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ESP32协处理器实战：Adafruit AirLift为微控制器提供稳定WiFi/BLE连接

news 2026/5/15 1:53:06

1. 项目概述

给一个没有原生网络功能的微控制器板子加上稳定可靠的WiFi连接，这事儿听起来简单，但真做起来，从协议栈处理到天线匹配，处处是坑。我这些年折腾过不少方案，从早期的AT指令WiFi模块到后来自己移植LwIP协议栈，过程都挺磨人。直到我开始用ESP32这类芯片作为专门的网络协处理器，整个开发体验才算是顺畅起来。今天要聊的Adafruit AirLift Bitsy Add-On，就是一个把这种“协处理器”思路产品化、模块化的优秀例子。它本质上是一个为Adafruit ItsyBitsy系列微控制器设计的扩展板，核心是一颗ESP32模块，专门负责处理所有WiFi和蓝牙低功耗（BLE）的脏活累活，你的主控MCU（比如ItsyBitsy M4）只需要通过简单的SPI命令和它对话就行。

这种架构的技术价值非常明确：解耦与专注。你的主控MCU不再需要分心去处理复杂的TCP/IP协议栈、SSL/TLS握手加密、信号强度管理这些网络底层细节。ESP32作为一款集成了射频和强大处理能力的芯片，天生就是干这个的，它有足够的RAM和CPU资源来高效、稳定地维持网络连接，甚至预烧录了根证书，处理HTTPS请求得心应手。而你的主控，无论是用CircuitPython还是Arduino，代码都会变得异常清爽——你只需要关心“发送什么数据”和“接收什么数据”，至于数据是怎么穿过空气、经过路由器、最终到达服务器的，统统交给AirLift去操心。

从应用场景来看，这几乎是所有物联网和智能设备项目的刚需。无论是你想做一个远程的温湿度传感器，把数据定时上报到云端；还是做一个智能开关，通过手机APP远程控制；亦或是需要从网络API获取信息来驱动一个显示屏，AirLift都能提供一个即插即用的网络解决方案。它特别适合那些计算资源有限、但又有联网需求的小型项目，比如基于ATSAMD51（M4）或RP2040的板子。接下来，我们就从硬件拆解开始，一步步看看怎么把这个小玩意儿用起来。

2. 硬件设计与接口解析

2.1 核心模块与供电考量

AirLift Bitsy Add-On的核心是一颗ESP32模块。和我们常见的ESP32开发板（如ESP32-DevKitC）上那颗芯片不同，这个模块是更小封装的版本，集成了射频电路和板载天线。这里有个非常重要的实操细节：板载的那根陶瓷天线非常脆弱，你拿取板子的时候，务必捏着板子的长边，绝对不要去触碰或挤压天线区域，否则很容易导致天线性能下降甚至损坏，表现为信号弱、连接不稳定。

供电方面，板子只有一个3.3V输入引脚。文档里特别强调了，WiFi工作时峰值电流可能达到250mA。这是一个关键参数，很多人在调试时遇到ESP32不断重启或者扫描不到网络，第一个要怀疑的就是供电不足。ItsyBitsy M4这类板载的3.3V稳压器通常能提供500mA左右的电流，带载AirLift是绰绰有余的。但如果你用的是其他主控板，或者通过面包板从USB口取电，就一定要核算一下你的3.3V电源路径能否持续提供超过300mA的电流（留点余量）。供电不稳是导致协处理器工作异常的最常见原因之一。

2.2 SPI通信引脚定义与“引脚交换”坑

AirLift与主控之间通过SPI通信，这是它高性能的保障。UART串口的速度和实时性对于处理动态的网络数据包来说，常常力不从心，而SPI则可以轻松跑到8MHz，满足高速数据吞吐。你需要连接以下引脚：

经典SPI引脚（必须连接）:
- SCK: SPI时钟线，主控输出。
- MOSI: 主控输出，AirLift输入的数据线。
- MISO: AirLift输出，主控输入的数据线。这里设计了一个很贴心的细节：MISO线是三态的（tri-stated）。这意味着当AirLift的片选（ESPCS）未被选中时，这条线会呈现高阻态，不会干扰总线上的其他设备。这样你就可以把AirLift和其他SPI设备（如屏幕、SD卡）挂载在同一个SPI总线上，只需用不同的片选引脚来控制它们。
- ESPCS: AirLift的片选引脚。主控通过将此引脚拉低来选中AirLift进行通信。
必需的控制引脚（必须连接）:
- ESPBUSY: 这是一个输入到主控的引脚。ESP32通过它告诉主控：“我正忙，处理完上一个命令之前别发新的过来。”这是实现可靠通信的关键握手信号。
- ESPRST: 这是一个输出到AirLift的复位引脚。你可以通过主控将其拉低再拉高，来硬件复位ESP32。强烈建议你务必连接这个引脚。虽然不连它可能也能启动，但一旦网络协议栈出现死锁或异常，你将没有任何手段去“踢”它一脚让它恢复。连接ESPRST就等于给你的系统加了一个可靠的“看门狗”。
可选的控制引脚（按需连接）:
- ESPGPIO0: ESP32的GPIO0引脚。两个用途：1) 进入固件烧录模式（Bootloader）；2) 在WiFi模式下，可作为服务器模式的数据就绪指示。如果你要使用BLE功能，这个引脚必须连接。
- ESPRX&ESPTX: ESP32的串口收发引脚。用于烧录新固件，以及在BLE模式下与主控通信。在纯WiFi模式下，这两个引脚可以不接。

重要警告：关于丝印错误文档里提到了一个早期批次存在的硬件Bug：板子丝印上ESPBUSY和ESPRST的标签印反了。板子上印的顺序可能是ECS（片选）、BSY（忙）、RST（复位），但正确的逻辑顺序应该是ECS、RST、BSY。这意味着，你按照丝印去接线，会把RST线接到主控的BSY引脚，反之亦然。务必以原理图和代码示例中的引脚定义为准，而不是板子上的丝印。后续批次的板子已经修正了这个问题。

2.3 物理组装与堆叠技巧

AirLift设计成堆叠在ItsyBitsy主控板之上。这就需要用到堆叠排母。Adafruit有专门为Feather系列设计的堆叠排母，但ItsyBitsy的孔位间距相同，只是长度短一些。你可以购买Feather堆叠排母后，用剪钳小心地裁剪到合适的长度。现在市面上也有专门为ItsyBitsy尺寸设计的堆叠排母了，购买时留意一下。

焊接时，先将排母焊接到ItsyBitsy主控板上，然后再将AirLift插到排母上焊接。确保所有引脚对齐，没有短路。焊接完成后，检查一下底部为BLE和GPIO0功能预留的焊盘是否需要焊接。如果你的项目只用WiFi，且不打算更新固件，可以不焊。

3. CircuitPython环境下的WiFi连接实战

3.1 环境准备与库安装

首先，确保你的ItsyBitsy主控板（如M4）已经刷入了最新版本的CircuitPython固件。旧版本可能缺少必要的库或存在已知Bug。去Adafruit官网下载对应板型的最新.uf2文件，拖入CIRCUITPY盘符即可完成升级。

接下来是库文件。Adafruit极大地简化了这个过程，他们为每个教程都提供了“项目包”。你需要的主要是三个库：

adafruit_esp32spi: 这是与AirLift ESP32通信的核心驱动。
adafruit_bus_device: 提供底层SPI总线设备支持。
adafruit_requests: 一个模仿Python经典requests库的HTTP客户端库，让你能用非常简洁的语法进行网络请求。

最省事的方法是直接下载教程页面提供的“Download Project Bundle”压缩包。解压后，你会看到lib文件夹和code.py文件。将整个lib文件夹（里面包含上述库）复制到你的CIRCUITPY驱动器的根目录。如果CIRCUITPY盘里已有lib文件夹，合并进去即可。

3.2 核心配置：`settings.toml`文件详解

从CircuitPython 8开始，推荐使用settings.toml文件来管理敏感信息，取代之前的secrets.py。这是一个纯文本配置文件，放在CIRCUITPY盘的根目录。

为什么用settings.toml？主要是为了代码安全与分享。你的WiFi密码、API密钥不应该硬编码在code.py里。使用配置文件后，你可以放心地把code.py分享到开源平台，而不用担心泄露隐私。

一个最基本的settings.toml文件内容如下：

CIRCUITPY_WIFI_SSID = "你的WiFi名称" CIRCUITPY_WIFI_PASSWORD = "你的WiFi密码"

如果你的项目需要连接Adafruit IO，还需要加上：

ADAFRUIT_AIO_USERNAME = "你的Adafruit IO用户名" ADAFRUIT_AIO_KEY = "你的Adafruit IO Active Key"

注意事项与常见坑点：

文件格式：必须保存为settings.toml，且放在CIRCUITPY根目录，不要放在任何子文件夹里。
变量名严格匹配：代码里通过os.getenv("CIRCUITPY_WIFI_SSID")来读取。这里的字符串必须和settings.toml里的键名完全一致，包括大小写。一个常见的错误是，教程代码里用的是ADAFRUIT_AIO_USERNAME，而你的文件里写成了ADAFRUIT_AIO_ID，这会导致连接失败。
字符串与编码：所有字符串值必须用双引号包裹。如果需要使用特殊字符或Emoji，可以使用Unicode转义，例如\U0001f44d代表👍。保存文件时，确保编码是UTF-8 without BOM（大多数现代代码编辑器如VS Code的默认保存选项）。

3.3 基础连接与网络测试代码解析

让我们逐行分析一个最基础的测试代码，理解每一部分的作用：

import board import busio from digitalio import DigitalInOut from adafruit_esp32spi import adafruit_esp32spi import adafruit_requests import adafruit_connection_manager from os import getenv # 1. 从 settings.toml 读取WiFi配置 ssid = getenv("CIRCUITPY_WIFI_SSID") password = getenv("CIRCUITPY_WIFI_PASSWORD") # 2. 定义AirLift的控制引脚（针对ItsyBitsy AirLift板型） esp32_cs = DigitalInOut(board.D13) esp32_ready = DigitalInOut(board.D11) # 注意：对应 ESPBUSY esp32_reset = DigitalInOut(board.D12) # 注意：对应 ESPRST # 3. 初始化SPI总线 spi = busio.SPI(board.SCK, board.MOSI, board.MISO) # 4. 创建ESP32 SPI控制对象，这是与协处理器通信的桥梁 esp = adafruit_esp32spi.ESP_SPIcontrol(spi, esp32_cs, esp32_ready, esp32_reset) # 5. 获取Socket池和SSL上下文，为网络请求做准备 pool = adafruit_connection_manager.get_radio_socketpool(esp) ssl_context = adafruit_connection_manager.get_radio_ssl_context(esp) requests = adafruit_requests.Session(pool, ssl_context) # 6. 检查ESP32状态并扫描网络 if esp.status == adafruit_esp32spi.WL_IDLE_STATUS: print("ESP32 found and in idle mode") print("Firmware vers.", esp.firmware_version) print("MAC addr:", ":".join("%02X" % byte for byte in esp.MAC_address)) for ap in esp.scan_networks(): print("\t%-23s RSSI: %d" % (ap.ssid, ap.rssi)) # 7. 连接至指定WiFi print("Connecting to AP...") while not esp.is_connected: try: esp.connect_AP(ssid, password) except OSError as e: print("could not connect to AP, retrying: ", e) continue print("Connected to", esp.ap_info.ssid, "\tRSSI:", esp.ap_info.rssi) print("My IP address is", esp.ipv4_address) # 8. 测试网络连通性（域名解析和Ping） print("IP lookup adafruit.com: %s" % esp.pretty_ip(esp.get_host_by_name("adafruit.com"))) print("Ping google.com: %d ms" % esp.ping("google.com"))

关键步骤解读与避坑指南：

步骤2（引脚定义）：这是最容易出错的地方。务必根据你的实际硬件连接来修改这三行。代码示例是针对AirLift插在ItsyBitsy上时的默认引脚。如果你是自己飞线连接，就需要改成对应的引脚号。再次提醒，注意早期板子的丝印错误。
步骤6（扫描网络）：这是一个非常好的诊断步骤。如果这里能打印出你周围WiFi的名称和信号强度（RSSI，负值，越接近0信号越好），说明ESP32硬件、SPI通信、供电基本正常。如果能看到MAC地址但扫描不到网络，或者扫描结果时有时无，99%是供电问题，请检查你的3.3V电源能否提供足额、稳定的电流。
步骤7（连接WiFi）：这里用一个while循环包裹连接操作，并捕获OSError异常。在实际环境中，WiFi连接可能因为各种原因（信号波动、路由器忙）一次失败，这样写可以自动重试，提高鲁棒性。
步骤8（网络测试）：get_host_by_name测试DNS解析是否正常，ping测试到外网的通畅性。注意，有些网络环境可能禁用了Ping（ICMP协议），导致ping测试失败或超时，这不一定代表你的连接有问题，可以尝试访问一个HTTP网站来进一步验证。

3.4 使用`adafruit_requests`进行HTTP交互

连接成功后，真正的应用才开始。adafruit_requests库让HTTP操作变得极其简单。

获取文本内容：

TEXT_URL = "http://wifitest.adafruit.com/testwifi/index.html" print("Fetching text from", TEXT_URL) r = requests.get(TEXT_URL) print('-' * 40) print(r.text) # 以文本形式打印响应内容 print('-' * 40) r.close() # 记得关闭响应，释放资源

获取并解析JSON数据：这是物联网项目中最常见的操作，比如从天气API获取数据。

JSON_URL = "http://wifitest.adafruit.com/testwifi/sample.json" print("Fetching json from", JSON_URL) r = requests.get(JSON_URL) print('-' * 40) data = r.json() # 直接解析为Python字典 print("Company:", data['company']) print("Founded:", data['founded']) print('-' * 40) r.close()

r.json()方法会自动处理JSON解析，你得到的就是一个标准的Python字典，可以直接用键来访问数据。

高级用法：自定义请求头和状态码处理有时你需要向API发送特定的头信息，或者根据HTTP状态码做不同处理。

JSON_GET_URL = "https://httpbin.org/get" headers = {"user-agent": "my-iot-device/1.0.0", "X-Custom-Header": "Hello"} # 自定义请求头 response = requests.get(JSON_GET_URL, headers=headers) # 检查HTTP状态码 if response.status_code == 200: print("Request successful!") json_data = response.json() # 处理数据... elif response.status_code == 404: print("Resource not found!") else: print(f"Unexpected error: {response.status_code}") response.close()

使用with语句可以更优雅地管理资源，确保响应被正确关闭：

with requests.get(JSON_GET_URL, headers=headers) as response: # 在这个代码块内使用response data = response.json() # 退出with块后，response会自动关闭

3.5 使用WiFiManager提升连接可靠性

上面的基础连接代码在稳定的网络环境下没问题，但现实世界充满变数：WiFi信号中断、路由器重启、ESP32偶尔卡死。WiFiManager类就是为了解决这些稳定性问题而生的，它封装了重连逻辑和状态恢复。

下面是一个使用WiFiManager获取网络时间的例子，它还用板载NeoPixel来指示连接状态：

import time from os import getenv import board import busio import neopixel import rtc from digitalio import DigitalInOut from adafruit_esp32spi import adafruit_esp32spi from adafruit_esp32spi.adafruit_esp32spi_wifimanager import WiFiManager # ... (引脚定义和SPI初始化与之前相同) # 初始化一个状态指示灯（这里用ItsyBitsy M4的板载NeoPixel） status_pixel = neopixel.NeoPixel(board.NEOPIXEL, 1, brightness=0.2) # 创建WiFiManager对象，它会自动管理连接、重连和异常恢复 wifi = WiFiManager(esp, ssid, password, status_pixel=status_pixel) # 初始化RTC（实时时钟）对象 the_rtc = rtc.RTC() TIME_API = "http://worldtimeapi.org/api/ip" while True: try: print("Fetching time from", TIME_API) response = wifi.get(TIME_API) # 使用wifi对象的get方法，自带错误处理 break # 成功则跳出循环 except OSError as e: print("Failed to get data, retrying\n", e) continue # 失败则重试 # 解析JSON，设置RTC时间 json = response.json() current_time = json["datetime"] # ... (日期时间解析代码，同上) the_rtc.datetime = now # 将网络时间设置到板载RTC print("Time synchronized successfully!")

WiFiManager的核心优势：

自动重连：如果网络断开，它会自动尝试重新连接。
状态指示：通过status_pixel参数，你可以指定一个NeoPixel或DotStar LED，WiFiManager会用不同的颜色（如蓝色连接中、绿色已连接、红色错误）来直观显示网络状态，这对调试和现场监控非常有用。
简化代码：你不再需要自己写while not esp.is_connected的循环，WiFiManager.get()或WiFiManager.post()方法内部已经处理好了连接保障。
硬件恢复：在极端情况下，如果ESP32软件层面无响应，WiFiManager还会尝试通过ESPRST引脚对其进行硬件复位。

对于需要长时间稳定运行的产品级项目，强烈建议使用WiFiManager。

4. BLE（蓝牙低功耗）功能配置与应用

AirLift的ESP32也支持BLE，但需要注意的是，WiFi和BLE不能同时工作。你需要通过固件和引脚配置来切换模式。默认情况下，板子预装的是WiFi协处理器固件。

4.1 切换至BLE模式与固件更新

要让AirLift工作在BLE模式，需要满足两个条件：

连接必要的引脚：除了SPI引脚，必须将ESPGPIO0引脚连接到主控的一个GPIO。ESPRX和ESPTX也需要连接，用于BLE通信。
使用BLE专用固件：预装的WiFi固件不支持BLE。你需要将ESP32刷写成BLE协处理器固件。

固件更新步骤：

从Adafruit的GitHub仓库下载最新的adafruit-airlift-bluetooth.bin固件文件。
你需要一个USB转串口（UART）适配器（如FT232、CP2102等）。
将适配器的GND、TX、RX分别连接到AirLift的GND、ESPRX、ESPTX。注意：这里是交叉连接，即适配器的TX接AirLift的RX，适配器的RX接AirLift的TX。
将ESPGPIO0引脚拉低（接地），然后给AirLift上电（或按复位键）。此时ESP32进入固件烧录模式。
使用乐鑫官方的esptool.py工具进行烧录。命令大致如下（具体端口和文件名根据你的情况修改）：
```
esptool.py --chip esp32 --port /dev/ttyUSB0 --baud 115200 write_flash 0x0 adafruit-airlift-bluetooth.bin
```
烧录完成后，断开ESPGPIO0与地的连接，重新上电，ESP32就会运行BLE固件了。

4.2 CircuitPython BLE UART示例

刷好BLE固件后，在CircuitPython中使用adafruit_ble库与之通信。一个常见的应用是将AirLift作为BLE UART桥，让手机APP（如Adafruit的Bluefruit LE Connect）可以通过蓝牙发送文本命令来控制你的主控项目。

首先，确保安装了adafruit_ble库。然后，示例代码会初始化BLE UART服务，并等待手机连接和发送数据。

核心代码逻辑：

import board import busio from digitalio import DigitalInOut import adafruit_ble from adafruit_ble.advertising.standard import ProvideServicesAdvertisement from adafruit_ble.services.nordic import UARTService # 初始化与AirLift BLE模式的通信（注意：此时不是SPI，是UART！） # 假设你已将主控的UART TX连接到ESPRX， RX连接到ESPTX uart = busio.UART(board.TX, board.RX, baudrate=115200) ble = adafruit_ble.BLERadio() uart_service = UARTService() advertisement = ProvideServicesAdvertisement(uart_service) print("Broadcasting BLE UART service...") ble.start_advertising(advertisement) while not ble.connected: pass print("Connected!") while ble.connected: if uart_service.in_waiting: raw_data = uart_service.read(uart_service.in_waiting) if raw_data: text = raw_data.decode('utf-8').strip() print(f"Received: {text}") # 在这里根据接收到的文本命令执行相应操作 # 例如：if text == "LED_ON": turn_led_on() # 可以通过 uart_service.write() 向手机发送回传数据

在这个模式下，AirLift变成了一个透明的蓝牙串口桥。手机APP发送的数据通过BLE传到ESP32，ESP32再通过UART传给主控MCU。这种方式非常适合用于设备的无线调试、参数配置或简单的遥控。

5. Arduino IDE环境下的开发指南

对于习惯使用Arduino生态的开发者，AirLift同样支持良好。其底层固件基于Arduino的WiFiNINA核心，兼容性很高。

5.1 库安装与基础测试

安装库：在Arduino IDE的库管理器中，搜索并安装WiFiNINA库。这是与AirLift通信的核心库。
选择开发板：在“工具”->“开发板”中，选择你所使用的主控板（例如“Adafruit ItsyBitsy M4”）。
引脚定义：你需要根据你的连接方式，修改示例代码中的引脚定义。一个针对ItsyBitsy M4与AirLift堆叠的典型定义如下：
```
#define ESP32_CS 13 #define ESP32_READY 11 // ESPBUSY #define ESP32_RESET 12 // ESPRST
```
运行基础测试：打开WiFiNINA库示例中的ScanNetworks示例，修改上述引脚和你的WiFi凭证，上传到主控板。打开串口监视器（波特率115200），你应该能看到ESP32扫描到的WiFi网络列表。这是验证硬件连接和库配置是否正确的第一步。

5.2 安全连接（HTTPS）与JSON解析示例

物联网设备经常需要与使用HTTPS的API交互。WiFiNINA库内置了TLS支持。下面是一个连接HTTPS端点并解析JSON的简化示例：

#include <SPI.h> #include <WiFiNINA.h> #include <ArduinoJson.h> // 需要额外安装此库 char ssid[] = SECRET_SSID; // 在arduino_secrets.h中定义 char pass[] = SECRET_PASS; int status = WL_IDLE_STATUS; // 初始化WiFi客户端（安全） WiFiSSLClient client; void setup() { Serial.begin(115200); while (!Serial); // 初始化WiFi模块 WiFi.setPins(ESP32_CS, ESP32_READY, ESP32_RESET); while (status != WL_CONNECTED) { Serial.print("Attempting to connect to SSID: "); Serial.println(ssid); status = WiFi.begin(ssid, pass); delay(5000); // 等待5秒重试 } Serial.println("Connected to WiFi"); printWifiStatus(); } void loop() { if (client.connect("api.open-meteo.com", 443)) { // 使用HTTPS端口 Serial.println("Connected to server"); // 发送HTTP GET请求 client.println("GET /v1/forecast?latitude=52.52&longitude=13.41&current_weather=true HTTP/1.1"); client.println("Host: api.open-meteo.com"); client.println("Connection: close"); client.println(); // 等待服务器响应 while (client.connected()) { String line = client.readStringUntil('\n'); if (line == "\r") { // HTTP头部结束 Serial.println("Headers received"); break; } } // 读取JSON响应体 String payload = client.readString(); client.stop(); Serial.println("Payload:"); Serial.println(payload); // 使用ArduinoJson解析 DynamicJsonDocument doc(1024); DeserializationError error = deserializeJson(doc, payload); if (error) { Serial.print("JSON parse failed: "); Serial.println(error.c_str()); return; } float temperature = doc["current_weather"]["temperature"]; Serial.print("Current Temperature: "); Serial.println(temperature); } else { Serial.println("Connection failed!"); } delay(60000); // 每分钟请求一次 }

关键点：

使用WiFiSSLClient而不是WiFiClient来建立HTTPS连接。
端口号使用443（HTTPS标准端口）。
使用ArduinoJson库来高效解析JSON响应，避免手动字符串处理的繁琐和易错。
务必检查DeserializationError，确保JSON解析成功后再访问数据。

5.3 适配其他示例与调试技巧

WiFiNINA库提供了丰富的示例，如Web客户端、服务器、UDP等。要将这些示例用于AirLift，通常只需做两件事：

在setup()函数中，通过WiFi.setPins(CS, READY, RESET)正确设置你的引脚。
确保#include <WiFiNINA.h>。

Arduino环境下的常见问题排查：

编译错误“WiFiNINA.h: No such file or directory”：确保已通过库管理器正确安装WiFiNINA库，并且在“工具”->“开发板”中选择了支持该库的板型（如M4、RP2040等）。
连接WiFi时卡住或失败：首先检查WiFi.setPins()的引脚顺序是否正确（CS, READY/BUSY, RESET）。打开WiFiNINA库的调试信息会有帮助，在代码开头添加#define WIFININA_DEBUG并打开串口监视器查看详细日志。
HTTPS连接失败：可能是根证书问题。确保你使用的WiFiNINA库版本较新，并且WiFiSSLClient工作正常。可以尝试先连接一个普通的HTTP网站测试基础网络。

6. 项目实战：构建一个网络气象站

为了将以上知识融会贯通，我们设计一个简单的实战项目：一个基于AirLift和ItsyBitsy M4的网络气象站，它定期从公共天气API获取数据，并显示在OLED屏幕上。

6.1 硬件清单与连接

主控：Adafruit ItsyBitsy M4 Express
网络模块：Adafruit AirLift Bitsy Add-On（堆叠其上）
显示屏：I2C接口的SSD1306 OLED屏幕（128x64）
连接：按照前文所述，连接SPI（SCK, MOSI, MISO, D13 CS）和控制引脚（D11 BUSY, D12 RST）。OLED屏幕连接ItsyBitsy的I2C引脚（SCL, SDA）。

6.2 CircuitPython代码实现

import board import busio import time import displayio import terminalio from adafruit_display_text import label from adafruit_displayio_ssd1306 import SSD1306 import adafruit_requests as requests import adafruit_connection_manager from digitalio import DigitalInOut from adafruit_esp32spi import adafruit_esp32spi from adafruit_esp32spi.adafruit_esp32spi_wifimanager import WiFiManager from os import getenv # --- 网络配置 --- ssid = getenv("CIRCUITPY_WIFI_SSID") password = getenv("CIRCUITPY_WIFI_PASSWORD") # 使用WorldTimeAPI和Open-Meteo（免费天气API） TIME_URL = "http://worldtimeapi.org/api/ip" WEATHER_URL = "https://api.open-meteo.com/v1/forecast?latitude=40.7128&longitude=-74.0060&current_weather=true&timezone=auto" # --- AirLift初始化 --- esp32_cs = DigitalInOut(board.D13) esp32_ready = DigitalInOut(board.D11) esp32_reset = DigitalInOut(board.D12) spi = busio.SPI(board.SCK, board.MOSI, board.MISO) esp = adafruit_esp32spi.ESP_SPIcontrol(spi, esp32_cs, esp32_ready, esp32_reset) pool = adafruit_connection_manager.get_radio_socketpool(esp) ssl_context = adafruit_connection_manager.get_radio_ssl_context(esp) requests_session = requests.Session(pool, ssl_context) wifi = WiFiManager(esp, ssid, password) # 使用WiFiManager管理连接 # --- OLED显示屏初始化 --- displayio.release_displays() i2c = busio.I2C(board.SCL, board.SDA) display_bus = displayio.I2CDisplay(i2c, device_address=0x3C) display = SSD1306(display_bus, width=128, height=64) # 创建文本标签 splash = displayio.Group() text_area_time = label.Label(terminalio.FONT, text="Time: --:--:--", color=0xFFFFFF, x=5, y=10) text_area_temp = label.Label(terminalio.FONT, text="Temp: --°C", color=0xFFFFFF, x=5, y=30) text_area_status = label.Label(terminalio.FONT, text="WiFi: ...", color=0xFFFFFF, x=5, y=50) splash.append(text_area_time) splash.append(text_area_temp) splash.append(text_area_status) display.show(splash) def update_time_from_network(): """从网络获取并更新时间""" try: response = wifi.get(TIME_URL) data = response.json() datetime_str = data["datetime"] # 格式: "2024-01-01T12:34:56.123456+00:00" time_part = datetime_str.split("T")[1].split(".")[0] # 获取"12:34:56" text_area_time.text = f"Time: {time_part}" response.close() return True except Exception as e: print("Failed to get time:", e) text_area_time.text = "Time: Error" return False def update_weather(): """从API获取天气信息""" try: response = requests_session.get(WEATHER_URL) data = response.json() temp = data["current_weather"]["temperature"] weathercode = data["current_weather"]["weathercode"] text_area_temp.text = f"Temp: {temp}°C" response.close() return True except Exception as e: print("Failed to get weather:", e) text_area_temp.text = "Temp: Error" return False # 主循环 text_area_status.text = "WiFi: Connecting..." while True: if esp.is_connected: text_area_status.text = "WiFi: Connected" # 每30秒更新一次时间和天气 if update_time_from_network(): update_weather() time.sleep(30) else: text_area_status.text = "WiFi: Offline" # WiFiManager会自动尝试重连，这里等待一下 time.sleep(5)