【花雕学编程】Arduino动手做（249）---GC9A01全方向粒子流

  【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
  项目之五十二：GC9A01屏之实现全方向粒子流循环向外扩散

实验开源代码

/*
  【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
  项目之五十二：GC9A01屏之实现全方向粒子流循环向外扩散
*/

//       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"

// 屏幕相关参数
#define TFT_CS 4      // 定义 TFT 屏幕的片选引脚
#define TFT_DC 2      // 定义 TFT 屏幕的数据/命令引脚
#define TFT_RST -1    // 定义 TFT 屏幕的复位引脚（-1 表示未使用）

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

// 粒子流参数
#define PARTICLE_COUNT 36  // **360 度 / 10 度 = 36 个粒子，确保均匀分布**
#define SCREEN_WIDTH 240   // **屏幕宽度**
#define SCREEN_HEIGHT 240  // **屏幕高度**
#define FRAME_DELAY 100     // **每帧延迟（控制流动速度）**
#define PARTICLE_RADIUS 3  // **粒子半径**
#define TRAIL_LENGTH 50    // **粒子的尾迹长度**
#define CENTER_X SCREEN_WIDTH / 2 // **粒子流的中心 X 坐标**
#define CENTER_Y SCREEN_HEIGHT / 2 // **粒子流的中心 Y 坐标**

// **定义粒子结构体**
struct Particle {
    float x, y;        // **当前粒子坐标**
    float angle;       // **粒子方向（以角度表示，例如 0°、10°、20°...）**
    float speed;       // **粒子的运动速度**
    uint16_t color;    // **粒子的颜色（16位 RGB565 格式）**
};

// **粒子数组**
Particle particles[PARTICLE_COUNT];

// **初始化粒子（每个粒子间隔 10 度）**
void initializeParticles() {
    for (int i = 0; i < PARTICLE_COUNT; i++) {
        particles[i].x = CENTER_X; // **所有粒子从屏幕中心开始**
        particles[i].y = CENTER_Y;
        particles[i].angle = i * 10; // **每个粒子间隔 10 度，形成完整的360度扩散**
        particles[i].speed = random(2, 5); // **随机速度，增强动态效果**
        particles[i].color = tft.color565(random(150, 255), random(100, 255), random(100, 255)); // **随机亮色**
    }
}

// **更新粒子的位置，使其沿角度方向扩散**
void updateParticles() {
    for (int i = 0; i < PARTICLE_COUNT; i++) {
        float rad = particles[i].angle * 3.14159 / 180.0; // **角度转换为弧度**
        particles[i].x += particles[i].speed * cos(rad);  // **计算 X 轴移动**
        particles[i].y += particles[i].speed * sin(rad);  // **计算 Y 轴移动**

        // **如果粒子超出屏幕，则重新回到中心**
        if (particles[i].x < 0 || particles[i].x > SCREEN_WIDTH || particles[i].y < 0 || particles[i].y > SCREEN_HEIGHT) {
            particles[i].x = CENTER_X; // **将粒子回归到中心**
            particles[i].y = CENTER_Y;
        }
    }
}

// **绘制粒子流（包含 16 个尾迹，使轨迹更加明显）**
void drawParticles() {
    for (int i = 0; i < PARTICLE_COUNT; i++) {
        // **为粒子绘制尾迹，使其更长**
        for (int j = 0; j < TRAIL_LENGTH; j++) {
            float alpha = 1.0 - (float)j / TRAIL_LENGTH; // **让尾迹颜色逐渐变淡**
            
            // **提取 RGB565 格式中的红、绿、蓝分量**
            uint8_t r = ((particles[i].color >> 11) & 0x1F) * alpha;
            uint8_t g = ((particles[i].color >> 5) & 0x3F) * alpha;
            uint8_t b = (particles[i].color & 0x1F) * alpha;

            // **尾迹颜色变亮，增强视觉效果**
            uint16_t fadedColor = tft.color565(r * 8, g * 4, b * 8);

            // **绘制粒子的尾迹，随着距离增加而变淡**
            tft.fillCircle(
                (int)(particles[i].x - cos(particles[i].angle * 3.14159 / 180.0) * j), 
                (int)(particles[i].y - sin(particles[i].angle * 3.14159 / 180.0) * j), 
                PARTICLE_RADIUS - j / 4, fadedColor);
        }
    }
}

// **初始化 TFT 屏幕，并启动粒子系统**
void setup() {
    Serial.begin(115200); // **初始化串口，用于调试**
    tft.begin();          // **初始化 TFT 屏幕**
    tft.setRotation(0);   // **屏幕方向**
    tft.fillScreen(GC9A01A_BLACK); // **设置背景为黑色**

    initializeParticles(); // **初始化所有粒子**
}

// **主循环：更新并绘制粒子流**
void loop() {
    tft.fillScreen(GC9A01A_BLACK); // **清屏，防止残影**
    
    updateParticles(); // **更新粒子的位置**
    drawParticles();   // **绘制粒子流**

    delay(FRAME_DELAY); // **控制帧速率**
}
复制代码

代码解读

1、粒子初始化 (initializeParticles())

所有粒子从屏幕中央开始 (CENTER_X, CENTER_Y)。

角度 angle 每个粒子 间隔 10 度 (i * 10)，确保均匀扩散。

颜色随机，使每个粒子在扩散时形成五彩斑斓的效果。

2、粒子更新 (updateParticles())

通过 cos() 和 sin() 计算粒子的 X 轴 和 Y 轴 位移，使其按照 预设角度扩散。

速度随机，使每个粒子的扩散速度不同，增强动感。

当粒子 超出屏幕时，它会 回到中心，从而形成无限循环的扩散运动。

3、绘制粒子 (drawParticles())

每个粒子有 16 个尾巴 (TRAIL_LENGTH = 16)，使轨迹更加清晰。

通过 fillCircle() 让粒子尾迹逐渐 变淡，形成动态光流效果。

4、主循环 (loop())

清屏 (fillScreen()) 确保每帧刷新不会残留旧图像。

更新粒子状态 (updateParticles())，使粒子不断运动。

绘制粒子 (drawParticles())，确保动画生动。

5、最终效果

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
复制代码