【嵌入式】复刻SQFMI开源的Watchy墨水屏电子表——（2）软件部分

        书接上文 基于乐鑫 ESP32-PICO-D4 模块的墨水屏智能手表开源项目Watchy 完成了硬件部分，接下来就是软件部分：

一 开发环境配置（Arduino + ESP32）

       首先需要进行 Arduino + ESP32 开发环境的安装配置，过程参考之前的帖子：

【嵌入式】Arduino IDE + ESP32开发环境配置_arduino ide esp32-CSDN博客

【1】可以从Arduino中文社区获取所需的安装包：

【2】下载 Arduino IDE 2.2.1 版本并安装（不太推荐最新版本的IDE，踩到的坑和解决办法参考上面的帖子）。这个过程中选择默认或者自定义的安装地址均可（注意不要有中文路径），另外提示的驱动之类需要全部安装上；

【3】修改中文并添加附加开发板地址：

1. 打开Arduino IDE菜单 > 文件 >首选项 >编辑器语言 >中文（简体）；
2. 打开Arduino IDE菜单 > 文件 >首选项，在 附加开发板管理器网址输入框中，填入以下网址：

https://arduino.me/packages/esp32.json

【4】安装社区离线包：

        先关闭Anduino IDE，再使用下载好的esp32安装包，直接运行，程序会自动解压到相应位置（我这边使用的是ESP32 2.0.9版本）。

        解压完成后，重启Arduino IDE，即可在 菜单栏>工具>开发板 中找到你使用的esp32开发板。

        至此完成了 Arduino + ESP32 开发环境的配置。

二 Watchy相关库的下载安装

        Watchy 预装了固件，可演示所有基本功能。 您还可以在 Arduino 中尝试不同的表盘和示例。所以在上面开发环境的基础上，可以直接导入 Watchy 库：

【1】项目——>导入库——>管理库，搜索 Watchy，安装最新版本（我这边安装的是V1.4.14版本）：

【2】其依赖项也都自动下载，确保所有依赖项都已更新到最新版本，包括 GxEPD2、Adafruit GFX、DS3232RTC、BMA423、WiFiManager、Arduino_JSON、rtc_pcf8563 等。

        至此完成了Watchy库及其依赖项的下载安装。

三 编译烧录

【1】拉取项目软件，以下两种方式均可：

        （1）从开源软件库https://github.com/sqfmi/Watchy上拉取V1.4.14软件版本，选择对应界面示例的工程文件直接进入Arduino：

        （2）从库中直接选取示例：

【2】 插入 Watchy 上的 USB，选择显示的串行端口。如果没有任何显示，或者上传有问题，请确保您安装了 USB 串口驱动程序（CP210x USB to UART Bridge VCP Drivers - Silicon Labs）。 还要确保使用的是 USB 数据线，而不是充电线。 还要尝试不同的 USB 端口；

【3】选择 工具——>开发板——>ESP32 Arduino——>Watchy；

【4】选择 工具——>Board Revision——>Watchy v2.0；

【5】选择 工具——>Partition Scheme——>Huge App；

【6】其他选项默认即可，选择好之后如下所示：

【7】验证示例并上传到之前焊好的 Watchy 硬件：

        验证成功之后的打印：

        上传成功之后的打印：

        至此程序成功编译烧录。

四 配置和使用

        程序烧录进去之后，应该可以看到墨水屏上出现预期界面，但是时间不对，Wifi也没有连接，这都需要通过四个按钮进入菜单进行配置：

【1】日期时间配置

        按 SW1（菜单/确认）进入菜单，选择 Set Time 进入日期时间配置界面，配置完成之后确认自动退回主界面。此时若实时时钟芯片也正常工作，那么就会开始走时了。

【2】WiFi配置

        （1）按 SW1（菜单/确认）进入菜单，选择 Setup WiFi 进入WiFi配置界面；

        （2）从手机或电脑/笔记本电脑等其他设备连接到 "Watchy Ap "无线网络；

        （3）自动跳转或者在浏览器中打开 192.168.4.1；

        （4）点击 "Configure WiFi"（配置 WiFi）。选择要连接的外部WiFi，并输入 SSID 和密码（注：SSID 可通过此屏幕顶部列出的网络预填）；

        （5）点击 "保存 "按钮并等待 Watchy 。 如果连接失败，Watchy 会显示 "Setup failed & timed out!"，否则会显示本地 IP 地址和已连接网络的 SSID 并进行确认。连接成功如下所示：

【3】天气配置

        连接WiFi的情况下，可以通过 https://openweathermap.org/current#cityid 网站获得天气。setting.h 中，默认是纽约的天气，如需修改，要查找中对应城市的API ID：

        而后修改 setting,h 中的CITY_ID 宏即可：

#define CITY_ID "1799962" //Nan Jing City https://openweathermap.org/current#cityid

【4】自定义界面

（1）创建基本表盘：

        要创建基本表盘，只需用自定义代码覆盖 drawWatchFace() 方法即可，例如 myFirstWatchFace.ino ：

#include <Watchy.h> //include the Watchy library
#include <Fonts/FreeMonoOblique24pt7b.h> //include any fonts you want to use
#include "settings.h" //same file as the one from 7_SEG example

class MyFirstWatchFace : public Watchy{ //inherit and extend Watchy class
    public:
        MyFirstWatchFace(const watchySettings& s) : Watchy(s) {}
        void drawWatchFace(){ //override this method to customize how the watch face looks
          display.setFont(&FreeMonoOblique24pt7b);
          display.setCursor(25, 110);
          if(currentTime.Hour < 10){ //use the currentTime struct to print latest time
            display.print("0");
          }
          display.print(currentTime.Hour);
          display.print(":");
          if(currentTime.Minute < 10){
            display.print("0");
          }  
          display.println(currentTime.Minute);   
        }
};

MyFirstWatchFace m(settings); //instantiate your watchface

void setup() {
  m.init(); //call init in setup
}

void loop() {
  // this should never run, Watchy deep sleeps after init();
}

（2）显示图像：

        由于电子纸显示屏仅为黑白，因此您需要先将希望显示的任何图像/图标转换为黑白。 然后需要将图像转换成字节数组，并存储到 Watchy 的闪存中。

        可以使用我上传资源https://download.csdn.net/download/sinat_33408502/90490883中的 Image2Lcd 2.9 工具或者作者提供的网络工具 image2cpp 将图像转换为字节数组：

1. 上传你的图片，然后调整设置。 如果图像已经是黑白的，那么可以将亮度阈值设为默认值；如果图像是彩色的，则可以调整该设置，使图像在预览时看起来合适；
2. 在 "代码输出格式 "选项中，选择 Arduino 代码，在标识符下为其命名，然后单击 "生成代码"。 复制文本框中的内容并粘贴到与 Arduino 草图相同目录下的 *.h 文件中；
3. 在手表界面文件（如 myFirstWatchFace.ino）中包含该头文件，如 #include "myImage.h"；
4. 在 drawWatchFace() 方法中使用 display.drawBitmap(x_origin, y_origin, imageByteArrayName, width, height, color) 来显示图像。 这些绘制/打印语句的顺序很重要，如果先调用 display.drawBitmap()，然后再调用 display.println("Hello World!")，文本就会显示在图像的顶部。

（3）修改字体：

        可以使用我上传资源https://download.csdn.net/download/sinat_33408502/90490883中的 PCtoLCD200工具或者作者提供的网络工具truetype2gfx - Converting fonts from TrueType to Adafruit GFX进行转换自定义字体：

1. 上传所选字体并设置字体大小。 点击获取 GFX 字体文件下载字体文件，如 Seven_Segment10pt7b.h；
2. 在手表界面文件（如 myFirstWatchFace.ino）中包含该头文件，如 #include "Seven_Segment10pt7b.h"；
3. 使用 display.setFont(&Seven_Segment10pt7b) 设置当前字体（不要忘记字体名称前的 "ampersand"）。 每次希望使用其他字体时，都必须调用 display.setFont() 方法。 使用 display.setCursor(x, y) 设置开始打印文本的位置，坐标指的是要打印文本的左下角。

（4）界面模拟器 WatchySim（https://github.com/LeeHolmes/watchysim）

        当您开发出更复杂的表盘时，反复修改、编译并上传到 Watchy 的过程可能会非常繁琐。 当您的 Watchy 只能报告现实生活中的情况时，要反复检查您的表盘是否能处理所有可能的情况（如天气状况和步数）也是一项挑战。

        为此，社区开发了 WatchySim - Watchy 的模拟器。 WatchySim 为您提供了一个类似 Watchy 的 SDK 来开发您的手表界面，但您也可以在一个标准的基于 Windows GDI 的应用程序中测试它们：

【5】成果展示

        焊接 & 烧录完成之后的显示：

        没做外壳，没装陀螺仪芯片（所以步数为0），电池用橡皮筋绑了一下。完成了上面的日期时间、WiFi、天气相关配置的成果展示：

五 附录

【1】官网：Watchy by SQFMI | Watchy

【2】Watchy硬件开源地址：https://github.com/sqfmi/watchy-hardware

【3】Watchy软件开源地址：https://github.com/sqfmi/Watchy

【4】Watchy界面模拟器开源地址：https://github.com/LeeHolmes/watchysim

【5】自制ESP32墨水屏手表——Watchy（硬件）：https://zhuanlan.zhihu.com/p/496892487

【6】Arduino IDE + ESP32开发环境配置：【嵌入式】Arduino IDE + ESP32开发环境配置_arduino ide esp32-CSDN博客

【7】复刻SQFMI开源的Watchy墨水屏电子表——（1）硬件部分：

【嵌入式】复刻SQFMI开源的Watchy墨水屏电子表——（1）硬件部分-CSDNhuoqu

【8】图片转换工具（Image2Lcd 2.9）和字库转换工具（PCtoLCD200）：https://download.csdn.net/download/sinat_33408502/90490883