【花雕学编程】Arduino动手做（249）--GC9A01屏六角形万花筒

  【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
  项目之四十五：GC9A01屏之动态六边形和渐变色彩叠加的万花筒

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
  项目之四十五：GC9A01屏之动态六边形和渐变色彩叠加的万花筒
*/

//       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);

// 定义屏幕中心
#define CENTER_X (tft.width() / 2)
#define CENTER_Y (tft.height() / 2)
#define FRAME_DELAY 500       // 帧延迟
#define NUM_SECTORS 6       // 扇区数量
#define MAX_RADIUS 120       // 图案最大半径
#define ROTATION_SPEED 200.2   // 旋转速度

// 渐变颜色插值函数
uint16_t interpolateColor(uint16_t color1, uint16_t color2, float fraction) {
    uint8_t r1 = (color1 >> 11) & 0x1F;
    uint8_t g1 = (color1 >> 5) & 0x3F;
    uint8_t b1 = color1 & 0x1F;

    uint8_t r2 = (color2 >> 11) & 0x1F;
    uint8_t g2 = (color2 >> 5) & 0x3F;
    uint8_t b2 = color2 & 0x1F;

    uint8_t r = r1 + fraction * (r2 - r1);
    uint8_t g = g1 + fraction * (g2 - g1);
    uint8_t b = b1 + fraction * (b2 - b1);

    return (r << 11) | (g << 5) | b;
}

// 绘制动态六边形
void drawDynamicPolygon(int centerX, int centerY, int radius, int sides, float rotationAngle, float scale, uint16_t color) {
    float angleStep = 2 * 3.14159 / sides;
    int prevX = centerX + radius * scale * cos(rotationAngle);
    int prevY = centerY + radius * scale * sin(rotationAngle);

    for (int i = 1; i <= sides; i++) {
        float angle = rotationAngle + i * angleStep;
        int x = centerX + radius * scale * cos(angle);
        int y = centerY + radius * scale * sin(angle);

        tft.drawLine(prevX, prevY, x, y, color);
        prevX = x;
        prevY = y;
    }
}

// 绘制万花筒图案
void drawKaleidoscopePattern(float rotationAngle, float scale) {
    for (int sector = 0; sector < NUM_SECTORS; sector++) {
        float angle = sector * (360.0 / NUM_SECTORS) + rotationAngle;
        float radians = angle * 3.14159 / 180;

        for (int radius = 10; radius <= MAX_RADIUS; radius += 15) {
            float fraction = (float)(radius - 10) / (MAX_RADIUS - 10);
            uint16_t color = interpolateColor(GC9A01A_BLUE, GC9A01A_MAGENTA, fraction);

            int x = CENTER_X + cos(radians) * radius;
            int y = CENTER_Y + sin(radians) * radius;

            drawDynamicPolygon(x, y, radius / 2, 6, radians, scale, color);
        }
    }
}

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

    tft.begin();                   // 初始化屏幕
    tft.setRotation(0);            // 设置屏幕方向
    tft.fillScreen(GC9A01A_BLACK); // 设置黑色背景
}

void loop() {
    static float rotationAngle = 0; // 初始化旋转角度
    static float scale = 1.0;       // 初始缩放因子
    static bool growing = true;    // 缩放方向

    // 清屏
    tft.fillScreen(GC9A01A_BLACK);

    // 绘制万花筒图案
    drawKaleidoscopePattern(rotationAngle, scale);

    // 更新旋转角度
    rotationAngle = fmod(rotationAngle + ROTATION_SPEED, 360.0);

    // 动态缩放
    if (growing) {
        scale += 0.01;
        if (scale >= 1.3) growing = false;
    } else {
        scale -= 0.01;
        if (scale <= 1.0) growing = true;
    }

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

代码解读

1. 平滑动态旋转
使用较低的旋转速度 (ROTATION_SPEED) 和高帧率 (FRAME_DELAY)，让图案旋转更加流畅。

2. 动态缩放
增加缩放因子 (scale)，图案随着时间在不同层次上放大和缩小，模拟立体效果。

动态反转缩放方向 (growing)，实现周期性变化。

3. 渐变颜色
添加更细腻的渐变效果，通过插值计算色彩过渡，使颜色在视觉上更柔和和“丝滑”。

4. 增强几何复杂性
通过 drawDynamicPolygon() 添加动态变化的六边形，并允许缩放对形状产生影响。

5. 效果
视觉丝滑：旋转和缩放更加流畅自然。

图形复杂性：动态六边形和渐变色彩叠加，图案层次感更强。

立体动感：万花筒图案在旋转时周期性放大和缩小，营造立体效果。

实验场景图  动态图