【花雕学编程】Arduino动手做（249）--GC9A01屏增强版万花筒

  【Arduino】189种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验二百四十九：1.28寸圆形彩色TFT显示屏 高清IPS 模块 240*240 SPI接口GC9A01驱动
  项目之四十二：GC9A01屏之带渐变效果的增强版万花筒

实验开源代码

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  【Arduino】189种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验二百四十九：1.28寸圆形彩色TFT显示屏 高清IPS 模块 240*240 SPI接口GC9A01驱动
  项目之四十二：GC9A01屏之带渐变效果的增强版万花筒
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//       GC9A01---------- ESP32
//       RST ------------ NC（复位引脚，此处未连接）
//       CS ------------- D4（片选引脚，连接到ESP32的D4引脚）
//       DC ------------- D2（数据/命令选择引脚，连接到ESP32的D2引脚）
//       SDA ------------ D23 (green)（主数据输出引脚，连接到ESP32的D23引脚，绿色线）
//       SCL ------------ D18 (yellow)（时钟信号引脚，连接到ESP32的D18引脚，黄色线）
//       GND ------------ GND（接地引脚，连接到ESP32的接地端）
//       VCC -------------3V3（电源引脚，连接到ESP32的3.3V电源）

#include "SPI.h"
#include "Adafruit_GFX.h"
#include "Adafruit_GC9A01A.h"

// 定义屏幕引脚
#define TFT_CS 4        // 片选引脚
#define TFT_DC 2        // 数据/命令引脚
#define TFT_RST -1      // 重置引脚（未使用时设置为 -1）

// 初始化屏幕对象
Adafruit_GC9A01A tft = Adafruit_GC9A01A(TFT_CS, TFT_DC, TFT_RST);

// 定义屏幕中心
#define CENTER_X (tft.width() / 2)
#define CENTER_Y (tft.height() / 2)
#define FRAME_DELAY 30    // 帧延迟
#define NUM_SECTORS 8     // 扇区数量（万花筒对称数量）
#define MAX_RADIUS 120    // 图案最大半径
#define ROTATION_SPEED 5  // 每帧旋转的角度（度）

// 定义颜色渐变范围
#define COLOR_START GC9A01A_BLUE
#define COLOR_END GC9A01A_MAGENTA

// 颜色插值函数，用于生成渐变效果
uint16_t interpolateColor(uint16_t color1, uint16_t color2, float fraction) {
    uint8_t r1 = (color1 >> 11) & 0x1F;
    uint8_t g1 = (color1 >> 5) & 0x3F;
    uint8_t b1 = color1 & 0x1F;

    uint8_t r2 = (color2 >> 11) & 0x1F;
    uint8_t g2 = (color2 >> 5) & 0x3F;
    uint8_t b2 = color2 & 0x1F;

    uint8_t r = r1 + fraction * (r2 - r1);
    uint8_t g = g1 + fraction * (g2 - g1);
    uint8_t b = b1 + fraction * (b2 - b1);

    return (r << 11) | (g << 5) | b;
}

// 绘制多边形
void drawPolygon(int centerX, int centerY, int radius, int sides, float rotationAngle, uint16_t color) {
    float angleStep = 2 * 3.14159 / sides;
    int prevX = centerX + radius * cos(rotationAngle);
    int prevY = centerY + radius * sin(rotationAngle);

    for (int i = 1; i <= sides; i++) {
        float angle = rotationAngle + i * angleStep;
        int x = centerX + radius * cos(angle);
        int y = centerY + radius * sin(angle);

        tft.drawLine(prevX, prevY, x, y, color);
        prevX = x;
        prevY = y;
    }
}

// 绘制万花筒扇区
void drawKaleidoscopePattern(float rotationAngle) {
    for (int sector = 0; sector < NUM_SECTORS; sector++) {
        float angle = sector * (360.0 / NUM_SECTORS) + rotationAngle;
        float radians = angle * 3.14159 / 180;

        for (int radius = 10; radius <= MAX_RADIUS; radius += 10) {
            float fraction = (float)(radius - 10) / (MAX_RADIUS - 10);
            uint16_t color = interpolateColor(COLOR_START, COLOR_END, fraction);

            int x = CENTER_X + cos(radians) * radius;
            int y = CENTER_Y + sin(radians) * radius;

            drawPolygon(x, y, radius / 2, 6, radians, color); // 绘制六边形
        }
    }
}

void setup() {
    Serial.begin(115200);          // 初始化串口
    Serial.println("Enhanced Kaleidoscope");

    tft.begin();                   // 初始化屏幕
    tft.setRotation(0);            // 设置屏幕方向
    tft.fillScreen(GC9A01A_BLACK); // 设置黑色背景
}

void loop() {
    static float rotationAngle = 0; // 初始化旋转角度

    // 清屏
    tft.fillScreen(GC9A01A_BLACK);

    // 绘制动态万花筒图案
    drawKaleidoscopePattern(rotationAngle);

    // 更新旋转角度，制造动态效果
    rotationAngle = fmod(rotationAngle + ROTATION_SPEED, 360.0);

    delay(FRAME_DELAY); // 控制帧速率
}
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代码解读

1. 渐变颜色
新增了 interpolateColor() 函数，通过插值计算两个颜色之间的过渡值，生成自然的渐变效果。

每个半径层使用渐变颜色，越靠近中心颜色越接近 COLOR_START，越接近外圈颜色越接近 COLOR_END。

2. 扩展图形复杂性
将简单的圆形替换为多边形，通过 drawPolygon() 函数动态绘制六边形（或其他多边形），使图案更加丰富。

可轻松调整 sides 参数绘制不同边数的多边形（如三角形、五边形、十边形等）。

3. 动态增强
图案随着旋转角度动态变化，同时每个半径层的颜色和大小均不断更新，增加了多层次动态效果。

4. 效果
渐变颜色：图案从中心到外圈呈现平滑的渐变过渡。

多边形几何图案：六边形为主的复杂图形，多层次叠加。

动态旋转和变化：图案整体旋转，同时每层颜色、形状不断更新。

实验场景图  动态图

万花筒效果

• 通过重复对称图案来模拟万花筒的视觉效果，随着时间旋转和变换。
  
• 关键点：将画布划分为多个扇区，镜像每个扇区的内容。
  
  

int x1 = CENTER_X + r * cos(theta);
int y1 = CENTER_Y + r * sin(theta);
tft.drawPixel(x1, y1, color);
// 复制到其他对称位置
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