【花雕学编程】Arduino动手做（249）--GC9A01屏模拟下雨场景

  【Arduino】189种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验二百四十九：1.28寸圆形彩色TFT显示屏 高清IPS 模块 240*240 SPI接口GC9A01驱动
  项目之四十八：GC9A01屏之模拟雨滴从屏幕顶部快速落下的场景

实验开源代码

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  【Arduino】189种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验二百四十九：1.28寸圆形彩色TFT显示屏 高清IPS 模块 240*240 SPI接口GC9A01驱动
  项目之四十八：GC9A01屏之模拟雨滴从屏幕顶部快速落下的场景
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//       GC9A01---------- ESP32
//       RST ------------ NC（复位引脚，此处未连接）
//       CS ------------- D4（片选引脚，连接到ESP32的D4引脚）
//       DC ------------- D2（数据/命令选择引脚，连接到ESP32的D2引脚）
//       SDA ------------ D23 (green)（主数据输出引脚，连接到ESP32的D23引脚，绿色线）
//       SCL ------------ D18 (yellow)（时钟信号引脚，连接到ESP32的D18引脚，黄色线）
//       GND ------------ GND（接地引脚，连接到ESP32的接地端）
//       VCC -------------3V3（电源引脚，连接到ESP32的3.3V电源）

#include "SPI.h"
#include "Adafruit_GFX.h"
#include "Adafruit_GC9A01A.h"

// 定义屏幕引脚
#define TFT_CS 4        // 片选引脚
#define TFT_DC 2        // 数据/命令引脚
#define TFT_RST -1      // 重置引脚（未使用时设置为 -1）

// 初始化屏幕对象
Adafruit_GC9A01A tft = Adafruit_GC9A01A(TFT_CS, TFT_DC, TFT_RST);

// 雨滴参数
#define RAIN_COUNT 100       // 雨滴数量
#define SCREEN_WIDTH 240     // 屏幕宽度
#define SCREEN_HEIGHT 240    // 屏幕高度
#define FRAME_DELAY 10       // 每帧延迟
#define RAIN_COLOR GC9A01A_BLUE // 雨滴颜色

// 雨滴结构体
struct RainDrop {
    int x, y;     // 雨滴位置
    int length;   // 雨滴长度
    int speed;    // 雨滴速度
};

// 雨滴数组
RainDrop rain[RAIN_COUNT];

// 初始化雨滴
void initializeRain() {
    for (int i = 0; i < RAIN_COUNT; i++) {
        rain[i].x = random(0, SCREEN_WIDTH);        // 雨滴随机水平位置
        rain[i].y = random(-SCREEN_HEIGHT, 0);      // 雨滴随机垂直位置（屏幕上方）
        rain[i].length = random(5, 15);             // 雨滴随机长度
        rain[i].speed = random(4, 10);              // 雨滴随机速度
    }
}

// 更新雨滴状态
void updateRain() {
    for (int i = 0; i < RAIN_COUNT; i++) {
        rain[i].y += rain[i].speed; // 雨滴向下移动

        // 如果雨滴超出屏幕底部，重置其位置到顶部
        if (rain[i].y > SCREEN_HEIGHT) {
            rain[i].x = random(0, SCREEN_WIDTH);
            rain[i].y = random(-20, 0);  // 新雨滴从屏幕顶部生成
            rain[i].length = random(5, 15);
            rain[i].speed = random(4, 10);
        }
    }
}

// 绘制雨滴
void drawRain() {
    for (int i = 0; i < RAIN_COUNT; i++) {
        tft.drawLine(rain[i].x, rain[i].y, rain[i].x, rain[i].y - rain[i].length, RAIN_COLOR);
    }
}

void setup() {
    Serial.begin(115200);             // 初始化串口
    Serial.println("Rain Simulation");

    tft.begin();                      // 初始化屏幕
    tft.setRotation(2);               // 设置屏幕方向
    tft.fillScreen(GC9A01A_BLACK);    // 设置黑色背景

    initializeRain();                 // 初始化雨滴
}

void loop() {
    tft.fillScreen(GC9A01A_BLACK);    // 清屏

    updateRain();                     // 更新雨滴状态
    drawRain();                       // 绘制雨滴

    delay(FRAME_DELAY);               // 控制帧速率
}
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代码解析
1. 雨滴结构
每个雨滴通过 RainDrop 结构体定义，包含以下属性：

位置 (x, y)：确定雨滴的位置。

长度 (length)：控制雨滴的视觉长度。

速度 (speed)：控制雨滴下落的快慢。

2. 初始化雨滴
使用 initializeRain() 随机生成雨滴的初始位置、长度和速度：

rain[i].x = random(0, SCREEN_WIDTH);

rain[i].y = random(-SCREEN_HEIGHT, 0);

rain[i].length = random(5, 15);

rain[i].speed = random(4, 10);
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3. 更新雨滴状态
每帧更新雨滴的位置，让它们不断下落：

rain[i].y += rain[i].speed;
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如果雨滴超出屏幕底部，重置雨滴位置到屏幕顶部，循环生成新的雨滴。

4. 动态绘制
使用 drawLine() 绘制每个雨滴，雨滴长度由其 length 属性控制，颜色为蓝色 (RAIN_COLOR)。

5. 帧速率
控制帧延迟 (FRAME_DELAY) 为 30 毫秒，确保动画流畅自然。

6. 效果表现
下大雨效果：屏幕上随机分布的雨滴快速下落，雨势密集，营造真实的暴雨场景。

动态循环：雨滴超出屏幕后重新生成，实现不间断的雨景。

可调节性：通过修改雨滴数量、长度和速度，调整雨势的强度和视觉效果。

实验场景图  动态图

实验场景图  动态图

粒子系统

• 模拟动态粒子效果，例如烟花、星空、或者粒子流。
• 关键点：创建粒子对象，每帧更新其位置、速度和颜色，超出屏幕范围后重置粒子。

struct Particle {

    int x, y, dx, dy, color;

};

Particle particles[100];

// 在 loop() 中更新粒子位置并绘制
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