รีวิว MaTouch ESP32-S3 4-inch Display Demo Kit จาก Makerfabs

ชุดเดโม่คิทจาก Makerfabs ชื่อ MaTouch ESP32-S3 4-inch Display ชุดบอร์ดพัฒนาไมโครคอนโทรเลอร์ ESP32-S3 ที่มาพร้อมจอภาพทัชสกรีนแบบสี่เหลี่ยมจตุรัสขนาด 4 นิ้ว ที่จัดชุดมาพร้อมเซ็นเซอร์วัด TVOC และกล้องวัดค่าอุณหภูมิสำหรับการทดลองใช้งานหลาย ๆ ด้าน เช่น การทำกรอบรูปอิเล็กทรอนิกส์ เครื่องวัดคุณภาพอากาศหรืออุปกรณ์คัดกรองผู้ป่วย

แกะกล่อง

เมื่อเราแกะกล่องก็จะพบกับอุปกรณ์ตามรูปประกอบด้วยรายการต่าง ๆ ดังนี้

บอร์ด MaTouch ESP32-S3 4-inch Display ซึ่งมีคุณสมบัติดังนี้
- Controller: ESP32-S3-WROOM-1, PCB Antenna, 16MB Flash, 8MB PSRAM, ESP32-S3-WROOM-1-N16R8
- Wireless: WiFi& Bluetooth 5.0
- LCD: 4.0-inch High Lightness IPS, 480*480
- FPS: >50
- LCD interface: RGB 5/6/5+ SPI, ST7701S
- Touch Panel: 5 Points Touch, Capacitive
- Touch Panel Driver: GT911
- USB: Dual USB Type-C(one for USB-to-UART and one for native USB)
- USB to UART Chip: CP2104
- Audio: MAX98357A
- Power Supply: USB Type-C 5.0V(4.0V~5.25V);3.7V Lipo battery
- Button: Flash button and reset button
- Mabee interface: 1*I2C;1*GPIO
- MicroSD: Yes
- Arduino support: Yes
- Operation temperature: -40℃ to +85℃

เซ็นเซอร์โมดูล Mabee MLX90640 ซึ่งมีคุณสมบัติดังนี้
- IR Thermal Sensor Array 32X24(MLX90640)
- 55°x35° FOV(field of view)
- Temperature measurement range:-40℃~300℃
- I2C Grove interface
- Voltage: 3.3v
- Current Consumption: 18mA
- FOV: 55°x35°
- Temperature Resolution: ±1.5°C
- Interface: I2C(0x33)

เซ็นเซอร์โมดูล Mabee TVOC and eCO2 SGP30 & Temperature and Humidity SHT31 ซึ่งมีคุณสมบัติดังนี้
- TVOC and eCO2 Sensor(SGP30) I2C address: 0x58
- Temperature and Humidity Sensor (SHT31) I2C address: 0x44
- I2C Grove interface
- Voltage: 3.3v

3D Frame
SD Card
USB Type-C cable
Screws set

การประกอบใช้งาน

เราสามารถประกอบกรอบ 3D frame เข้ากับบอร์ด ESP32-S3 4-inch Display ได้ด้วยชุดน็อตในกล่อง โดยการประกอบน็อตตามรูปเพื่อป้องกันหน้าจอแตกจากการยึดน็อต และชุดลำโพงสามารถลอกกระดาษกาวและติดเข้ากับกรอบ 3D frame ด้านหลังได้ทันที

การร้อยน็อตเพื่อยึดกรอบ 3D frame เข้ากับบอร์ด Matouch ESP32-S3 4 Inch Display — การร้อยน็อตเพื่อยึดกรอบ 3D frame เข้ากับบอร์ด Matouch ESP32-S3 4-Inch Display

การทดลองใช้งานบอร์ด ESP32-S3 4-inch Display

เราสามารถใช้งานบอร์ด ESP32-S3 4-inch Display ได้ทั้งบน Arduino และ PlatformIO และเราใช้ตัวอย่างโค้ดของ Makerfabs บน GitHub สำหรับการรีวิวครั้งนี้ โดยบนบอร์ดใช้การเชื่อมต่อกับหน้าจอแบบ parallel RGB565 และ SPI โดยสามารถใช้งานได้โดยใช้ library ArduinoGFX library หรือ LovyanGFX library แต่การทดสอบนี้ใช้งาน ArduinoGFX โดยการตั้งค่าขา IO ดังนี้

Arduino_ESP32RGBPanel *bus = new Arduino_ESP32RGBPanel(
  1 /* CS */, 12 /* SCK */, 11 /* SDA */,
  45 /* DE */, 4/* VSYNC */, 5 /* HSYNC */, 21 /* PCLK */,
  39 /* R0 */, 40 /* R1 */, 41 /* R2 */, 42 /* R3 */, 2 /* R4 */,
  0 /* G0/P22 */, 9 /* G1/P23 */, 14 /* G2/P24 */, 47 /* G3/P25 */, 48 /* G4/P26 */, 3 /* G5 */,
  6 /* B0 */, 7 /* B1 */, 15 /* B2 */, 16 /* B3 */, 8 /* B4 */
);

Arduino_ST7701_RGBPanel *gfx = new Arduino_ST7701_RGBPanel(
  bus, GFX_NOT_DEFINED /* RST */, 0 /* rotation */,
  true /* IPS */, 480 /* width */, 480 /* height */,
  st7701_type1_init_operations, sizeof(st7701_type1_init_operations),
  true /* BGR */);

Arduino_ESP32RGBPanel *bus = new Arduino_ESP32RGBPanel(

1 /* CS */, 12 /* SCK */, 11 /* SDA */,

45 /* DE */, 4/* VSYNC */, 5 /* HSYNC */, 21 /* PCLK */,

39 /* R0 */, 40 /* R1 */, 41 /* R2 */, 42 /* R3 */, 2 /* R4 */,

0 /* G0/P22 */, 9 /* G1/P23 */, 14 /* G2/P24 */, 47 /* G3/P25 */, 48 /* G4/P26 */, 3 /* G5 */,

6 /* B0 */, 7 /* B1 */, 15 /* B2 */, 16 /* B3 */, 8 /* B4 */

);

Arduino_ST7701_RGBPanel *gfx = new Arduino_ST7701_RGBPanel(

bus, GFX_NOT_DEFINED /* RST */, 0 /* rotation */,

true /* IPS */, 480 /* width */, 480 /* height */,

st7701_type1_init_operations, sizeof(st7701_type1_init_operations),

true /* BGR */);

โดยการรีวิวนี้จะใช้งาน Arduino GFX library ในการทดสอบความเร็วในการเขียนหน้าจอว่าที่หน้าจอความละเอียด 480×480 พิกเซลมีความเร็วในการวาดหน้าจอเท่าไหร่
ซึ่งจากการทดสอบได้ค่า FPS อยู่ที่ 59FPS ตรงตามคุณสมบัติที่ระบุไว้ในหน้าเว็บไซต์

และจากนั้นจะทำการทดสอบการทัชว่ารองรับการทัชได้ 5 จุดตามที่ระบุไว้ในคุณสมบัติหรือไม่ โดย touch screen controller จะใช้ชิป GT911 ในการควบคุมการทัชผ่านการสื่อสารแบบ I2C เราสามารถใช้งานได้โดยการติดตั้ง library TAMC_GT911 ผ่าน Arduino library manager ได้เลย

#include <TAMC_GT911.h>
#define I2C_SDA_PIN 17
#define I2C_SCL_PIN 18
#define TOUCH_INT -1
#define TOUCH_RST 38
#define TOUCH_ROTATION ROTATION_INVERTED
#define TOUCH_MAP_X1 480
#define TOUCH_MAP_X2 0
#define TOUCH_MAP_Y1 480
#define TOUCH_MAP_Y2 0

TAMC_GT911 ts = TAMC_GT911(I2C_SDA_PIN, I2C_SCL_PIN, TOUCH_INT, TOUCH_RST, max(TOUCH_MAP_X1, TOUCH_MAP_X2), max(TOUCH_MAP_Y1, TOUCH_MAP_Y2));

void touch_init(void)
{
  Wire.begin(I2C_SDA_PIN, I2C_SCL_PIN);
  ts.begin();
  ts.setRotation(TOUCH_ROTATION);
}


bool touch_touched(void)
{
  ts.read();
  if (ts.isTouched) {
    for (int i = 0; i < ts.touches; i++) {
    touch_last_x = map(ts.points[0].x, TOUCH_MAP_X1, TOUCH_MAP_X2, 0, 480 - 1);
    touch_last_y = map(ts.points[0].y, TOUCH_MAP_Y1, TOUCH_MAP_Y2, 0, 480 - 1);

      Serial.print("Touch "); Serial.print(i + 1); Serial.print(": ");;
      Serial.print("  x: "); Serial.print(ts.points[i].x);
      Serial.print("  y: "); Serial.print(ts.points[i].y);
      Serial.print("  size: "); Serial.println(ts.points[i].size);
      Serial.println(' ');
      break;
    }
    ts.isTouched = false;
    return true;
  }
  else
  {
    return false;
  }
}

#include <TAMC_GT911.h>

#define I2C_SDA_PIN 17

#define I2C_SCL_PIN 18

#define TOUCH_INT -1

#define TOUCH_RST 38

#define TOUCH_ROTATION ROTATION_INVERTED

#define TOUCH_MAP_X1 480

#define TOUCH_MAP_X2 0

#define TOUCH_MAP_Y1 480

#define TOUCH_MAP_Y2 0

TAMC_GT911 ts = TAMC_GT911(I2C_SDA_PIN, I2C_SCL_PIN, TOUCH_INT, TOUCH_RST, max(TOUCH_MAP_X1, TOUCH_MAP_X2), max(TOUCH_MAP_Y1, TOUCH_MAP_Y2));

void touch_init(void)

{

Wire.begin(I2C_SDA_PIN, I2C_SCL_PIN);

ts.begin();

ts.setRotation(TOUCH_ROTATION);

}

bool touch_touched(void)

{

ts.read();

if (ts.isTouched) {

for (int i = 0; i < ts.touches; i++) {

touch_last_x = map(ts.points[0].x, TOUCH_MAP_X1, TOUCH_MAP_X2, 0, 480 - 1);

touch_last_y = map(ts.points[0].y, TOUCH_MAP_Y1, TOUCH_MAP_Y2, 0, 480 - 1);

Serial.print("Touch "); Serial.print(i + 1); Serial.print(": ");;

Serial.print(" x: "); Serial.print(ts.points[i].x);

Serial.print(" y: "); Serial.print(ts.points[i].y);

Serial.print(" size: "); Serial.println(ts.points[i].size);

Serial.println(' ');

break;

}

ts.isTouched = false;

return true;

}

else

{

return false;

}

matouch touch — ผลการทดสอบสามารถใช้งาน touch ได้พร้อมกัน 5 จุด

การทดลองเล่นไฟล์ MP3

บนบอร์ด MaTouch ESP32-S3 4-inch Display ใช้ชิปขยายเสียง MAX98357A ซึ่งมีกำลังขยาย 3W แบบโมโน โดยใช้การสื่อสารแบบ I2S ทำให้เราสามารถเล่นเสียงต่าง ๆ ได้ โดยเราจะทดลองเล่นไฟล์ MP3 บน MicroSD card ว่าคุณภาพการเล่นเสียงกลับเป็นอย่างไร ซึ่งจากการทดสอบพบว่าเสียงที่ได้จากลำโพงให้เสียงที่ดัง ได้ยินชัดเจนและไม่พบสัญญาณรบกวนแต่อย่างใด

การทดลองเชื่อมต่อเซ็นเซอร์โมดูล Mabee TVOC and eCO2 & Temperature and Humidity

บนบอร์ด MaTouch ESP32-S3 4-inch Display มีพอร์ตรองรับการเชื่อมต่อ จำนวน 2 พอร์ตคือ I2C และขา I/O 19,20 และในชุดคิท MaTouch ESP32-S3 4-inch Display Demo Kit มีชุดเซ็นเซอร์โมดูล Mabee TVOC and eCO2 & Temperature and Humidity ที่มีเซ็นเซอร์ SGP30 ที่สามารถวัดค่า TVOC, eCO2 และ SHT31 ที่วัดค่า Temperature และ Humidity
ทำให้เราสามารถสร้างเครื่องวัดคุณภาพอากาศได้ โดยจะทดลองด้วยการอ่านค่าและแสดงผลบนหน้าจอเพื่อดูค่าต่าง ๆ ที่ตรวจวัดได้ โดยการติดตั้ง library ที่เกี่ยวข้องดังนี้

#include <Adafruit_SGP30.h>
#include <Adafruit_SHT31.h>

1 2	#include <Adafruit_SGP30.h> #include <Adafruit_SHT31.h>

ผลการทดสอบการอ่านค่าจากเซ็นเซอร์โมดูล Mabee TVOC and eCO2 & Temperature and Humidity

ผลการอ่านค่าจากเซ็นเซอร์โมดูล Mabee TVOC and eCO2 & Temperature and Humidity

การทดลองเชื่อมต่อเซ็นเซอร์โมดูล Mabee MLX90640

ในชุดคิท MaTouch ESP32-S3 4-inch Display Demo Kit มีชุดเซ็นเซอร์โมดูล Mabee MLX90640 ที่เป็นกล้องวัดอุณหภูมิความละเอียด 32×24 ซึ่งสามารถประยุกต์ใช้งานได้หลากหลายที่ต้องการวัดค่าอุณหภูมิแบบไม่ต้องการการสัมผัสเช่น ดูการแผ่ค่าความร้อน หรือทำจุดคัดกรองอุณหภูมิร่างกาย โดยการติดตั้ง library ที่เกี่ยวข้องดังนี้

#include <Adafruit_MLX90640.h>

1	#include <Adafruit_MLX90640.h>

โดยในโค้ดจะเป็นการอ่านค่าจาก MLX90640 มาแสดงผลเป็น heatmap บนหน้าจอและแสดงค่าอุณหภูมิสูงสุดที่ตรวจวัดได้ในเฟรมภาพ

ผลการทดสอบการอ่านค่าจากเซ็นเซอร์โมดูล Mabee MLX90640

การทดลองใช้งาน LVGL

หลักจากการทดลองใช้งานจะพบว่าหน้าจอขนาด 4 นิ้วมีขนาดใหญ่สามารถใช้งานได้หลากหลายประเภทการใช้งาน ความสวยงามของหน้าจอใช้งานถือเป็นเรื่องสำคัญในการใช้งานของผู้ใช้และบอร์ด MaTouch ESP32-S3 4-inch Display รองรับการทำงานของ library LVGL ซึ่งช่วยให้เราสามารถจัดรูปแบบการแสดงผลและวาด component ต่าง ๆ ในการติดต่อกับผู้ใช้บนหน้าตาจอได้อย่างง่ายดาย การใช้งานก็ทำเพียงติดตั้ง library LVGL และตั้งค่าเล็กน้อยก็สามารถใช้งานได้เลย โดยเราจะทดลองใช้งาน LVGL ร่วมกับบอร์ด ESP32-S3 4-inch Display ดังนี้

และเราจะทดลองเปลี่ยนการแสดงผลของหน้าจอแสดงผล IAQ ที่เคยทำไว้ด้วยการแสดงผลผ่าน LVGL และออกแบบหน้าจอโดยใช้โปรแกรม SquareLine Studio ว่าหน้าจอที่ออกแบบและเขียนโปรแกรมผ่าน library LVGL น่าใช้งานมากขึ้นเพียงใด

matouch lvgl design on SquareLine Studio — การออกแบบ UI ด้วยโปรแกรม SquareLine Studio เพื่อใช้งานบนบอร์ด Matouch ESP32-S3 4-Inch Display

การแสดงผลบนหน้าจอของบอร์ด Matouch ESP32-S3 4 Inch Display — การแสดงผลบนหน้าจอของบอร์ด Matouch ESP32-S3 4-Inch Display ตรงกับที่ออกแบบในโปรแกรม SquareLine Studio

สรุปผลการใช้งานชุดเดโม่คิท MaTouch ESP32-S3 4-inch Display

จากการทดลองใช้งานชุดเดโม่คิท MaTouch ESP32-S3 4-inch Display ซึ่งประกอบด้วยบอร์ด MaTouch ESP32-S3 4-inch Display และเซ็นเซอร์โมดูลMabee TVOC and eCO2 & Temperature and Humidity และ Mabee MLX90640 สามารถใช้งานได้ง่ายและมีตัวอย่างการใช้งานให้นำมาประยุกต์ใช้งานได้อย่างรวดเร็ว

ตัวบอร์ด MaTouch ESP32-S3 4-inch Display ใช้งานได้ดีและชุดลำโพงให้เสียงที่ดังและรายละเอียดชัดเจน การใช้งานร่วมกับเซ็นเซอร์ทำได้ง่ายด้วย Grove คอนเน็คเตอร์ซึ่งรอบรับโมดูลจำนวนมากในท้องตลาดได้ และความสามารถในการใช้งานกับแบตเตอรี่ lipo แรงดัน 3.7v ได้เป็นอย่างดี

แต่จุดที่อยากให้ปรับปรุงมี 2 เรื่องคือ การออกแบบจุดยึดของจอเป็นการเจาะรู PCB ซึ่งการนำไปใช้งานลงกล่องชิ้นงานจริงจะทำได้ยาก เนื่องจากเราไม่สามารถสอดร้อยน็อตลงไปได้จากด้านบนเพราะถูกขอบของหน้าจอที่ยึดกระดาษกาวสองหน้าเข้ากับ PCB บังไปหมดแล้ว ถ้าเปลี่ยนตรงนี้เป็น standoff แบบ SMD จะสะดวกต่อการนำไปใช้งานจริงได้สะดวกมากขึ้นยิ่ง

และเนื่องจากชุดทดลองนี้เป็นเดโม่คิท และมี sensor ที่เป็น I2C บน Grove มาให้ถึง 2 ตัวแต่ในการต่อใช้งานเราจะสามารถเลือกใช้งานได้เพียงครั้งละตัวเท่านั้น คงจะดีกว่านี้ถ้าในชุดคิทมี I2C breakout มาให้ด้วยเพื่อให้สามารถต่อเซ็นเซอร์สองตัวพร้อมกันได้เลย

ฉันขอขอบคุณบริษัท Makerfabs ที่ส่งชุดเดโม่คิท MaTouch ESP32-S3 4-inch Display มาให้ฉันรีวิวในครั้งนี้ และหากว่าคุณสนใจอยากลองหามาใช้งานสามารถทำการสั่งซื้อได้ทีร้านค้าของบริษัทฯ ชุดเดโม่คิทที่ฉันรีวิวนี้ราคา $88.90 (~3,000฿) หรือสามารถซื้อแยกโดยบอร์ด MaTouch ESP32-S3 4-inch Display ราคา $38.90(~1,300฿), เซ็นเซอร์โมดูล Mabee MLX90640 ราคา $39.80 (~1,350฿), เซ็นเซอร์โมดูล Mabee TVOC and eCO2 SGP30 & Temperature and Humidity SHT31 ราคา $15.80$ (~530฿)