Pretraži kod

ESP32-S3 RGB LED Matrix projekat 4 - Tilt tačka

ESP32-S3 RGB LED Matrix projekat 4 - Tilt tačka

Projekat 4 – Tilt Dot (Pomjerite tačku naginjanjem ESP32-S3 RGB LED Matrix modula)

Projekat 4 predstavlja senzor pokreta ugrađen u ESP32-S3 RGB LED Matrix modul. Umjesto automatskog pomjeranja tačke (kao u Projektu 1) ili skrolovanja teksta (Projekti 2 i 3), ovaj projekat vam omogućava da kontrolišete poziciju tačke jednostavnim naginjanjem ploče. Tačka se glatko kreće preko 8×8 RGB displeja na osnovu očitanja uživo sa QMI8658C akcelerometra na poleđini modula.

Svih šest projekata u ovoj seriji prikazano je u jednom YouTube videu. Isti video je ugrađen na ovoj stranici, tako da možete tačno vidjeti kako se tačka kreće u realnom vremenu dok se ploča naginje. Kompletan kod za ovaj projekat se automatski učitava ispod članka, a affiliate linkovi za kupovinu modula pojavljuju se ispod sekcije s kodom.

Pregled ESP32-S3 RGB LED Matrix modula

Ovaj projekat koristi ESP32-S3 RGB LED Matrix modul, koji uključuje:

  • ESP32-S3 mikrokontroler sa Wi-Fi i Bluetooth podrškom
  • 8×8 RGB LED matricu (64 pojedinačno adresabilne LED diode)
  • QMI8658C akcelerometar na poleđini za detekciju nagiba i pokreta
  • USB port za programiranje i napajanje
  • Boot / Reset dugmad
  • Upotrebljive GPIO pinove za buduća proširenja

QMI8658C senzor očitava X, Y i Z vrijednosti ubrzanja i orijentacije, omogućavajući tački da se pomjera gore/dolje/lijevo/desno na osnovu toga kako je ploča nagnuta.

Projekti prikazani u videu (Vremenske oznake)

  • 00:00 – Uvod
  • 02:01 – Instalacija ESP32 ploča
  • 03:32 – Instalacija biblioteka
  • 05:32 – Projekat 1: Pokretna tačka
  • 11:11 – Projekat 2: Skrolovanje teksta
  • 12:59 – Projekat 3: HTTP tekst
  • 16:41Projekat 4: Tilt Dot (ovaj projekat)
  • 18:55 – Projekat 5: Strelica gore
  • 20:02 – Projekat 6: Igra ciljanja

Gledanje demonstracije naginjanja u videu se toplo preporučuje, jer možete vidjeti kako tačka glatko reaguje na orijentaciju ploče.

Instalacija ESP32 ploča u Arduino IDE

Ako ste završili bilo koji raniji projekat, podrška za ploče je već instalirana. U suprotnom, slijedite ove korake:

  1. Otvori File > Preferences → Dodaj ESP32 Boards URL.
  2. Idi na Tools > Board > Boards Manager… i instaliraj ESP32.
  3. Odaberi svoju ESP32-S3 ploču pod Tools > Board.
  4. Odaberi ispravan COM port pod Tools > Port.

Instalacija potrebnih biblioteka

Ovaj projekat zahtijeva sljedeće biblioteke:

  • Adafruit NeoMatrix
  • Adafruit NeoPixel
  • Adafruit GFX Library
  • QMI8658 (senzor pokreta)

Instalirajte ih u Library Manageru:

  1. Otvori Sketch > Include Library > Manage Libraries….
  2. Pretraži Adafruit NeoMatrix → Instaliraj.
  3. Dozvoli automatsku instalaciju Adafruit GFX i Adafruit NeoPixel.
  4. Pretraži QMI8658 prema navedenom autoru → Instaliraj.

Kako funkcioniše Projekat 4

QMI8658C senzor kontinuirano pruža podatke o ubrzanju duž X, Y i Z osa. Za ovaj projekat koristimo samo X i Y ose da odredimo:

  • Koliko daleko pomjeriti tačku lijevo ili desno (X osa)
  • Koliko daleko pomjeriti tačku gore ili dolje (Y osa)

Vrijednosti senzora se mapiraju u koordinatni opseg od 0 do 7 (za 8×8 LED matricu). Pozicija tačke se ažurira mnogo puta u sekundi, dajući glatki efekat klizanja dok naginjete modul.

Projekat 4 – Postavke koda (Tilt Dot)

Ispod su korisnički podesive postavke koje se nalaze pri vrhu koda projekta. Kompletan sketch se pojavljuje automatski ispod članka.

Pin i veličina matrice


// 8×8 RGB matrica konfiguracija
const int MATRIX_PIN    = 14;   // fiksni pin za ovu ploču
const int MATRIX_WIDTH  = 8;
const int MATRIX_HEIGHT = 8;

Ostavite MATRIX_PIN na 14. On je hardverski povezan s matricom na ploči.

Svjetlina


// Ukupna svjetlina (0–255)
uint8_t matrixBrightness = 40;

Povećajte ako je potrebno, ali izbjegavajte ekstremnu svjetlinu kada gledate izbliza.

Boja tačke


// Boja tačke (R, G, B)
uint8_t dotRed   = 0;
uint8_t dotGreen = 200;   // svijetlo zelena (podrazumijevano)
uint8_t dotBlue  = 0;

Promijenite ove vrijednosti da biste kreirali bilo koju boju. Primjeri:

  • Crvena: (255, 0, 0)
  • Žuta: (255, 255, 0)
  • Bijela: (255, 255, 255)

Osjetljivost pokreta

Da bi se spriječili ekstremni skokovi, vrijednosti akcelerometra se obično ograničavaju ili skaliraju. Tipična postavka izgleda ovako:


// Koliko agresivno nagib utiče na kretanje
float sensitivity = 4.0f;   // veće = brže kretanje preko ekrana

Ako se tačka kreće presporo → povećajte vrijednost. Ako se tačka kreće prenaglo → smanjite je.

Brzina ažuriranja (Stopa osvježavanja)

Možete dodati malu pauzu između ažuriranja kako biste izgladili pokret:


// Pauza između ažuriranja pozicije (ms)
int refreshDelayMs = 20;   // niže = glatkiji i brži odziv

Vrijednosti između 10–30 ms djeluju vrlo responzivno.

Sažetak

Projekat 4 oživljava ugrađeni QMI8658C akcelerometar ESP32-S3 ploče omogućavajući vam da kontrolišete LED matricu fizičkim pokretom. Lagano naginjanje ploče pomiče tačku u istom smjeru, čineći ovaj projekat savršenim odskočnim korakom za naprednije projekte “Arrow Up” i “Target Game”.

Kompletna Tilt Dot skica učitana je ispod ovog članka (automatski). Za najbolje razumijevanje, pogledajte demonstraciju naginjanja u videu, gdje možete vidjeti kako se tačka glatko pomiče dok se ploča rotira. Linkovi za kupovinu ESP32-S3 RGB LED Matrix modula uključeni su ispod sekcije s kodom.

Slike

ESP32 S3 Matrix
ESP32 S3 Matrix
ESP32 S3 Matrix  pin out
ESP32 S3 Matrix pin out
ESP32-S3_RGB_8x8_matrix-3
ESP32-S3_RGB_8x8_matrix-3
ESP32 S3 Matrix displaying rainbow heart
ESP32 S3 Matrix displaying rainbow heart
ESP32-S3_RGB_8x8_matrix1
ESP32-S3_RGB_8x8_matrix1
ESP32-S3_RGB_8x8_matrix-2
ESP32-S3_RGB_8x8_matrix-2
802-ESP32-S3 RGB LED Matrix Project 4 - Tilt dot
Jezik: C++
/* 
  Project 4: Tilt Dot – ESP32-S3 RGB LED Matrix (Waveshare)

  This sketch reads tilt from the QMI8658C IMU and smoothly moves a dot 
  on the 8×8 RGB LED matrix based on board orientation.

  ▶️ Video Tutorial:
  https://youtu.be/JKLuYrRcLMI

  📚⬇️ Resources & Code Page:
  https://robojax.com/RJT829

  QMI8658_RGB_2
*/

#include <Arduino.h>
#include <math.h>

#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_NeoMatrix.h>
#include <Adafruit_NeoPixel.h>

#include <QMI8658.h>   // by Lahav Gahali

// -------- LED MATRIX SETUP --------
#define MATRIX_PIN    14
#define MATRIX_WIDTH  8
#define MATRIX_HEIGHT 8

Adafruit_NeoMatrix matrix = Adafruit_NeoMatrix(
  MATRIX_WIDTH, MATRIX_HEIGHT, MATRIX_PIN,
  NEO_MATRIX_TOP + NEO_MATRIX_LEFT +
  NEO_MATRIX_ROWS + NEO_MATRIX_PROGRESSIVE,
  NEO_RGB + NEO_KHZ800
);

// -------- QMI8658 IMU SETUP --------
QMI8658 imu;
QMI8658_Data imuData;

// -------- USER SETTINGS --------

// true  -> dot on opposite side: USB↔OUSB, 34↔15
// false -> dot on same side as UP
bool useOppositeMapping = false;

// Dot color (0–255 each)
uint8_t dotRed   = 0;
uint8_t dotGreen = 100;
uint8_t dotBlue  = 0;

// Board sides
enum Side {
  SIDE_CENTER = 0,
  SIDE_USB,
  SIDE_OUSB,
  SIDE_15,
  SIDE_34
};

// Smooth dot position (in pixel coordinates, but kept as float for easing)
float dotPosX = 3.0f;   // start at center
float dotPosY = 3.0f;

// Smoothing factor: smaller = slower movement (0.1 very slow, 0.5 faster)
const float dotSmooth = 0.25f;


bool isFlat = false;

const char* sideName(Side s) {
  switch (s) {
    case SIDE_CENTER: return "CENTER";
    case SIDE_USB:    return "USB";
    case SIDE_OUSB:   return "OUSB";
    case SIDE_15:     return "15";
    case SIDE_34:     return "34";
    default:          return "?";
  }
}

// Detect which side is UP using calibrated axes:
// +X = USB, -X = OUSB, +Y = 34, -Y = 15
Side detectSideUp(float ax_g, float ay_g, float az_g) {
  // Flat detection
  const float flatThreshXY = 0.15f;
  const float flatThreshZ  = 0.15f;

  if (fabs(ax_g) < flatThreshXY &&
      fabs(ay_g) < flatThreshXY &&
      fabs(az_g - 1.0f) < flatThreshZ) {
    isFlat = true;
    return SIDE_CENTER;
  }
  isFlat = false;

  // Thresholds to say "this axis is really tilted"
  const float tiltThreshY = 0.5f;
  const float tiltThreshX = 0.5f;

  // 1) Prefer Y axis for 15 / 34 if it's clearly tilted
  if (fabs(ay_g) >= tiltThreshY) {
    if (ay_g > 0) {
      return SIDE_15;   // +Y = 34 up
    } else {
      return SIDE_34;   // -Y = 15 up
    }
  }

  // 2) Otherwise, check X axis for USB / OUSB
  if (fabs(ax_g) >= tiltThreshX) {
    if (ax_g > 0) {
      return SIDE_USB;  // +X = USB up
    } else {
      return SIDE_OUSB; // -X = OUSB up
    }
  }

  // 3) If nothing is strongly tilted, just call it CENTER
  return SIDE_CENTER;
}

// Map from UP side to where the dot should go
Side dotSideFromUpSide(Side upSide) {
  switch (upSide) {
    case SIDE_USB:
      return useOppositeMapping ? SIDE_OUSB : SIDE_USB;

    case SIDE_OUSB:
      return useOppositeMapping ? SIDE_USB : SIDE_OUSB;

    case SIDE_34:
      return useOppositeMapping ? SIDE_15 : SIDE_34;

    case SIDE_15:
      return useOppositeMapping ? SIDE_34 : SIDE_15;

    case SIDE_CENTER:
    default:
      return SIDE_CENTER;
  }
}

// Convert dot side to matrix coordinates
void getDotPixel(Side dotSide, int &px, int &py) {
  // Matrix (0,0) = top-left
  // top center:    (3,0) → USB
  // bottom center: (3,7) → OUSB
  // left center:   (0,3) → 15
  // right center:  (7,3) → 34
  // center:        (3,3)

  switch (dotSide) {
    case SIDE_USB:   px = 3; py = 0; break;
    case SIDE_OUSB:  px = 3; py = 7; break;
    case SIDE_15:    px = 0; py = 3; break;
    case SIDE_34:    px = 7; py = 3; break;
    case SIDE_CENTER:
    default:         px = 3; py = 3; break;
  }
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(500);

  matrix.begin();
  matrix.setBrightness(20);
  matrix.fillScreen(0);
  matrix.show();

  // IMU: SDA=11, SCL=12 for ESP32-S3-Matrix
  if (!imu.begin(11, 12)) {
    Serial.println("Failed to initialize QMI8658!");
    while (1) { delay(1000); }
  }

  imu.setAccelUnit_mg(true);
  imu.setGyroUnit_dps(true);
  imu.setDisplayPrecision(4);

  Serial.print("QMI8658 initialized. useOppositeMapping = ");
  Serial.println(useOppositeMapping ? "TRUE" : "FALSE");
}

void loop() {
  if (!imu.readSensorData(imuData)) {
    return;
  }

  float ax_g = imuData.accelX / 1000.0f;
  float ay_g = imuData.accelY / 1000.0f;
  float az_g = imuData.accelZ / 1000.0f;

  Side upSide  = detectSideUp(ax_g, ay_g, az_g);
  Side dotSide = dotSideFromUpSide(upSide);

  int targetX, targetY;
  getDotPixel(dotSide, targetX, targetY);

  // --- Smooth movement toward target ---
  dotPosX += (targetX - dotPosX) * dotSmooth;
  dotPosY += (targetY - dotPosY) * dotSmooth;

  // Convert to integer pixel coordinates
  int px = (int)round(dotPosX);
  int py = (int)round(dotPosY);

  // Clamp just in case
  if (px < 0) px = 0;
  if (px > 7) px = 7;
  if (py < 0) py = 0;
  if (py > 7) py = 7;

  // --- Draw dot ---
  matrix.fillScreen(0);
  uint16_t color = matrix.Color(dotRed, dotGreen, dotBlue);
  matrix.drawPixel(px, py, color);
  matrix.show();

  // Debug
  Serial.print("AX="); Serial.print(ax_g, 3);
  Serial.print(" AY="); Serial.print(ay_g, 3);
  Serial.print(" AZ="); Serial.print(az_g, 3);
  Serial.print(" | UP=");  Serial.print(sideName(upSide));
  Serial.print(" | DOT="); Serial.print(sideName(dotSide));
  Serial.print(" | px=");  Serial.print(px);
  Serial.print(" py=");    Serial.println(py);

  delay(80);
}



Stvari koje bi vam mogle zatrebati

Resursi i reference

Datoteke📁

Fritzing datoteka