_HEIGHT,GRID_COLOR);
   
7.     }
   
8.     // 绘制波形
   
9.     for(int i=0; i<visibleSamples; i++){
   
10.         uint16_t y = map(samplesBuffer[i],0,4095,GRAPH_HEIGHT,0);
    
11.         waveSprite.drawPixel(i*2, y, WAVE_COLOR);
    
12.     }
    
13.     // 绘制光标
    
14.     if(cursorMode){
    
15.         waveSprite.drawFastVLine(cursor1Pos,0,GRAPH_HEIGHT,CURSOR1_COLOR);
    
16.         waveSprite.drawFastVLine(cursor2Pos,0,GRAPH_HEIGHT,CURSOR2_COLOR);
    
17.     }
    
18.     waveSprite.pushSprite(0, GRAPH_TOP);
    
19. }

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五、触摸控制面板实现

1. ?
   
2. void create_ui(){
   
3.     // 创建选项卡式控制面板
   
4.     lv_obj_t *tabview = lv_tabview_create(rightPanel, NULL);
   
5.     lv_obj_t *timeTab = lv_tabview_add_tab(tabview, "时基");
   
6.    
   
7.     // 时基选择滚轮
   
8.     lv_obj_t *timebaseRoller = lv_roller_create(timeTab);
   
9.     lv_roller_set_options(timebaseRoller, "0.5ms\n1.0ms\n2.0ms", LV_ROLLER_MODE_NORMAL);
   
10.    
    
11.     // 幅度控制滑块
    
12.     lv_obj_t *ampSlider = lv_slider_create(ampTab);
    
13.     lv_slider_set_range(ampSlider, 0, 400);
    
14.    
    
15.     // 模式切换开关
    
16.     modeSwitch = lv_switch_create(controlPanel);
    
17.     lv_obj_set_event_cb(modeSwitch, mode_switch_event_cb);
    
18. }

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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：
  

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

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七、实测效果

7.1 LVGL不同主题切换

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

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

参数	性能指标
最大采样率	20KSPS
电压范围	0-3.3V
时基范围	0.5-25ms/div
触控响应	<50ms

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

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

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完整代码获取：
Github仓库
https://github.com/Leeri1y/esp32-st7789

百度网盘

[url=https://pan.baidu.com/s/19TVS2PBJpYqExxsannnH3w?pwd=epyd 提取码: epyd]https://pan.baidu.com/s/19TVS2PBJpYqExxsannnH3w?pwd=epyd 提取码: epyd[/url]

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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, "1\n2\n3", 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