用 Rust 给 ESP32 写个电子宠物

前阵子朋友送了一块开发板，型号叫 ESP32-2432S028R，网上管它叫"Cheap Yellow Display"，简称 CYD。

板子上自带一块 2.8 寸触摸屏，我看网上都是用 Arduino 或 MicroPython 玩的，想着能不能用 Rust 搞点有意思的。

于是就写了这个电子宠物 —— 一个会动的像素机器人。

先说下为啥要用 Rust

说实话，一开始我也没想用 Rust，毕竟 C/C++ 才是嵌入式的主流。但之前用 C 写过几个嵌入式项目，被内存问题折磨过几次后，就想换个口味试试。

Rust 在嵌入式这块其实挺成熟的，esp-rs 社区把 ESP-IDF 的绑定做得很好，基本上 C 能用的功能 Rust 都能调。而且编译器能帮你拦住一大堆问题，烧录上去就能跑，调试起来省心不少。

硬件准备

你需要的东西很简单：

• 一块 CYD 板子（某宝搜 ESP32-2432S028R，几十块）
• 一根 Micro USB 线（注意要能传数据的，不是那种只能充电的）
• 电脑（Windows/Mac/Linux 都行）

板子自带 WiFi、蓝牙、触摸屏，基本上是个完整的小终端了。

开发环境搭建

这块其实是最劝退的部分，我第一次配环境花了一阵，主要是查资料时间。

下面简单说下步骤：

装 Rust 工具链

curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh

装 espflash

这是一个专门给 ESP32 烧录程序的工具，类似 Arduino 的上传功能：

cargo install espflash

环境配好后就可以写代码了，编译烧录用 espflash：

espflash flash --monitor

第一次编译会比较慢，因为要下载 ESP-IDF 的 SDK，耐心等就行。

核心代码长啥样

其实嵌入式开发，大部分代码都是在配置引脚和初始化外设，真正业务逻辑没多少。

初始化屏幕

屏幕用的是 SPI 协议通信，需要配置时钟线、数据线、片选这些：

let lcd_spi_driver = esp_idf_hal::spi::SpiDriver::new(
    peripherals.spi2,
    peripherals.pins.gpio14,  // 时钟
    peripherals.pins.gpio13,  // 数据
    None,                      // 不需要 MISO
    &SpiDriverConfig::default(),
)?;

显示图片

用了一个叫 mipidsi 的库，专门驱动这种小屏幕：

let mut disp = Builder::new(mipidsi::models::ST7789, di)
    .display_size(240, 320)
    .color_order(ColorOrder::Bgr)
    .init(&mut delay)?;

触摸检测

触摸芯片是 XPT2046，也是 SPI 通信。检测到点击后判断位置是否在机器人身上：

if tx >= pet.x && tx < pet.x + SPRITE_SIZE 
   && ty >= pet.y && ty < pet.y + SPRITE_SIZE {
    pet.random_interaction();  // 随机触发一个动作
}

宠物的状态系统

宠物有 6 种状态：发呆、说话、跳舞、睡觉、被摸、吃东西。每个状态对应一套动画帧：

pub enum PetState {
    Idle, Talking, Dancing, Sleeping, Petting, Feeding,
}

还有三个数值属性：饥饿度、快乐度、能量。会随时间慢慢下降，你得去戳它陪它玩。

动画是怎么做的

动画其实就是快速切换图片。我画了一套像素风的机器人，每种状态 4 帧，循环播放：

pub fn get_sprite(&self) -> &'static [u16; 16384] {
    match self.state {
        PetState::Dancing => match self.frame {
            0 => &ROBOT_DANCE_0,
            1 => &ROBOT_DANCE_1,
            // ...
        },
        // ...
    }
}

帧率控制在 30 FPS，每 33 毫秒刷新一次屏幕，肉眼看着就很流畅了。

图片是用 Python 脚本从 PNG 转成 Rust 代码的，放在 robo_sprites.rs 里，一个图片数组大概 32KB。

还有个串口功能

你可以通过 USB 串口给机器人发消息，它会显示在屏幕上：

python tools/send_msg.py "Hello! Robot!"

这样你就可以写个脚本，把 AI 的回复实时显示在板子上，还挺有意思的。

踩过的坑

触摸坐标不准

一开始触摸位置老是对不上，后来发现是需要校准。官方文档给了参考值，X 轴 200-3700，Y 轴 240-3800，然后映射到屏幕坐标：

let tx = map_range(p.x, 200, 3700, 0, 240);
let ty = map_range(p.y, 240, 3800, 0, 320);

屏幕闪烁

刚开始直接清屏再画，闪烁得厉害。后来改成只刷新变化的部分就好了。其实嵌入式开发里这种"脏区域刷新"是很常见的优化手段。

SPI 引脚冲突

这块板子 LCD 和触摸用了两个不同的 SPI 控制器（SPI2 和 SPI3），一开始我给弄混了，花了好久排查。画了张引脚图才搞清楚。

最后

整个项目 600 多行 Rust 代码，功能虽简单，但麻雀虽小五脏俱全——有动画、有交互、有状态管理，是学习嵌入式开发的好入口。

比起用 C，Rust 的体验确实好不少。不用担心空指针、不用担心内存泄漏，编译过了大概率就能跑。虽然生态还不如 C 那么完善，但日常玩玩已经够用了。

有问题欢迎留言，看到都会回。

封面图就是我做的那个像素机器人，挺可爱的吧？