描述

如何在遠(yuǎn)程屏幕上顯示圖片？該項(xiàng)目結(jié)合了兩種設(shè)備并依賴(lài)于開(kāi)源工具。

• 帶有電子墨水顯示器的遠(yuǎn)程設(shè)備連接到支持 IoT 的板以接收和顯示圖片。
• 運(yùn)行 MQTT 代理以發(fā)送圖片的控制設(shè)備。

與之前的遠(yuǎn)程電子紙消息面板項(xiàng)目相比，遠(yuǎn)程電子紙圖片面板不依賴(lài)專(zhuān)有協(xié)議和基礎(chǔ)設(shè)施。

相反，它使用輕量級(jí) MQTT 協(xié)議，代理可以托管在任何本地 PC 甚至單板計(jì)算機(jī) (SBC) 中。MQTT 依賴(lài)于 TCP/IP 堆棧。圖像在 PC 上準(zhǔn)備和格式化，以最大限度地減少遠(yuǎn)程設(shè)備上的處理。

Pervasive Displays 提供范圍廣泛的電子紙屏幕，從 1.54" 到 12.2"，有黑白或黑白紅版本，以及通用驅(qū)動(dòng)板Pervasive Displays Extension Kit Gen 3 。

電子紙屏幕就像一張紙：它們只在打印文本或圖像時(shí)需要電源。一旦文本或圖像被打印出來(lái)，屏幕就不再需要電源。它們甚至可以分離：文字或圖像保持不變！更詳細(xì)的介紹解釋了電子紙的工作原理。

除了低功耗和持久顯示外，電子紙屏幕即使在陽(yáng)光直射下也能提供高可讀性，在該項(xiàng)目中使用的 2.71" 面板上分辨率高達(dá) 130 dpi、117 dpi。

Espressif 憑借經(jīng)濟(jì)實(shí)惠且功能強(qiáng)大的 ESP8266 和 ESP32 SoC 徹底改變了物聯(lián)網(wǎng)。

遠(yuǎn)程設(shè)備

遠(yuǎn)程設(shè)備由 ESP32-DevKitC 或 ESP32-Pico 開(kāi)發(fā)板、Pervasive Displays Extension Kit Gen 3開(kāi)發(fā)板和Pervasive Displays 電子墨水顯示器組成。

ESP32 Pico 開(kāi)發(fā)板

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硬件

對(duì)于硬件部分，進(jìn)行如下操作：

• 將屏幕扁平電纜連接到 Pervasive Displays Extension Kit Gen 3 板上的 24 路連接器。
• 將跳線設(shè)置到Pervasive Displays Extension Kit Gen 3 板上≤4.37"的位置。
• 將 Pervasive Displays Extension Kit Gen 3 板的信號(hào) 1 到 10 連接到帶有 ESP32 板的試驗(yàn)板，如下所示。我建議使用提供的電纜或具有標(biāo)準(zhǔn)電子顏色的 10 路扁平電纜。

電子紙屏幕需要一個(gè)存儲(chǔ)在 SRAM 中的外部幀緩沖器。因此，屏幕的大小受到 ESP32 板上可用 SRAM 的限制，總共 520 kB 中大約有 128 kB。這里的項(xiàng)目使用了一塊2.71"的單色屏。

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軟件

該應(yīng)用程序依賴(lài)于兩個(gè)主要庫(kù)：

• Nick O'Leary出色的PubSubClient 庫(kù)提供了 MQTT 客戶端的所有功能。的

緩沖區(qū)大小默認(rèn)為 256 字節(jié)，因此需要通過(guò)setBufferSize()調(diào)整以處理標(biāo)題和圖像。這里，對(duì)于使用的 2.71" 面板，它被設(shè)置為 6 kB。

// MQTT
myMQTT.setBufferSize(6144);
myMQTT.setServer(myBrokerIP, 1883);
myMQTT.setCallback(callbackMQTT);

• PDLS_EXT3_Basic或PDLS_EXT3_Basic_Fast庫(kù)管理電子紙屏幕。

#include "PDLS_EXT3_Basic_Fast.h"
Screen_EPD_EXT3_Fast myScreen(eScreen_EPD_EXT3_271_Fast, boardESP32DevKitC);

所有憑據(jù)都存儲(chǔ)在單獨(dú)的頭文件中。

const char* mySSID = "";
const char* myPassword = "";
const char* myBrokerIP = "

主要設(shè)備

主設(shè)備可以是任何 PC 或單板計(jì)算機(jī) (SBC)。它托管圖像轉(zhuǎn)換器和 MQTT 代理。兩者都通過(guò)終端在命令行模式下使用。

轉(zhuǎn)換圖片

圖像原生格式未針對(duì) IoT 進(jìn)行優(yōu)化。典型的 264x176 BMP 圖像重量為 136 kB。由于電子紙屏幕是單色的，因此圖像將被轉(zhuǎn)換為便攜式位圖 ( PBM)格式。

轉(zhuǎn)換后圖像的標(biāo)題以P4作為幻數(shù)和屏幕尺寸為特征，此處為 176 水平像素 x 264 垂直像素。

P4
176 264

為此，該項(xiàng)目使用了GraphicsMagick，這是一種命令行實(shí)用程序，幾乎可以將任何格式轉(zhuǎn)換為可移植位圖。PBM 格式的轉(zhuǎn)換后的 264x176 圖像重量小于 6 kB。

MQTT 經(jīng)紀(jì)人

該項(xiàng)目使用Mosquitto作為 MQTT 代理。它帶有有用的實(shí)用程序來(lái)發(fā)布和訂閱主題。

Mosquitto 的最新版本需要特定的配置以允許外部和匿名連接。只需編輯文件/etc/mosquitto/mosquitto.conf并添加以下三行。

listener 1883
protocol mqtt
allow_anonymous true

運(yùn)行項(xiàng)目

將圖片發(fā)送到遠(yuǎn)程電子紙顯示器有兩個(gè)步驟。

初始圖像

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轉(zhuǎn)換圖片

首先，gm使用以下選項(xiàng)將圖片轉(zhuǎn)換為可移植位圖格式；

$
gm convert IMAGE1.BMP -resize 264x176 -rotate 90 PBM:IMAGE1.PBM

• -調(diào)整大小確保正確的尺寸，
• -旋轉(zhuǎn)確保正確的方向，
• PBM：設(shè)置格式。

發(fā)送圖片

然后，mosquitto_pub使用以下選項(xiàng)發(fā)送圖像：

$
mosquitto_pub -h 127.0.0.1 -t image/show -f IMAGE1.PBM

• -h 127.0.0.1定義代理的 IP 地址，對(duì)于本地主機(jī)可以省略，
• -t image/show設(shè)置主題，
• -f IMAGE1.PBM發(fā)送可移植位圖圖像文件。

最后，ESP32 接收并顯示圖像。

顯示的圖像

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其他選項(xiàng)

image/clear主題清屏

走得更遠(yuǎn)

為了獲得更清晰的界面，Node-RED提供了一個(gè)很好的儀表板來(lái)封裝命令行過(guò)程。圖像按鈕打開(kāi)一個(gè)對(duì)話框以選擇圖像。然后啟用“發(fā)送”按鈕并通過(guò) MQTT 發(fā)送圖像。

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Pervasive Displays 提供從 1.54" 到 12.2" 的各種屏幕，包括單色和黑白紅。較大的屏幕可能需要外部存儲(chǔ)器，例如 Pervasive Displays e-Paper EPD 擴(kuò)展套件第 3 代上的 SPI SRAM 或某些高級(jí) ESP32 板上可用的 PSRAM。該項(xiàng)目尚未使用 black-white-red 選項(xiàng)進(jìn)行測(cè)試。

MQTT 解決方案被廣泛使用并提供服務(wù)質(zhì)量 (QoS) 等高級(jí)功能。

終極演示

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WiFi 收音機(jī)非常耗電，抹殺了電子紙屏幕的低功耗能力。因此，更換為藍(lán)牙或低于 1 GHz 之類(lèi)的無(wú)線電將能夠使用標(biāo)準(zhǔn)電池實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)一年的自治，盡管使用不同的協(xié)議（如 MQTT-SN）。