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让串流小电视更实用，通过抖动实现 4 阶灰度图像显示

作者: 日期: 3月 4, 2026 没有评论

前言、先看效果对比

二值化黑白图像展示

灰度抖动图像展示

一、黑白世界的色彩想象

之前使用 ESP32-S3 + 12864 OLED 做了个串流小电视（见 桌面小电视新思路，ESP32-S3 + 12864 OLED 串流视频），通过网络发送视频帧的方式来播放视频。

因为 12864 OLED 是一个单色显示屏，因此在播放视频时，整个画面的颜色通过“灰度化->二值化”的步骤来生成黑白纯色画面，在视频中可以看到画面没有层次和细节，不太容易看清画面内容是什么。

因此我们需要引入灰度来让整个画面更加丰富，但是在 12864 OLED 没有灰度的情况下如何显示灰度信息呢？

在这里我们就可以引入一种特别的显示技术——抖动 (Dithering)，它能让单色屏幕拥有显示4阶灰度的能力。

二、什么是抖动 (Dithering)？

抖动，它的原理却非常直观，相当于通过大脑形成一种视觉错觉。

在单色屏幕上，只有纯黑和纯白的像素。抖动的核心思想就是：通过改变像素点的排布密度，来模拟出不同程度的灰度。

举个最简单的例子，如果你仔细观察报纸上的照片，你会发现那些“灰色”的部分，其实是由许多大小不一或疏密不同的黑色墨点组成的。在远处看，这些墨点混合在一起，就形成了我们看到的灰度。旧式的点阵打印机也是同样的原理，通过打印点的疏密来表现深浅。

抖动就是利用人眼的这种视觉混合效应。当我们观察一个由许多纯黑和纯白像素组成的区域时，如果这些像素非常小并且排列得足够紧密，我们的大脑就会将这些黑白像素的混合视为一个统一的灰色。像素点越密，看起来就越黑；像素点越稀疏，看起来就越白。

三、4 阶灰度：从纯黑到纯白

我们通常说的灰度，可以有 256 级，甚至更多。但是通过抖动模拟出的灰度，其实是牺牲了有效分辨率换来的。

对于 12864 OLED 来说，原生的黑白分辨率是 …

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桌面小电视新思路，ESP32-S3 + 12864 OLED 串流视频

作者: 日期: 3月 4, 2026 没有评论

之前搞了个小电脑使用 ESP32-S3 + OLED 显示视频（见 3 步从 nana banana AI 生成的复古小电脑到真实桌面小玩具），但是受制于 Flash 空间有限，只放了 10 秒。

后来就想到是不是可以 ESP32-S3 只作为一个播放设备，视频数据从电脑上串流过去，而且在 ESP32-S3 支持这样串流的能力之后，理论上可以显示任意想要显示的信息，例如作为电脑的小副屏。

说干就干～

先看看效果

串流完整流程

因为屏幕使用的是 OLED，分辨率是 128x64，颜色是单色， 单帧数据只需要 128x64/8 =1,024 字节，即使串流 30 FPS 也只有 30 KB/s 的流量，因此在电脑端直接发送完整屏幕数据是完全可以接受的。

并且大部分图像处理工作都在电脑端处理完成了，ESP32-S3 的固件在实现渲染时压力就会小很多，只需要 接收数据->写入 OLED 显存 即可。

通信协议为了省事，直接使用 WebSocket 了，这样直接一个消息就是一帧数据…

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使用 C 语言位运算操作，编写一个简单高效的单片机 OLED framebuffer 驱动

作者: 日期: 10月 7, 2025 没有评论

在之前做 CH32V003 系列项目时，总是会用到 0.96 寸 12864 OLED 屏幕，用来显示数据和进行用户交互操作。一开始是直接用了 CH32V003-GameConsole 项目中的 oled_min.c，不过那个是只用来显示一个位图，并且还不太能支持任意位置显示，因此就需要改造一番。

另外之前在做电流表项目时，也找了好多点阵字体，发现都是用了一个 DCfont 的结构体，如果能兼容这个格式，后续项目中使用不同字体时就可以很方便的替换了。

至于为什么要自己写这个库，是因为这个是在 CH32V003 上用的，16KB Flash + 2KB SRAM 的资源相当紧张，没办法使用 Arduino 中成熟的库，只好自己写一个，顺便学习一下。

字体及位图数据结构

DCfont 这个数据结构如下所示。

struct DCfont {
    uint8_t *data;
    uint8_t width;
    uint8_t height;
    uint8_t min, max;
};

刚好对于单色 XBMP 图像来说，在渲染时也差不多是需要相同的参数，刚好用同一个函数来同时兼容绘制 DCfont 和 XBMP 了。…

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做个基于STM32+QMK的茶轴机械数字小键盘，带编码器和OLED屏幕～

作者: 日期: 12月 2, 2024 没有评论

之前为了验证 STM32F103 作为键盘 QMK 固件的主控是否可行，顺便学习一下 QMK 固件的配置和开发，做了个带编码器和 OLED 屏幕的数字小键盘。不过因为一直没搞定在 OLED 上显示动画，就一直没发。

周末花了点时间学习了一下终于把在 QMK 里面显示动画搞定了。

对于在 QMK 固件中怎么使用 STM32F103 当主控，可以看之前的文章：整个带屏数字小键盘吧，先搞定 QMK 固件支持 STM32F103 的 I2C Remap。

成品效果

为了充分得用嘉立创免费打样券，PCB 的尺寸直接拉满到 10cm * 10cm 了，刚刚好够数字小键盘 + 2 个 EC11 编码器 + 1 个 12832 OLED 屏幕。

stm32-qmk-numpad-1

原理图设计

USB Type-C 连接及电源

这个数字小键盘用了 …

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DIY USB 电流表（8）：检测按键和绘制功率曲线

作者: 日期: 4月 22, 2024 没有评论

在前一篇 《DIY USB 电流表（7）：读取和显示 INA219 电流电压数据》 中，我们已经基本完成了这个 DIY USB 电流表的核心功能开发，已经可以在屏幕上显示当前电源输入电压、负载的电流、功率以及累计电量等数据，如果不需要更多功能，已经可以结项了 😃。

但是如果想拿这个 USB 电流表在一些分析场景使用，那么还需要再增加一些功能，例如，是否可以通过这个 USB 电流表来记录给手机充电时的功率曲线，这样可以知道手机的快充是什么样的节奏来完成充电的。

这次我们就来完成这个功能，记录负载的功率历史，并绘制成曲线来显示功率趋势。

PS. 我也还是一个初学者，如果文章中有一些错误或不足，还请多多指教。

准备工作

在开始绘制功率曲线之前，同样有一些准备工作需要进行，例如在多了一个功率曲线页面之后，原来的电压数据页面怎么办，怎么切换多个页面？

在最早的功能设计中，我们已经给这个 DIY USB 电流表添加了两个按键，现在就可以通过这两个按键来完成页面切换操作了。

按键检测

按键原理图

在原理图中可以看到，两个按键已经接到 CH32V003 的 PD2、PD3 引脚，在初始化代码中，加上初始化两个引脚为输入模式。

diy-usb-meter-8-1
diy-usb-meter-8-2

按键状态结构体

为了维护按键的状态，我们先定义一个结构体来维护状态。在 ButtonState 结构体中，定义了一个 ts 字段，这个用来记录按键状态变化时的时间戳，这样可以在状态变化时，例如从低电平变化为高电平时，计算出来按键按下去的持续时间，如果超过 3000 毫秒，就认为是长按事件。

#pragma once

#include "drivers/clock.h"
#include "drivers/gpio.h"

#define BTN_LEFT    0
#define
…

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DIY USB 电流表（7）：读取和显示 INA219 电流电压数据

作者: 日期: 4月 19, 2024 没有评论

在前一篇 《DIY USB 电流表（6）：点个屏，使用 I2C 驱动 0.96 寸 OLED》 中，我们已经完成了屏幕显示驱动的开发，并且根据需求，列出了需要展示的数据项，确定了一下最终显示内容的布局。

在之前，显示的内容都是占位的测试数据，在这一节，就可以开始真正去读取 INA219 传感器的数据，将电路中测量的电压、电流等数据显示在屏幕上，这又是一节枯燥的编码工作 🙈。

PS. 我也还是一个初学者，如果文章中有一些错误或不足，还请多多指教。

准备工作

在开始读取 INA219 的数据之前，同样也要准备一些相关的库，例如 INA219 数据的读取、参数的配置，以及在 CH32V003-GameConsole 中所使用的 I2C 封装并未提供读取 I2C 数据方法，另外，为了计算 USB 电流表运行时间内消耗的电量，也需要有相关的计时方法。

I2C 读取方法

在 CH32V003-GameConsole 的代码中，已经有了 i2c_tx.h，提供了 I2C 写入相关的方法，对于一个游戏机来说，拥有写入方法就足够了，它只需要用 I2C 来刷新屏幕，但是在我们的 USB 电流表项目中，还需要使用 I2C 去读取 INA219 的数据，因此需要去封装一个 I2C 读取方法。

在开始编写 …

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DIY USB 电流表（6）：点个屏，使用 I2C 驱动 0.96 寸 OLED

作者: 日期: 4月 15, 2024 没有评论

在前一篇 《DIY USB 电流表（5）：使用 VSCode + PlatformIO 搭建固件开发环境》 中，我们已经完成了开发 USB 电流表固件的开发环境搭建，整个开发环境基于 Visual Studio Code + PlatformIO 来完成，并且跑通了一个基本的 Demo，验证了开发环境。

固件开发的第一步，我们先将最终输出数据的显示设备，0.96 寸 OLED 屏幕给点亮，这样在后续开发过程中，也可以通过屏幕来显示一个调试数据信息。

PS. 我也还是一个初学者，如果文章中有一些错误或不足，还请多多指教。

准备工作

在开始开发之前，我们需要做一些准备工作，使用 PlatformIO 创建项目并不包含很多使用示例，例如如何使用 GPIO，如何使用 I2C 总线等，并且使用 platform-ch32v 时，它的函数定义与官方示例也不太相同，因此我们需要找一个类似的开源项目作为参考，从而可以更快速地完成 USB 电流表的固件开发。

参考项目 CH32V003-GameConsole

项目地址：https://github.com/wagiminator/CH32V003-GameConsole

diy-usb-meter-6-1

我就从 CH32V003-GameConsole 这个项目了解到 CH32V003 这款 MCU，并且开始尝试使用的，刚好这个项目本身包含了 0.96 寸 OLED 屏幕的驱动以及 GPIO、ADC …

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DIY USB 电流表（1）：元件选型和原理图绘制

作者: 日期: 2月 12, 2024 没有评论

USB 电流表在电子 DIY 中还是比较常用的，可以用它来观察目标设备的实时电流、电压以及功耗。

作为电子 DIY 爱好者，做一个自己的 USB 电流表也是一件顺理成章的事。这里把之前已经开源的一个 USB 电流表的原理图来添加一些详细说明，对于初学者来说可以大概搞明白一个简单设备的原理图该怎么画。

当然我也还是一个初学者，如果文章中有一些错误或不足，还请多多指教。

USB 电流表成品效果

电压、电流、功率、容量界面

ui-1

功率历史图表界面

ui-2

需求分析和元件选型

在最开始搞一个入门 DIY 的产品，还是不要搞太复杂，尽量从简单的开始，先确定一下需求范围，降低整体开发难度，一方面减少原理图绘制之类的工作量，另外一方面，也可以增加成功率，防止半路弃坑 🤣。

需求分析

作为一个 USB 电流表，主要功能就是电流、电压等指标的采集，以及作为现在已经普及度非常高的 USB Type-C 接口和 USB PD 充电都需要支持一下，然后再通过屏幕展示出来采集的数据就可以了。

因此根据需求大概确定以下功能点：

  • USB Type-C 输入与输出
  • PD 协议透传
  • 支持 5～20V 电压检测
  • 支持 0～5A 电流检测
  • 支持功率计算、容量统计
  • 支持功率历史图表显示
  • 支持统计数据记录与清除
  • 按键切换电压电流数据与功率历史图表
  • 使用 12864 OLED
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