ESP HMI 智能屏方案介绍

随着智能化设备的普及，现代化的人机交互（HMI）取代了传统的按钮和开关，允许用户通过轻触屏幕或语音来控制其他设备。乐鑫充分发挥 ESP32 系列芯片在人机交互领域的能力，面向各垂直市场，推出单芯片 HMI 智能解决方案，用户仅用一颗芯片即可实现设备联网与多样化的 HMI 功能，可广泛适用于智能家庭、大小家电、医疗健康、工业控制和教育玩具等领域。

1 接口与性能

乐鑫 ESP32 系列芯片为屏幕显示应用提供了丰富的外设支持，包含的接口类型有 I2C、SPI、8080（MCU）和 RGB，能够驱动 OLED、TFT-LCD、墨水屏和 LED 点阵屏等多种类型的屏幕，支持的典型显示分辨率从 128x64 到 800x480，支持屏幕的物理尺寸可达到 7 英寸。
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ESP32-S3 驱动 7 英寸、分辨率为 800x480 的 LCD 屏幕

乐鑫面向 RGB 接口和 SPI 接口，分别推出了基于 ESP32-S3 和 ESP32-C3 SoC 的 HMI 智能屏方案。其中，ESP32-S3 使用 RGB 接口，在显示分辨率为 800x480 的情况下，接口帧率能够达到 50 fps 以上；ESP32-C3 使用 SPI 接口，在显示分辨率为 240x240 的情况下，接口帧率能够达到 80 fps 以上。

2 UI 开发框架

乐鑫采用 LVGL 作为主要的 UI 开发框架，这是一款非常流行的免费开源嵌入式图形库，可供用户创建出功能强大、样式美观的图形用户界面（GUI）。通过乐鑫官方推出的包管理器工具，可以直接将 LVGL 及相关移植组件添加到用户工程，结合乐鑫官方的 IoT 开发框架 ESP-IDF，可以方便地实现图形交互功能。
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ESP32-S3 运行 LVGL Music demo

除此之外，LVGL 官方还推出了一款可视化的拖拽式 UI 编辑器——SquareLine Studio，通过它可以快速轻松地为应用绘制出漂亮的 GUI。SquareLine Studio 还支持一键生成开发板工程和 UI 代码文件，其最新版本包含了 ESP-BOX 和 ESP32-S3-LCD-EV-BOARD 在内的多款乐鑫的 HMI 开发板，方便用户快速验证 GUI 功能。
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SquareLine Studio 中支持的多款乐鑫 HMI 开发板

3 典型应用方案

3.1 智能语音触控面板

乐鑫 ESP32-S3 智能语音触控面板（86 盒）方案，板载 ESP32-S3-WROOM-1 模组以及 3.95 英寸、480x480 分辨率的 RGB 接口屏，单芯片集成 Wi-Fi、BLE、离线语音、RGB 显示。语音识别可同时支持 200 条离线命令词，更支持设备唤醒后进行连续语音识别。

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ESP32-S3 智能语音 86 盒触控面板（语音唤醒与识别演示）

3.2 电子可视门铃

乐鑫 ESP32-S3 电子可视门铃方案，使用原生 USB 对接通用 USB 摄像头（CDC），在单颗 SoC 上同时实现摄像头数据流读取、JPEG 解码和 RGB 接口屏实时显示，无需增加额外的 USB 芯片，本地视频解码及屏幕刷新分辨率可达 800x480@15 FPS。
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ESP32-S3 电子可视门铃演示

3.3 智能屏控开关

乐鑫 ESP32-S3 智能屏控开关方案，通过多点触摸屏实现双指叩击、拍一拍等手势动作识别，可用于智能家庭中的快捷开关控制，如场景模式切换和灯开关。结合 Wi-Fi CSI 人体接近感应功能，还可以实现屏幕接近亮屏和远离息屏的自动开关控制。
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ESP32-S3 智能屏控开关（双指叩击与接近亮屏演示）

3.4 旋钮屏

乐鑫 ESP32-S3 2.1 英寸旋钮屏方案，屏幕采用 2.1 英寸、480x480 分辨率的 RGB 接口屏，旋钮部分采用带按压开关的旋转编码器。用户不仅可以基于 Wi-Fi 或蓝牙进行无线连接，还能够通过硬件接口实现串口、USB 等通信。该方案适用于空气净化器、微波炉、空气炸锅、洗衣机等大型家电应用中的旋钮屏和显示屏的应用场景。

乐鑫 ESP32-C3 1.28 英寸旋钮屏方案，屏幕采用 1.28 英寸、240x240 分辨率的 SPI 接口屏，旋钮部分采用带按压开关的旋转编码器。ESP32-C3 小封装使得硬件结构紧凑，采用单芯片、单 PCB 设计，具有安全稳定、低功耗以及低成本的优势。该方案适用于小型家电应用中的旋钮屏和小尺寸显示屏的应用场景。
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ESP32-C3 旋钮屏演示

4 常见问题

问：我应该使用哪个版本的 ESP-IDF 进行显示屏应用的开发？

答：整体来看，首先需要保证您的 ESP-IDF 为 4.4 及以上版本，如果您使用 ESP32-S3 来驱动 RGB 接口屏，推荐使用 release/v5.0 分支并保持向上更新。

问：目前适配了哪些显示屏或触摸屏的驱动 IC？

答：对于显示屏，已经适配了包含 Sitronix（如 ST7789）、ILITEK（如 ILI9341）、Galaxycore（如 GC9A01）、Solomon Systech（如 SSD1306）等常见厂商的驱动 IC；对于触摸屏，已经适配了包含 FocalTech（如 FT5X06）、Goodix（如 GT911）等常见厂商的驱动 IC。用户可以利用包管理器工具查看所需驱动 IC 是否已适配,并快速导入代码组件到工程，如果还未适配，用户也可以基于 esp_lcd 和 esp_lcd_touch 驱动自行编写代码进行适配。