T-Display-S3 AMOLED: ESP32-S3 (16MB Flash, 8MB PSRAM) + AMOLED

Рождение идеи
Я всегда проходил мимо разных экранов под всякие Duino. По большей части мне казалось, что это слишком сложно с очень сомнительным выхлопом для самоделок.
Но недавно я подписался на один проект, который заключается в том, что бы переделать панель управления на одном аппарате из обычных кнопок и ручек в управление полностью на сенсорном экране. Я начал смотреть разные экраны, типы подключения, а потом уже нашёл всяческие графические библиотеки, которые очень сильно упрощают разработку под эти экраны.
И тут Остапа понесло. Мне вдруг стали интересны разные графические дисплеи с подключением к микроконтроллерам.

Например, на днях надо было запилить небольшой класс для детей, на котором хотел показать несколько разных сенсоров. Очень хотелось избежать подключение компьютеров и вообще уменьшить количество проводов. Тут совершенно кстати на помощь приходят варианты модулей микроконтроллеров со встроенными дисплеями.
Об одном из таких и будет речь в этом небольшом обзоре.

Герой обзора

При беглом поиске интернетов я нашёл много разных предложений законченных модулей с микроконтроллером и экраном на борту. Мне хотелось что-то на ESP32 или RP2040, так как я с ними особенно хорошо знаком. Рассматривал варианты на STM32, но сами экраны там были очень грустные или цены выходили за рамки моего бюджета.
Конечно, я вспомнил про достаточно известную компанию LILYGO, у которой всегда в ассортименте есть вкусные варианты. Таким образом я наткнулся на LILYGO T-Display AMOLED на базе ESP32-S3 и компактным AMOLED дисплеем с высоким разрешением.

Распаковка

Доставка приехала довольно быстро, заняло примерно полторы недели или около того.
Сама плата приехала аккуратно сложенная в небольшой пластиковой коробке.
На коробке уместили код вроде как с MicroPython’а. Код не без ошибок, но если учесть, что он тут для красоты, а не как руководство, то это мелочи.
Внутри лежит сам модуль в защитном мягком поролоне. Снизу лежит провод для подключения аккумулятора для автономного питания. На этой фотографии на экране до сих пор есть защитная плёнка. После этого я её удалил.
На проводе уже установлен разьём JST GH (1,25 мм шаг). Подсоединяется один элемент 3,7 Вольта. Кстати, на модуле уже есть схема зарядки по USB или внешнего источника питания на 5 Вольт.
Сам модуль выглядит аккуратным и чистым. На мой вкус пайка качественная, без следов флюса и прочего безобразия.
Интересный ход с акриловой панелью, которая закрывает кнопки и делает их более удобными в использовании. То есть, не обязательно нажимать ровно на центр, достаточно нажать на угол или с краю.
Кроме обычной кнопки Boot (IO0) есть кнопка на IO21 для пользовательских фантазий.
Так выглядит плата снизу:
Отдельное спасибо за скруглённые углы печатной платы. Это со стороны USB разъёма:
Выводы GPIO подписаны шелкографией. Стоит 3D антенна, Flash выполнен в виде 25Q32 в корпусе SOIC-8 если вдруг кому надо увеличить объём.
Рядом с разъёмом аккумулятора есть индикатор заряда аккумулятора. Зарядка выполнена на TP4065. Можно считывать напряжение аккумулятора через ADC на IO4.
Так же есть возможность подсоединения Qwiic периферии через JST SH. Конечно, туда можно запрограммировать что-то другое при необходимости.

Общие ТТХ

Основные параметры модуля:

Параметр	Значение
MCU	ESP32-S3R8 Dual-core
Беспроводная связь	2.4 GHz Wi-Fi & Bluetooth 5 (LE)
Антенна	3D антенна на плате и возможность подключения внешней
Flash	16MB (W25Q128)
PSRAM	8MB (встроено в ESP32)
Напряжение батареи	IO04
Кнопки	Boot (IO00) + Reset + IO21
Разъём для аккумулятора	JST GH 1,25 мм, стоит предохранитель
Заряд Lipo	TP4065, ток заряда 500 мА, есть индикатор
Дополнительно	Qwiic (IO43, IO44), JST SH 1,00 мм
Встроенный LED	IO38
GPIO	18 GPIO для общего использования
Подключение	2 ряда по 14 пин, 2,54 мм шаг
USB	Type-C

Параметры экрана:

Параметр	Значение
Диагональ	1,91 дюймов (4,85 см)
Активная область	19.8*44.22 мм (примерно 22:10)
Тип экрана	AMOLED (не сенсорный)
Разрешение	240*536 точек
Чип управления	RM67162
Интерфейс	Quad SPI (QSPI) или SPI (выставляется резисторами)

Немного про Qwiic

Интерфейс Qwiic был разработан SparkFun. Фактически это обычный I2C, но с возможностью соединять устройства в цепь друг за другом. Таким образом можно добавлять-убавлять устройства без пайки и в некоторых случаях сократить количество проводов.
Впрочем, Qwiic разьём на T-Display модуле просто выводит GPIO43 и GPIO44, которые можно назначить на что угодно, не обязательно I2C. Эти же IO пины так же выведены на обычной гребёнке.

Интерфейс QSPI

Часто такого типа экраны имеют подключение по шине SPI. Это последовательная шина, которая очень популярна среди простых экранов. Преимущество в небольшом количестве проводов (и задействованных GPIO) и неплохой скорости. По производительности SPI как раз стоит между I2C и параллельной шиной. Но для параллельной шине нужно намного больше GPIO и поэтому не везде есть такая возможность. То есть, SPI шина на небольших экранах даёт достаточную производительность.

Есть вариации SPI – например, Dual SPI и Quad SPI. В случае с Dual SPI последовательная шина становиться 2-битной, а на Quad SPI шина уже 4 бита. Что дает некий прирост производительности при небольшом увеличении использованных GPIO.

RM67162 поддерживает обычный SPI и QSPI. Модуль T-Display AMOLED отконфигурирован на режим QSPI, но можно переключить на обычный SPI перепаиванием двух резистором на плате. Не знаю зачем есть такая возможность, так как эти освободившиеся GPIO никуда не выведены. Разве что только для облегчения написания программы управления, но это очень сомнительная выгода на мой взгляд. Если у кого есть идеи, то пишите в коментариях.

Кстати, в документации по RM67162 указаны SPI и Dual-SPI (есть ещё 8-битный 8080 и MIPI, но они нам не доступны). Но на странице конфигурации интерфейса IM[1:0] есть вариант SPI/Quad-SPI, а Dual-SPI нет. Ох уж эти сочинители даташитов.

Тестирование

При включении появляется лого LILYGO и потом модуль пытается подсоединиться на какую-то WiFi точку явно где-то в Китае. От меня не достаёт. Впрочем, это и к лучшему.

Для проверки модуля я выбрал библиотеку LVGL. Это популярная и очень продвинутая графическая библиотека, которая может много фишек. Она перекрывает все мои хотелки на сегодняшний день и имеет достаточно простой API.
Драйвер дисплея для этого проекта является Arduino_GFX, которые имеет поддержку RM67162. Так же Lilygo предлагает свой драйвер для этого чипа, но Arduino_GFX мне просто удалось подключить быстрее.

На удивлении (впрочем, предсказуемо) было сложно передать качество картинки экрана обычным телефоном. Мне даже пришлось сдуть пыль со своей старой зеркалки, что бы хоть как-то передать это. Но даже с зеркалкой получилось не очень, хотя и намного лучше телефона.
Могу только добавить, что фото не передаёт той красочности и яркости изображения, которая на самом деле. При умеренно ярком свете картинка остаётся чёткой и читаемой.
Разрешение AMOLED экрана особенно на высоте. На расстоянии 20 см я не могу различить пиксели на экране.
Углы обзора шикарны, как и следовало ожидать на таком типе дисплея. Цвета не меняются, яркость не падает.

Производительность

Так как я работаю с LVGL, то и тесты будут через LVGL.
В библиотеке LVGL есть несколько демок и бенчмарк. Все тесты запускались на 16bpp и в режиме QSPI. Не вижу смысла проверять в режиме SPI.
Скорости могут зависят от ориентации дисплея. По этой причине привожу оба варианта.

	Portrait	Landscape
lv_demo_benchmark	63 FPS	66 FPS
lv_demo_music	19 FPS	23 FPS

Снял видео для YouTube с демкой lv_demo_music. Правда, качество дисплея тут не видно вообще. На камере телефона даже видны волны от сканирования строчек из-за выдержки камеры, но в реальной жизни этих полос нет, конечно.
youtu.be/07cB_kKWtzI

Исходный код

Если кому интересно, то выкладываю код, который использовал для тестирования:
github.com/nochkin/t-display
В коде поддержка T-Display AMOLED (гвоздь обзора) и другого модуля T-Display на ESP32. Если будет интересно, то могу сделать обзор на второй модуль. Он намного дешевле, но может почти то же самое.

LILYGO имеет свой репозиторий кода для этого модуля со своими примерами. Там же можно найти полную принципиальную схему устройства и прочую полезную информацию:
github.com/Xinyuan-LilyGO/T-Display-S3-AMOLED

Выводы

Мне лично этот модуль очень понравился. Экран красивый и приятный. Думаю сделать на базе этого модуля KaRadio32, по идее он должен хорошо вписаться с такими параметрами.

Скидка

Если надо вкуснее, то есть купон на 5% скидку: LILYGO5. Действует на все товары.

P.S.: если кто предпочитает Aliexpress, то у LILYGO там есть продавец:
lilygo.aliexpress.com/store/1101195566