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手搓赛博拍立得——FireBeetle 2 ESP32-P4 试用体验 精华

jd3096 | 初级技师 | 创造力： | 帖子： | 发消息 | 串个门 | 加好友 | 打招呼
2025-7-28 15:24:42 [显示全部楼层]
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手搓赛博拍立得——FireBeetle 2 ESP32-P4 试用体验

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墨水屏加摄像头有没有搞头？之前就想把这两者结合做一个玩具了，原理很简单，上电后就进行拍摄然后转成墨水屏用的格式并刷新。
正好近期看到DF新出的p4开发板，具备esp32家族目前最强大的性能，于是实现了这个想法，效果如下图所示：
上电就可以进行拍照，直接看自拍镜获得预览效果，照片可以断电永久显示，且具有独特的墨水屏风格。
不同与墨水屏传统的在电脑转换再上传的思路，得益于P4强大的性能，直接在esp32上实现了图片的抖动和转换过程。
手搓赛博拍立得——FireBeetle 2 ESP32-P4 试用体验图1
项目是通过micropython实现的，这里首先感谢Vincent提供了抢先版的带摄像头的micropython固件，站在前人的肩膀上继续开发
下载附件firmware.rar
注意 固件的刷写地址是0x002000


然后运行py文件，连接全彩的墨水屏就可以得到图中的效果了！
  1. import time

  2. import machine

  3. import framebuf

  4. from machine import SPI, Pin

  5. import struct

  6. 

  7. EPD_WIDTH = 800

  8. EPD_HEIGHT = 480

  9. 

  10. class EPD:

  11.     def __init__(self):

  12.         self.reset_pin = Pin(33, Pin.OUT)  

  13.         self.dc_pin = Pin(32, Pin.OUT)

  14.         self.busy_pin = Pin(34, Pin.IN)

  15.         self.cs_pin = Pin(31, Pin.OUT)

  16.         self.clk_pin = Pin(28)

  17.         self.din_pin = Pin(29)

  18.         self.miso_pin = Pin(30)

  19.         self.spi = SPI(1,baudrate=100000,sck=self.clk_pin, mosi=self.din_pin, miso=None)

  20.         self.buffer = bytearray(EPD_WIDTH * EPD_HEIGHT // 2)

  21.         self.fb = framebuf.FrameBuffer(self.buffer, EPD_WIDTH, EPD_HEIGHT, framebuf.GS4_HMSB)

  22.         self.width = EPD_WIDTH

  23.         self.height = EPD_HEIGHT

  24.         self.BLACK  = 0x0

  25.         self.WHITE  = 0x1

  26.         self.YELLOW = 0x2

  27.         self.RED    = 0x3

  28.         self.BLUE   = 0x5

  29.         self.GREEN  = 0x6

  30. 

  31.     def reset(self):

  32.         self.reset_pin.value(1)

  33.         time.sleep_ms(20)

  34.         self.reset_pin.value(0)  

  35.         time.sleep_ms(2)

  36.         self.reset_pin.value(1)

  37.         time.sleep_ms(20)

  38. 

  39.     def send_command(self, command):

  40.         self.dc_pin.value(0)  

  41.         self.cs_pin.value(0)

  42.         self.spi.write(command.to_bytes(1,'big'))

  43.         self.cs_pin.value(1)

  44. 

  45.     def send_data(self, data):

  46.         self.dc_pin.value(1)  

  47.         self.cs_pin.value(0)

  48.         self.spi.write(data.to_bytes(1,'big'))

  49.         self.cs_pin.value(1)

  50.     

  51.     def send_data2(self, data):

  52.         self.dc_pin.value(1)  

  53.         self.cs_pin.value(0)

  54.         self.spi.write(data)

  55.         self.cs_pin.value(1)

  56.         

  57.     def ReadBusyH(self):

  58.         print("e-Paper busy H")

  59.         while self.busy_pin.value() == 0:  # 0: busy, 1: idle

  60.             time.sleep_ms(5)

  61.         print("e-Paper busy H release")

  62. 

  63.     def TurnOnDisplay(self):

  64.         self.send_command(0x04)  # POWER_ON

  65.         self.ReadBusyH()

  66.         

  67.         self.send_command(0x12)  # DISPLAY_REFRESH

  68.         self.send_data(0x00)

  69.         self.ReadBusyH()

  70.         

  71.         self.send_command(0x02)  # POWER_OFF

  72.         self.send_data(0x00)

  73.         self.ReadBusyH()

  74. 

  75.     def init(self):

  76.         # EPD hardware init start

  77.         self.reset()

  78.         self.ReadBusyH()

  79.         time.sleep_ms(30)

  80. 

  81.         self.send_command(0xAA)   

  82.         self.send_data(0x49)

  83.         self.send_data(0x55)

  84.         self.send_data(0x20)

  85.         self.send_data(0x08)

  86.         self.send_data(0x09)

  87.         self.send_data(0x18)

  88. 

  89.         self.send_command(0x01)

  90.         self.send_data(0x3F)

  91. 

  92.         self.send_command(0x00)  

  93.         self.send_data(0x5F)

  94.         self.send_data(0x69)

  95. 

  96.         self.send_command(0x03)

  97.         self.send_data(0x00)

  98.         self.send_data(0x54)

  99.         self.send_data(0x00)

  100.         self.send_data(0x44) 

  101. 

  102.         self.send_command(0x05)

  103.         self.send_data(0x40)

  104.         self.send_data(0x1F)

  105.         self.send_data(0x1F)

  106.         self.send_data(0x2C)

  107. 

  108.         self.send_command(0x06)

  109.         self.send_data(0x6F)

  110.         self.send_data(0x1F)

  111.         self.send_data(0x17)

  112.         self.send_data(0x49)

  113. 

  114.         self.send_command(0x08)

  115.         self.send_data(0x6F)

  116.         self.send_data(0x1F)

  117.         self.send_data(0x1F)

  118.         self.send_data(0x22)

  119. 

  120.         self.send_command(0x30)

  121.         self.send_data(0x03)

  122. 

  123.         self.send_command(0x50)

  124.         self.send_data(0x3F)

  125. 

  126.         self.send_command(0x60)

  127.         self.send_data(0x02)

  128.         self.send_data(0x00)

  129. 

  130.         self.send_command(0x61)

  131.         self.send_data(0x03)

  132.         self.send_data(0x20)

  133.         self.send_data(0x01) 

  134.         self.send_data(0xE0)

  135. 

  136.         self.send_command(0x84)

  137.         self.send_data(0x01)

  138. 

  139.         self.send_command(0xE3)

  140.         self.send_data(0x2F)

  141. 

  142.         self.send_command(0x04)

  143.         self.ReadBusyH()

  144. 

  145.     def show(self):

  146.         # Send image data to the display

  147.         self.send_command(0x10)

  148.         self.send_data2(self.buffer)

  149.         self.TurnOnDisplay()

  150. 

  151.     def clear(self, color=0x11):

  152.         # Clear the screen with a specific color

  153.         self.send_command(0x10)

  154.         self.fb.fill(self.RED)

  155.         self.show()

  156.         self.TurnOnDisplay()

  157. 

  158.     def sleep(self):

  159.         # Put the display to sleep

  160.         self.send_command(0x07)  # DEEP_SLEEP

  161.         self.send_data(0XA5)

  162. 

  163. def crop_pic(buf):

  164.     width = 800

  165.     height_in = 640

  166.     crop_top = 80

  167.     crop_bottom = 80

  168.     height_out = 480

  169. 

  170.     row_bytes = width * 2  # 每行字节数

  171.     buf_out = bytearray(row_bytes * height_out)

  172. 

  173.     start = crop_top * row_bytes  # 起始字节位置

  174. 

  175.     for i in range(height_out):

  176.         src_start = start + i * row_bytes

  177.         src_end = src_start + row_bytes

  178.         dst_start = i * row_bytes

  179.         dst_end = dst_start + row_bytes

  180.         buf_out[dst_start:dst_end] = buf[src_start:src_end]

  181. 

  182.     return buf_out

  183. 

  184. #-------------------------------------------------------

  185. import array

  186.    

  187. width = 800

  188. height = 480

  189. 

  190. # 调色板RGB888定义

  191. palette_rgb888 = [

  192.     (0, 0, 0),       # 0 黑

  193.     (255, 255, 255), # 1 白

  194.     (255, 255, 0),   # 2 黄

  195.     (255, 0, 0),     # 3 红

  196.     (0, 0, 0),       # 4 黑（重复）

  197.     (0, 0, 255),     # 5 蓝

  198.     (0, 255, 0),     # 6 绿

  199. ]

  200. 

  201. # RGB888 转 RGB565

  202. def rgb888_to_rgb565(r, g, b):

  203.     r5 = (r * 31) // 255

  204.     g6 = (g * 63) // 255

  205.     b5 = (b * 31) // 255

  206.     return (r5 << 11) | (g6 << 5) | b5

  207. 

  208. # RGB565 拆分为 R5,G6,B5

  209. def rgb565_to_components(c):

  210.     r = (c >> 11) & 0x1F

  211.     g = (c >> 5) & 0x3F

  212.     b = c & 0x1F

  213.     return r, g, b

  214. 

  215. # 计算两个RGB565颜色距离（平方和）

  216. def rgb565_distance(c1, c2):

  217.     r1, g1, b1 = rgb565_to_components(c1)

  218.     r2, g2, b2 = rgb565_to_components(c2)

  219.     return (r1 - r2)**2 + (g1 - g2)**2 + (b1 - b2)**2

  220. 

  221. # 找最近颜色索引

  222. def find_nearest_color_rgb565(pixel, palette):

  223.     dmin = 1 << 30

  224.     idx_min = 0

  225.     for i, pc in enumerate(palette):

  226.         d = rgb565_distance(pixel, pc)

  227.         if d < dmin:

  228.             dmin = d

  229.             idx_min = i

  230.     return idx_min

  231. 

  232. # 将字节数组转换成array.array('B')的一维RGB565分量数组

  233. def bytes_to_rgb565_components_array(byte_array):

  234.     pixels = array.array('B')

  235.     length = len(byte_array)//2

  236.     for i in range(length):

  237.         val = byte_array[2*i] | (byte_array[2*i+1]<<8)

  238.         r = (val >> 11) & 0x1F

  239.         g = (val >> 5) & 0x3F

  240.         b = val & 0x1F

  241.         pixels.append(r)

  242.         pixels.append(g)

  243.         pixels.append(b)

  244.     return pixels

  245. 

  246. # Floyd-Steinberg 抖动算法，基于一维array.array('B')

  247. def floyd_steinberg_dither_rgb565(width, height, pixels, palette):

  248.     max_r, max_g, max_b = 31, 63, 31

  249.     output = [0] * (width * height)

  250. 

  251.     w_right = 7

  252.     w_down_left = 3

  253.     w_down = 5

  254.     w_down_right = 1

  255.     weight_sum = 16

  256. 

  257.     for y in range(height):

  258.         for x in range(width):

  259.             idx = y * width + x

  260.             base = idx * 3

  261.             r = pixels[base]

  262.             g = pixels[base + 1]

  263.             b = pixels[base + 2]

  264. 

  265.             val = (r << 11) | (g << 5) | b

  266.             nearest_idx = find_nearest_color_rgb565(val, palette)

  267.             new_val = palette[nearest_idx]

  268.             r_new, g_new, b_new = rgb565_to_components(new_val)

  269.             output[idx] = nearest_idx

  270. 

  271.             err_r = r - r_new

  272.             err_g = g - g_new

  273.             err_b = b - b_new

  274. 

  275.             def add_error(nx, ny, w):

  276.                 if 0 <= nx < width and 0 <= ny < height:

  277.                     nidx = ny * width + nx

  278.                     nb = nidx * 3

  279.                     pixels[nb] = max(0, min(max_r, pixels[nb] + (err_r * w) // weight_sum))

  280.                     pixels[nb + 1] = max(0, min(max_g, pixels[nb + 1] + (err_g * w) // weight_sum))

  281.                     pixels[nb + 2] = max(0, min(max_b, pixels[nb + 2] + (err_b * w) // weight_sum))

  282. 

  283.             add_error(x + 1, y, w_right)

  284.             add_error(x - 1, y + 1, w_down_left)

  285.             add_error(x, y + 1, w_down)

  286.             add_error(x + 1, y + 1, w_down_right)

  287. 

  288.     return output

  289. 

  290. # 4bit索引打包（两个4bit索引合成1字节）

  291. def pack_4bit(indices):

  292.     if len(indices) % 2 != 0:

  293.         indices.append(0)

  294.     packed = bytearray(len(indices) // 2)

  295.     for i in range(0, len(indices), 2):

  296.         packed[i // 2] = (indices[i] << 4) | indices[i + 1]

  297.     return packed

  298. 

  299. 

  300. #------------------MAIN PROGRAM-----------------------

  301. 

  302. import camera,time

  303. camera.init()

  304. time.sleep(2)

  305. 

  306. print('0')

  307. img = camera.capture()  # bytes

  308. crop_img = crop_pic(img)

  309. print(len(crop_img))

  310. camera.deinit()

  311. print('1')

  312. palette = [rgb888_to_rgb565(*c) for c in palette_rgb888]

  313. print('2')

  314. pixels = bytes_to_rgb565_components_array(crop_img)

  315. print('3')

  316. indices = floyd_steinberg_dither_rgb565(width, height, pixels, palette)

  317. print('4')

  318. buf = pack_4bit(indices)

  319. print('5')

  320. 

  321. scr = EPD()

  322. scr.init()

  323. picfb = framebuf.FrameBuffer(buf, 800, 480, framebuf.GS4_HMSB)

  324. scr.fb.blit(picfb,0,0)

  325. scr.show()

  326. scr.sleep()

复制代码
项目展望：
目前由于算法比较粗暴，图片转换的速度很慢，实测在4分钟左右，如果优化算法，将会提升速度，不过这个项目也许用linux的板子更合适，几秒就能完成这个任务。
手搓赛博拍立得——FireBeetle 2 ESP32-P4 试用体验图3


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木子哦  管理员

发表于 1 小时前

大佬，有视频么
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木子哦  管理员

发表于 1 小时前

大佬，有视频么
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木子哦  管理员

发表于 1 小时前

大佬，有视频么
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