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（一）

摘要

这片文章主要是记录自己的整活过程，涉及到的技术包括.NET IoT, .NET Web, .NET MAUI,框架采用的也是最新的.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。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

.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

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

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

        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：

      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

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

Pca9685 - I2C PWM Driver

服务端搭建

先来张架构图:

树莓派主要是用来跑用.NET编写的web服务，然后调用上面提到的驱动驱动屏幕和舵机驱动板，进行相关硬件的操作。

协议文件主要定义了播放图片到屏幕，播放视频到屏幕，四足机器人的舵机控制。

服务端很简单，只做简单的数据转发，不处理数据，数据处理放在客户端也就是MAUI程序里进行。

客户端搭建

客户端采用MAUI框架，用到了MAUI对应的windows的特有的库，比如opencvsharp，MAUI客户端的功能目前比较单一，还是等我测试完毕，再加新功能吧。

总结

对于使用.NET进行全场景的开发进行了实践，发现其实还是大有可为的，能够很快的实现一些功能，而不用再花很多的时间学习其他的技术栈。但是MAUI由于平台的不同，有些功能还是需要针对特定的平台进行单独处理，这个就增加了开发的复杂性。

来张四足机器人的全图吧，代码是实现完了，可惜因为疫情，有些零件快递收不到，先来张实体图吧，到时候会把屏幕也放上去，有比较感兴趣的话可以关注我B站账号，到时候放视频上去。

绿荫阿广