MicroPython-PCF8575-OLED菜单控制系统

目录

• 简介
• 主要功能
• 文件说明
• 软件设计核心思想
• 使用说明
• 示例程序
• 注意事项
• 联系方式
• 许可协议

简介

本项目基于MicroPython v1.23.0开发，通过PCF8575 I2C扩展芯片读取五向按键/5D摇杆的输入状态，结合SSD1306 OLED屏幕（128x64）实现可交互的多级菜单控制系统。项目封装了PCF8575、SSD1306硬件驱动，提供轻量化的OLED菜单库，支持菜单的选择、进入子菜单、返回上级、删除菜单等操作，并可通过回调函数扩展自定义业务逻辑（如LED控制、变量/参数显示与更新等），适用于嵌入式设备的人机交互场景。

主要功能

1. PCF8575 I2C扩展驱动：封装PCF8575类，支持I2C通信、端口/单个引脚的读写、引脚电平翻转、外部中断触发及回调处理；
2. SSD1306 OLED屏幕驱动：实现OLED屏幕初始化、显示开关、对比度调整、图形绘制、数据缓存更新等基础功能；
3. 多级菜单管理：提供简易OLED菜单库，支持添加/删除菜单项、上下选择菜单项、进入子菜单、返回上级菜单、中心显示提示消息；
4. 五向按键交互：通过PCF8575读取五向按键（UP/DOWN/LEFT/RIGHT/CENTER）状态，触发菜单的选择与操作；
5. 自定义回调逻辑：菜单项支持绑定进入/退出回调函数，实现LED控制、变量/参数显示与更新等自定义业务；
6. I2C设备自动扫描：自动扫描I2C总线上的PCF8575和OLED设备地址，适配不同硬件部署场景；
7. 中断驱动响应：PCF8575中断引脚配合下降沿触发，实现按键操作的异步响应，提升交互流畅性。

文件说明

软件设计核心思想

1. 模块化解耦设计：将硬件驱动（PCF8575、SSD1306）、菜单逻辑（menu）、业务逻辑（main）分层实现，各模块独立封装，降低耦合度，便于单独维护和扩展；
2. 面向对象封装：核心硬件和功能均采用类封装（如PCF8575、SSD1306、SimpleOLEDMenu），隐藏底层通信和控制细节，对外提供简洁易用的接口；
3. 栈式菜单管理：通过栈结构（menu_stack）管理菜单层级，实现子菜单的进入（入栈）与上级菜单的返回（出栈），逻辑清晰且易于扩展；
4. 中断驱动交互：利用PCF8575的外部中断引脚，结合下降沿触发和回调函数，实现按键操作的异步响应，避免轮询占用CPU资源；
5. 回调扩展机制：菜单项绑定自定义回调函数，将菜单显示与业务逻辑解耦，支持灵活扩展如LED控制、参数更新等自定义功能；
6. 鲁棒性设计：添加引脚验证、菜单名称重复检查、长度限制、设备地址扫描等校验逻辑，提升程序容错性。

使用说明

环境依赖

• 软件环境：MicroPython v1.23.0（适配ESP32/ESP8266等支持I2C的MicroPython设备）；
• 硬件环境：PCF8575 I2C扩展芯片、SSD1306 OLED屏幕（128x64像素）、五向按键/5D摇杆、LED、杜邦线、开发板（如ESP32）；
• 硬件接线（示例）：
• PCF8575：SDA→Pin6，SCL→Pin7，中断引脚→Pin8，五向按键接PCF8575的对应引脚；
• SSD1306 OLED：SDA→Pin6，SCL→Pin7（与PCF8575共用I2C总线）；
• LED：正极→Pin25，负极→GND（需串接限流电阻）。

安装步骤

1. 将项目文件（pcf8575.py、SSD1306.py、menu.py、main.py）上传至MicroPython设备（可通过Thonny、WebREPL等工具）；
2. 检查硬件接线是否正确，确保I2C总线、中断引脚、LED引脚连接无误；
3. 确认设备已烧录MicroPython v1.23.0固件，且支持I2C外设。

运行方式

1. 在MicroPython终端中执行： python import main
2. 或设置设备开机自启（将main.py重命名为main.py，设备上电后自动执行）。

示例程序

以下是核心功能的简化示例（基于main.py）：

# 导入核心模块
from machine import I2C, Pin
import time
from pcf8575 import PCF8575
from SSD1306 import SSD1306_I2C
from menu import SimpleOLEDMenu

# 初始化I2C
i2c = I2C(id=1, sda=Pin(6), scl=Pin(7), freq=400000)

# 扫描并初始化PCF8575
pcf8575_addr = next((d for d in i2c.scan() if 0x20 <= d <= 0x27), 0x20)
pcf8575 = PCF8575(i2c, pcf8575_addr, interrupt_pin=Pin(8), callback=detect_interrupt)
pcf8575.port = 0x00FF

# 扫描并初始化OLED
oled_addr = next((d for d in i2c.scan() if 0x3C <= d <= 0x3D), 0x3C)
oled = SSD1306_I2C(i2c, oled_addr, 128, 64, False)

# 初始化菜单
menu = SimpleOLEDMenu(oled, "Main Menu", 0, 0, 128, 64)

# 添加菜单项及回调
def show_var():
    menu.show_message("Value: 10")

menu.add_menu("LED Control")
menu.add_menu("Show Variable", enter_callback=show_var)
menu.add_menu("Sub Menu", parent_name="LED Control")

# 显示菜单
menu.display_menu()

注意事项

1. 硬件接线：I2C总线建议添加4.7KΩ上拉电阻，避免信号不稳定；中断引脚需配置为上拉输入，确保按键触发可靠；
2. 设备地址：PCF8575默认地址范围0x20-0x27，OLED默认0x3C/0x3D，若扫描不到设备需检查硬件接线或地址跳线；
3. 菜单名称：菜单项名称长度需≤16字符（适配128像素宽度，单字符8像素），过长会抛出ValueError；
4. 中断冲突：若使用多个中断引脚，需避免中断触发优先级冲突，确保回调函数执行效率；
5. 版本兼容：本项目基于MicroPython v1.23.0开发，低版本固件可能存在API差异，建议升级至对应版本；
6. 电源稳定性：OLED屏幕和PCF8575需保证供电稳定，避免电压不足导致显示异常或通信失败。

联系方式

如有任何问题或需要帮助，请通过以下方式联系开发者：
📧 邮箱：liqinghsui@freakstudio.cn 💻 GitHub：https://github.com/FreakStudioCN

许可协议

MIT License

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