树莓派（香橙派）通过.NET IoT 操作SPI编写屏幕驱动顺手做个四足机器人

摘要

文章主要是记录自己的整活过程中涉及到的技术包括：.NET IoT、.NET Web、.NET MAUI、框架采用的是最新的.NET 7。

本人是用的树莓派Zero 2 W（ubuntu-22.04）进行开发测试，但是.NET IoT库也有社区张高兴提交的香橙派GPIO引脚的映射，香橙派型号对应的驱动https://github.com/dotnet/iot/tree/main/src/devices/Gpio/Drivers。

主要预算不够的.NET开发老哥可以尝试用香橙派改改代码跑跑看，回头我再实机测试。

项目开源地址-Verdure.Kame.DotNet

https://github.com/maker-community/Verdure.Kame.DotNet

.NET IoT操作SPI编写屏幕驱动

有图有真相

关于什么是SPI大家可以先看完张高兴的一篇文章温习下：

张高兴的 .NET IoT 入门指南：（四）使用 SPI 进行通信https://www.cnblogs.com/zhanggaoxing/p/10943822.html

在知道什么是SPI之后，大概应该知道我们要做什么了，我们买的屏幕通讯协议有很多种，我呢恰好选择了这个SPI协议的屏幕，厂家的文档中心，会有详细介绍。

SPI初始化=>传输图片数据=>屏幕正常显示

屏幕使用文档https://www.waveshare.net/wiki/1.47inch_LCD_Module

上图表示我们需要如何传输图片数据，才能正常使用，下面我引用文档的介绍。

本款LCD使用的内置控制器为ST7789V3，是一款240 x RGB x 320像素的LCD控制器,而本LCD本身的像素为172(H)RGB x 320(V),同时由于初始化控制可以初始化为横屏和竖屏两种，因此LCD的内部RAM并未完全使用。该LCD支持12位，16位以及18位每像素的输入颜色格式，即RGB444，RGB565，RGB666三种颜色格式，本例程使用RGB565的颜色格式，这也是常用的RGB格式 LCD使用四线SPI通信接口，这样可以大大的节省GPIO口，同时通信是速度也会比较快

我买的屏幕分辨率是172 * 320的，支持16位色，一张图片传输的总数据为172 * 320 * 2字节。

大家可以参考文档里的python代码和我的实现进行学习屏幕驱动的简单编写，由于我不是专业的嵌入式我就不展开了。

屏幕芯片驱动程序的构造函数

代码语言：javascript复制

public ST7789V3(int dataCommandPin,
    SpiDevice sensor,
    int resetPin = -1,
    PwmChannel? pwmBacklight = null,
    PinNumberingScheme pinNumberingScheme = PinNumberingScheme.Logical,
    GpioController? gpioController = null,
    bool shouldDispose = true)
{
    if (dataCommandPin < 0)
    {
        throw new ArgumentOutOfRangeException();
    }
    _dataCommandPin = dataCommandPin;
    _pwmBacklight = pwmBacklight;
    _pwmBacklight?.Start();

    _sensor = sensor ?? throw new ArgumentNullException(nameof(sensor));

    _gpio = gpioController ?? new GpioController(pinNumberingScheme);
    _resetPin = resetPin;
    _shouldDispose = shouldDispose || gpioController is null;
    Initialize();
}

数据传输的代码如下：

代码语言：javascript复制

public void SpiWrite(bool isData, ReadOnlySpan<byte> writeData)
{
    Console.WriteLine($"writeData length:{writeData.Length}");

    _gpio.Write(_dataCommandPin, isData ? PinValue.High : PinValue.Low);

    if (writeData.Length > 4096)
    {
        for (int i = 0; i < 26; i  )
        {
            var query = writeData[(i * 4096)..((i * 4096)   4096)];
            _sensor.Write(query);
        }

        var dataLcdList1 = writeData[(26 * 4096)..110080];

        _sensor.Write(dataLcdList1);
    }
    else
    {
        _sensor.Write(writeData);
    }
}

SPI对数据一次传输的长度有限制，也就是4096字节，所以大家要注意手动分段传输。

1.47寸显示屏c#驱动 https://github.com/GreenShadeZhang/dotnet-iot-tutorial-code/tree/main/src/ST7789V3

目前驱动部分测试是OK的，但是由于图片数据转换到RGB565的时候会有问题，导致有些彩色不太正常，不过黑白ok，就暂时这样使用了。

.NET IoT操作I2C控制16路舵机驱动器

这个舵机驱动部分，社区已经有贡献了，所以我直接通过.NET IoT进行一次封装就可以控制16路舵机驱动器了，有兴趣的可以看下源码和我COPY官方的测试程序。

Pca9685 16路舵机驱动板测试程序https://github.com/GreenShadeZhang/dotnet-iot-tutorial-code/tree/main/src/Pca9685/Pca9685.Sample

Pca9685 - I2C PWM Driver

https://github.com/dotnet/iot/tree/main/src/devices/Pca9685