Arduino Nano 专用 2.8 英寸 TFT 扩展板 – 320×240 SPI 显示屏

项目概述

本项目介绍一款专为 Arduino Nano 设计的紧凑型 TFT 扩展板，支持 2.8/2.4/3.2 英寸 320×240 分辨率 SPI 接口彩屏（含触摸），集成 microSD 卡槽、蓝牙模块接口 (HC-06) 与 OV7670 摄像头接口。板载电平转换电路解决 5V/3.3V 兼容问题，体积仅 64×49 mm，适合便携式嵌入式图形界面开发。

扩展板核心特性

组装指南

两种屏幕安装方式

扩展板设计双面均可安装屏幕，方式 1：屏幕在元件面（元件侧）；方式 2：屏幕在焊盘面（背面）。两者功能相同，根据外壳设计选择。组装步骤：

1. 将 Arduino Nano 插入 30Pin 母座（注意缺口方向）
2. 将 TFT 屏幕 14Pin 排针插入扩展板对应插座（两面任选一）
3. 通过 Mini USB 或 2Pin 端子供电
4. 可选：插入 microSD 卡、HC-06 蓝牙模块、OV7670 摄像头

软件库与开发环境

• 核心库：YATFT2 (硬件驱动) + Adafruit_GFX (图形原语) + Adafruit_Fonts (字体)
• 触摸库：XPT2046_Touchscreen
• 安装方式：Arduino IDE → 草图 → 包含库 → 管理库 搜索安装，或手动添加 ZIP

示例程序详解

Demo 1：图形与文本绘制

展示字体渲染、几何图形（圆、矩形、圆弧、斜角矩形）、随机线条、全屏填充刷新速度测试。关键 API：

• tft.begin() 初始化
• tft.SetColor() / tft.SetFont() 设置颜色/字体
• tft.OutTextXY(x, y, str) 绘制文本
• tft.DrawCirc/FillCirc, DrawRect/FillRect, DrawArc, DrawFillBevel 图形绘制
• tft.ClearDevice() 全屏清屏
• GetMaxX()/GetMaxY() 获取屏幕尺寸 (320, 240)

Demo 2：触摸屏交互

实现触摸画板：顶部色条选择颜色，触摸屏幕绘制 3×3 像素色块，右下角 "Clear screen" 清屏。关键点：

• SPI 总线共享：触摸读取时 SPI.begin()，显示驱动时 SPI.end() 释放 SS 引脚
• ADC 坐标校准：原始触摸 ADC 值 → 屏幕像素坐标的线性映射公式
• 四次采样平均滤波消抖

Demo 3：经典游戏 "Columns" (类俄罗斯方块)

完整游戏逻辑：三连消除、等级加速、分数/最高分记录、触摸/按键控制（左/右/下落/旋转）。代码结构：

• 状态机：Demo 演示模式 ↔ Arbeiten 游戏运行态
• 核心函数：figmove() 移动/旋转、FindFull() 消行检测、MyScore() 计分、Touch() 触摸按键映射
• 显示刷新：ViewStacan() 仅重绘变化格子，优化流畅度

性能与优化提示

• SPI 频率：YATFT2 默认高速 SPI，确保接线短、完好，避免信号完整性问题
• 字体存储：大字体占用 Flash 大，按需引用 Fonts/FreeSans24pt7b.h 等
• 图片显示：配合 microSD 读取 BMP/RAW 格式，需转换为屏幕原生色序 (RGB565)
• 触摸校准：不同批次屏幕 ADC 范围差异大，需在代码中调整映射系数

系列文章与后续规划

1. Unique TFT Shield for Arduino Uno - 起步篇
2. Unique TFT Shield for Arduino Uno - OV7670 摄像头实时预览
3. Unique TFT Shield for Arduino Uno - Arduino 蓝牙相机 (ABC)
4. 本文：Nano 版轻量级扩展板
5. 计划：TFT SPI 显示照片与 RGB 视频

更新 (2021-04-01)：统一库 EkaTFT 支持 4 种硬件版本、MegaAVR 与 ESP32，含更多例程。

资源链接

• YATFT2 库：GitHub
• EkaTFT 统一库：GitHub
• 原理图/PCB/外壳文件：见项目 Schematics 与 GitHub 仓库