【花雕学编程】Arduino动手做（249）---GC9A01旋转三维立方

  【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
  项目之六十：GC9A01园屏之通过3D渲染和toushi变换实现旋转的三维立方体

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
  项目之六十：GC9A01园屏之通过3D渲染和<span style="background-color: rgb(255, 255, 255);">toushi</span>变换实现旋转的三维立方体
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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）

// **包含必要的库文件**
#include "SPI.h"                      // SPI 库，支持 TFT 屏幕通信
#include "Adafruit_GFX.h"             // Adafruit 图形库，用于绘制文本和图形
#include "Adafruit_GC9A01A.h"         // GC9A01A 屏幕驱动库

// **屏幕连接引脚**
#define TFT_CS 4                      // 片选引脚
#define TFT_DC 2                      // 数据/命令选择引脚
#define TFT_RST -1                    // 复位引脚（-1 表示未使用）

// **创建 TFT 屏幕对象**
Adafruit_GC9A01A tft = Adafruit_GC9A01A(TFT_CS, TFT_DC, TFT_RST);

#define SCREEN_WIDTH 240
#define SCREEN_HEIGHT 240
#define CENTER_X SCREEN_WIDTH / 2
#define CENTER_Y SCREEN_HEIGHT / 2
#define CUBE_SIZE 40  // **立方体大小**
#define ROTATION_SPEED 0.05  // **旋转速度**

float angle = 0;

// **立方体顶点 3D 坐标**
float cubeVertices[8][3] = {
    {-CUBE_SIZE, -CUBE_SIZE, -CUBE_SIZE},
    { CUBE_SIZE, -CUBE_SIZE, -CUBE_SIZE},
    { CUBE_SIZE,  CUBE_SIZE, -CUBE_SIZE},
    {-CUBE_SIZE,  CUBE_SIZE, -CUBE_SIZE},
    {-CUBE_SIZE, -CUBE_SIZE,  CUBE_SIZE},
    { CUBE_SIZE, -CUBE_SIZE,  CUBE_SIZE},
    { CUBE_SIZE,  CUBE_SIZE,  CUBE_SIZE},
    {-CUBE_SIZE,  CUBE_SIZE,  CUBE_SIZE}
};

// **绘制边**
void drawEdge(int i, int j, float transformedVertices[8][2], uint16_t color) {
    tft.drawLine(transformedVertices[i][0], transformedVertices[i][1],
                 transformedVertices[j][0], transformedVertices[j][1], color);
}

void setup() {
    Serial.begin(115200);
    tft.begin();
    tft.setRotation(1);
    tft.fillScreen(tft.color565(0, 0, 0));  // **黑色背景**
}

void loop() {
    tft.fillScreen(tft.color565(0, 0, 0));  // **清屏**
    
    float transformedVertices[8][2];  // **存储 2D 坐标**

    for (int i = 0; i < 8; i++) {
        float x = cubeVertices[i][0];
        float y = cubeVertices[i][1];
        float z = cubeVertices[i][2];

        // **旋转变换（绕 Y 轴旋转）**
        float rotatedX = x * cos(angle) - z * sin(angle);
        float rotatedZ = x * sin(angle) + z * cos(angle);

        // **投影到 2D 屏幕**
        transformedVertices[i][0] = CENTER_X + rotatedX;
        transformedVertices[i][1] = CENTER_Y + y;
    }

    // **绘制立方体的 12 条边**
    uint16_t color = tft.color565(255, 255, 255);  // **白色立方体**
    int edges[12][2] = {
        {0, 1}, {1, 2}, {2, 3}, {3, 0},
        {4, 5}, {5, 6}, {6, 7}, {7, 4},
        {0, 4}, {1, 5}, {2, 6}, {3, 7}
    };

    for (int i = 0; i < 12; i++) {
        drawEdge(edges[i][0], edges[i][1], transformedVertices, color);
    }

    angle += ROTATION_SPEED;  // **更新旋转角度**
    delay(50);  // **控制动画速度**
}
复制代码

代码解读：

包含必要的库文件：使用了SPI.h, Adafruit_GFX.h, 和Adafruit_GC9A01A.h来支持屏幕通信和绘图功能。
定义屏幕连接引脚：设置了与TFT屏幕通信相关的引脚，如片选（TFT_CS）、数据/命令选择（TFT_DC）等。
创建屏幕对象：初始化了一个名为tft的对象，用于控制TFT屏幕。
设定屏幕参数和立方体属性：包括屏幕尺寸、中心点坐标、立方体大小及旋转速度。
立方体顶点坐标：定义了一个立方体八个顶点的初始3D坐标。
绘制边的功能：drawEdge函数负责在屏幕上画出立方体的边。
setup函数：初始化串口通信、屏幕设置，并设置屏幕背景为黑色。
loop函数：主要逻辑循环，每次循环都会清除屏幕，根据当前角度计算立方体顶点的新位置，然后绘制立方体的边，最后更新旋转角度并稍作延迟以控制动画速度。

整体来说，这段代码通过不断更新并重绘立方体的位置，实现了立方体在屏幕上绕Y轴旋转的动画效果。

实验场景图  动态图

实验场景图  动态图