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基于ESP32手勢切換天氣相冊的制作 附程序

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硬件部分
一塊ESP32開發板、一塊TFT顯示屏（驅動ILI9341、不用觸摸、尺寸自選，用的是240*320，2.8寸）、Micro SD卡讀取模塊、micro SD卡（我測試的時候2G的掛載成功但是無法讀取，最后用的128M的）、PAJ7620手勢傳感器。

SP32模塊作為主控，實現天氣信息獲取以及將SD卡內圖片推送到TFT屏幕上。在連線時，需要注意一點：因為TFT屏幕與SD卡共用一套SPI，所以他們的一些引腳是接在一起的，只需要控制片選引腳即可，PAJ7620使用的是IIC總線(PAJ7620未在圖中繪出)，在源碼里我注釋了接線的引腳。
軟件流程
流程根據功能化為4個部分，心知天氣API獲取，網頁圖片上傳、手勢傳感器切花，FTF顯示，每個部分的相關操作如下圖：

硬件部分與軟件流程圖:





部分代碼
  1. #include "JpegDecoder.h"
  2. #include <math.h>
  3. #include <stdlib.h>

  5. using namespace std;

  7. //---------------------------------------------------------------------------


  10. void JpegDecoder::DecoderTable()
  11. {
  12.         int val = 0; // type of table ( DC(0,1) or AC(0,1) )
  13.         uint8_t buf[16];

  15.         fread(&val, 1, 1, fp); // get type of table
  16.         fread(buf, 1, 16, fp); // get key value
  17.         map<string, uint8_t> &tb = huffman[val];

  19.         string keyStr = "";
  20.         for (int i = 0; i < 16; i++) // length of key (i.e. i = 2 means key = 000 , 001 , 010 , 011 or ...)
  21.         {
  22.                 int cnt = buf[i]; // number of key, which length is (i+1)

  24.                 /* alignment */
  25.                 for (int k = keyStr.length(); k <= i; k++)
  26.                 {
  27.                         keyStr += "0";
  28.                 }

  30.                 while (cnt > 0)
  31.                 {
  32.                         /* value of key */
  33.                         fread(&val, 1, 1, fp); // read value
  34.                         //printf("%s = %X\n", keyStr.c_str(), val);
  35.                         tb.insert(pair<string, uint8_t>(keyStr, val));

  37.                         /* increment */
  38.                         int carry = 1; //??λ
  39.                         for (int k = keyStr.length() - 1; k >= 0; k--)
  40.                         {
  41.                                 int tmpVal = (keyStr[k] + carry - '0'); //?????λ
  42.                                 carry = tmpVal / 2;
  43.                                 keyStr[k] = tmpVal % 2 + '0'; //??????λ???
  44.                         }
  45.                         cnt = cnt - 1;
  46.                 }
  47.         }
  48. }

  50. //-------------------------------------------------------------------------------

  52. Mtx JpegDecoder::InveseSample(Mtx& block, int number)
  53. {
  54.         Mtx ret;

  56.         int x = (number / 2) * 4;
  57.         int y = (number % 2) * 4;
  58.         for (int i = 0; i < 8; i += 2)
  59.         {
  60.                 for (int j = 0; j < 8; j += 2)
  61.                 {
  62.                         ret[i][j] = ret[i][j + 1] = ret[i + 1][j] = ret[i + 1][j + 1] = block[x + i / 2][y + j / 2];
  63.                 }
  64.         }

  66.         return ret;
  67. }


  70. /* @brief ????????? YCbCr -> RGB
  71. */
  72. void JpegDecoder::ConvertClrSpace(Mtx &Y, Mtx &Cb, Mtx &Cr, Pixel out[8][8])
  73. {
  74.         for (int i = 0; i < 8; i++)
  75.         {
  76.                 for (int j = 0; j < 8; j++)
  77.                 {
  78.                         out[i][j].R = Y[i][j] + 1.402 * Cr[i][j] + 128;
  79.                         out[i][j].G = Y[i][j] - 0.34414 * Cb[i][j] - 0.71414 * Cr[i][j] + 128;
  80.                         out[i][j].B = Y[i][j] + 1.772 * Cb[i][j] + 128;

  82.                         /* ??? */
  83.                         if (out[i][j].R > 255) out[i][j].R = 255;
  84.                         if (out[i][j].G > 255) out[i][j].G = 255;
  85.                         if (out[i][j].B > 255) out[i][j].B = 255;

  87.                         /* ??? */
  88.                         if (out[i][j].R < 0) out[i][j].R = 0;
  89.                         if (out[i][j].G < 0) out[i][j].G = 0;
  90.                         if (out[i][j].B < 0) out[i][j].B = 0;
  91.                 }
  92.         }
  93. }


  96. /* @brief ???? ConvertClrSpace(), ?? MCU ?е? YCbCr ??????? RGB ???
  97. */
  98. void JpegDecoder::Convert()
  99. {
  100.         Mtx cb;
  101.         Mtx cr;
  102.         Pixel out[8][8];


  105.         cb = InveseSample(mcu.cbMtx, 0);
  106.         cr = InveseSample(mcu.crMtx, 0);
  107.         ConvertClrSpace(mcu.yMtx[0], cb, cr, out);
  108.         WriteToRGBBuffer(out, 0);

  110.         cb = InveseSample(mcu.cbMtx, 1);
  111.         cr = InveseSample(mcu.crMtx, 1);
  112.         ConvertClrSpace(mcu.yMtx[1], cb, cr, out);
  113.         WriteToRGBBuffer(out, 1);

  115.         cb = InveseSample(mcu.cbMtx, 2);
  116.         cr = InveseSample(mcu.crMtx, 2);
  117.         ConvertClrSpace(mcu.yMtx[2], cb, cr, out);
  118.         WriteToRGBBuffer(out, 2);

  120.         //for (int i = 0; i < 8; i++)
  121.         //{
  122.         //        for (int j = 0; j < 8; j++)
  123.         //        {
  124.         //                cr[i][j] = mcu.crMtx[4 + i % 4][4 + j % 4];
  125.         //                cb[i][j] = mcu.cbMtx[4 + i % 4][4 + i % 4];
  126.         //        }
  127.         //}

  129.         cb = InveseSample(mcu.cbMtx, 3);
  130.         cr = InveseSample(mcu.crMtx, 3);
  131.         ConvertClrSpace(mcu.yMtx[3], cb, cr, out);
  132.         WriteToRGBBuffer(out, 3);
  133. }


  136. /* @brief ??????????RGB????д??RGB????????
  137.         @buf: ????????
  138.         @blockIndex: ?????? ????Χ: 00, 01, 10, 11 (??????) -> 0??1??2??3 (?????)

  140. */
  141. void JpegDecoder::WriteToRGBBuffer(Pixel buf[8][8], int blockIndex)
  142. {
  143.         int xOffset = 8 * (blockIndex & 0x02) >> 1; // binary: blockIndex & 10 (i.e. if blockIndex =  01 => blockIndex & 0x02 == 01 & 10 => xOffset = 0 * 8 = 0 )
  144.         int yOffset = 8 * (blockIndex & 0x01);      // binary: blockIndex & 01 (i.e. if blockIndex =  01 => blockIndex & 0x01 == 01 & 01 => yOffset = 1 * 8 = 8 )
  145.         for (int i = 0; i < 8; i++)
  146.         {
  147.                 for (int j = 0; j < 8; j++)
  148.                 {
  149.                         rgbBuf[xOffset + i][yOffset + j].R = buf[i][j].R;
  150.                         rgbBuf[xOffset + i][yOffset + j].G = buf[i][j].G;
  151.                         rgbBuf[xOffset + i][yOffset + j].B = buf[i][j].B;
  152.                 }
  153.         }
  154. }

  156. //-------------------------------------------------------------------------------

  158. /* @brief ??????? MCU
  159. */
  160. void JpegDecoder::DecoderNextMCU()
  161. {
  162.         /* Y ?????? ??? 0??? */
  163.         DecoderMtx(mcu.yMtx[0], 0, quantY, dcY);
  164.         DecoderMtx(mcu.yMtx[1], 0, quantY, dcY);
  165.         DecoderMtx(mcu.yMtx[2], 0, quantY, dcY);
  166.         DecoderMtx(mcu.yMtx[3], 0, quantY, dcY);

  168.         /* Cb, Cr ?????? ??? 1??? */
  169.         DecoderMtx(mcu.cbMtx, 1, quantC, dcCr);
  170.         DecoderMtx(mcu.crMtx, 1, quantC, dcCb);
  171. }

  173. //--------------------------------------------------------------------

  175. /* @brief ??????? 8 x 8 ??????
  176. */
  177. void JpegDecoder::DecoderMtx(Mtx &block, int table, uint8_t *quant, int &dc)
  178. {
  179.         if (endOfDecoder) return; // ???????

  181.         // reset matrix
  182.         for (int i = 0; i < 64; i++) block[i / 8][i % 8] = 0x0;

  184.         // decoder DC of matrix
  185.         int length = FindKeyValue(table);
  186.         int value = GetRealValue(length);
  187.         dc += value; // DC
  188.         block[0][0] = dc;

  190.         // decoder AC of matrix, table = table + 16 => table = 0x00 (DC-0)-> table = 0x10 (AC-0)
  191.         for (int i = 1; i < 64; i++)
  192.         {
  193.                 length = FindKeyValue(table + 16);
  194.                 if (length == 0x0) break; // ????????

  196.                 value = GetRealValue(length & 0xf); // ??? 4λ??????????
  197.                 i += (length >> 4);          // ??? 4λ???г????
  198.                 block[i / 8][i % 8] = value; // AC
  199.         }


  202.         // ??????
  203.         for (int i = 0; i < 64; i++) block[i / 8][i % 8] *= quant[i];

  205.         // ?? Zig-Zag ????
  206.         UnZigZag(block);

  208.         // ?????????任
  209.         IDCT(block);
  210. }

  212. /* @brief ?????????????????????Ч?
  213. */
  214. int JpegDecoder::FindKeyValue(int table)
  215. {
  216.         map<string, uint8_t> &huf = huffman[table];

  218.         string keyStr = "";
  219.         while (huf.find(keyStr) == huf.end())
  220.         {
  221.                 //printf("%s\n", keyStr.c_str());
  222.                 keyStr += (NextBit() + '0'); // char of 0 or 1
  223.         }

  225.         //printf("%s = %d\n", keyStr.c_str(), huf[keyStr]);
  226.         return huf[keyStr];
  227. }


  230. /* ????????????????????? */
  231. int JpegDecoder::GetRealValue(int length)
  232. {
  233.         int retVal = 0;
  234.         for (int i = 0; i < length; i++)
  235.         {
  236.                 retVal = (retVal << 1) + NextBit();
  237.         }

  239.         return (retVal >= pow(2, length - 1) ? retVal : retVal - pow(2, length) + 1);
  240. }
  241. //---------------------------------------------------------------------

  243. /* @brief ????
  244. */
  245. BitmapImage &JpegDecoder::Decoder()
  246. {
  247.         /* decoder quant table */
  248.         DecoderQuant();

  250.         /* decoder width and height of image */
  251.         DecoderSize();

  253.         /* decoder huffman table of DC and AC */
  254.         DecoderHuffman();

  256.         /* decoder data */
  257.         ToStartOfData();

  259.         /* decoder MCU */
  260.         int totalBlock = xNumberOfBlock * yNumberOfBlock;
  261.         while (!endOfDecoder && (idxOfBlock < totalBlock))
  262.         {
  263.                 DecoderNextMCU();

  265.                 Convert();

  267.                 WirteBlock(rgbBuf);
  268.         }

  270.         /* end of decoder */
  271.         return img;
  272. }
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