简介

Smart Display 作为人机界面，通过 UART 串口与 ESP32-C3 模块进行通信。ESP32-C3 负责 WiFi 连接，并调用 Nanoleaf Shapes 智能灯板的 Open API，实现灯光控制和场景查询测试。本文重点介绍 Smart Display 向 ESP32-C3 发送自定义 UART 指令的前期测试过程，用于验证 UART 通信、WiFi 网络连接以及 Nanoleaf API 调用的可行性。该阶段为后续完整智能显示控制系统的开发奠定基础，并验证 UART 桥接与 IoT API 集成的可靠性。

系统架构

Smart Display ↔ UART ↔ ESP32-C3 ↔ WiFi ↔ Nanoleaf Shapes (Open API)

硬件需求

1.Smart Display

• 华凌光电 Smart Display（支持 TouchGFX GUI）

2.ESP32-C3-DevKitC-02

• 电源转换：输入 5V，输出 3.3V。

3.Nanoleaf Shapes

• 通信协议：WiFi（2.4 GHz b/g/n）
• 电压：100VAC - 240VAC
• 最大功率：42W
• 单个面板最大功耗：2W

PC 控制测试

1.Nanoleaf Shapes 设置

⏹︎ 通过手机 App（iOS）配对 Shapes 设备

• 可在 App Store 下载官方 Nanoleaf App。
• 配对 Shapes 设备
  • 在 Dashboard 页面点击右上角的铅笔图标。
  • 点击“Add Device +”。
  • 应用会自动打开配对界面。
  • 按照屏幕提示，通过以下方式之一完成配对：
    方式 A：扫描二维码
    方式 B：输入电源模块、控制器或 Quick Start Guide/Welcome Card 上的 8 位配对码
    方式 C：使用 NFC 感应，将手机顶部靠近控制器上的按键区域
• 完成后，Nanoleaf Shapes 即可连接并开始使用。

 

⏹︎ 将灯板场景下载到 Nanoleaf Shapes

2.ESP32-C3 设置

⏹︎ 通过 PC 配置 ESP32-C3

PC-->USB to UART converter-->esp32-c3

⏹︎ 设置 Station 模式

ESP32-C3 的 WiFi 模式与 ESP32 和 ESP8266 类似，支持以下三种常见模式：

• Station mode (STA mode): ESP32-C3 作为客户端连接到现有 WiFi 路由器（如家庭网络）。在该模式下，设备可以访问互联网或与网络中的其他设备通信，但不会创建自己的热点。应用示例：传感器向云端上传数据（如 MQTT、HTTP）。
• SoftAP mode (AP mode, Soft Access Point): ESP32-C3 自身作为 WiFi 热点，允许其他设备（如手机、电脑）直接连接。通常用于初始网络配置或本地控制。默认 SSID 通常类似于 "ESP32-AP"，默认 IP 为 192.168.4.1。ESP32-C3 最多支持 4 个客户端同时连接（略少于 ESP8266）。应用示例：通过手机 App（如 EspTouch、网页配置页面）输入家庭 WiFi 凭据。
• Station + SoftAP mode (STA+AP concurrent mode): 同时启用 STA 和 AP 模式。ESP32-C3 在连接路由器访问互联网的同时，也提供自身热点，方便手机直接连接。这是智能家居应用中最常见的模式：既可正常进行云端数据上报，也可在无互联网时通过手机进行本地控制。注意：ESP32-C3 采用单天线设计，因此两种模式共享同一信道，性能会比单一模式略低，但对于大多数应用场景已经足够。

 

AT: AT+CWMODE=1

⏹︎ 连接到 Nanoleaf Shapes 热点（配对模式下无密码）

• AT+CWJAP: ESP32-C3（处于 Station 模式）连接到指定的 WiFi 接入点。
• "Shapes 4992": 这是 Nanoleaf Shapes 灯板的 WiFi SSID。
• "": 空密码（Nanoleaf 面板在初始设置或重置后的配对模式下，通常会提供一个无密码的开放热点）。

 

AT: AT+CWJAP="Shapes 4992",""

⏹︎ 查询获取到的 IP 地址

ESP32-C3 将获取由面板分配的 IP 地址（通常位于 192.168.x.x 网段）。

AT: AT+CIPSTA?

⏹︎ 获取 Nanoleaf Token（长按控制器进入配对模式）

• 在面板热点下，地址固定为 http://192.168.2.1:16021/api/v1/new。
• 成功后会返回类似 {"auth_token": "your long token"} 的 JSON 数据。首先，请先将 Shapes 置于配对模式。

 

首先，请先将 Shapes 置于配对模式。

获取 Shapes token：

AT:AT+HTTPCLIENT=3,0,"http://192.168.2.1:16021/api/v1/new",,,1,""

⏹︎ 获取 Nanoleaf Shapes 场景列表

AT+HTTPCLIENT 是常用的 HTTP 客户端命令，适用于与 Nanoleaf API 交互（例如获取信息、查询场景列表等）。

AT:AT+HTTPCLIENT=2,1,"http://192.168.2.1:16021/api/v1/FXzbb1CapQ3e0GJsxrga6RvVKWXVjrbA/effects/effectsList",,,1

⏹︎ 控制 Shapes 开灯

使用 HTTP PUT 发送开灯请求。

AT:AT+HTTPCPUT="http://192.168.2.1:16021/api/v1/FXzbb1CapQ3e0GJsxrga6RvVKWXVjrbA/state",23,2,"connection: keep-alive","content-type: application/json"

AT: {"on": {"value": true}}

⏹︎ 控制 Shapes 关灯

使用 HTTP PUT 发送关灯请求。

AT:AT+HTTPCPUT="http://192.168.2.1:16021/api/v1/FXzbb1CapQ3e0GJsxrga6RvVKWXVjrbA/state",24,2,"connection: keep-alive","content-type: application/json"

AT: {"on": {"value": false}}

集成测试（Smart Display + ESP32-C3）

开发环境：

• STM32CubeIDE: 1.16.0
• TouchGFX : 4.24.2 Designer

1.TouchGFX 设计（创建按钮）

2.程序实现（winstar_screenView.cpp）

添加 UART 发送功能，并采用自定义的简易命令协议。

按钮点击事件：切换状态并发送对应的 UART 命令。

3.开灯与关灯测试

点击 Button1：第一次点击开灯，第二次点击关灯。

结论

本次测试成功验证了 Smart Display 可通过 UART 串口命令有效控制 ESP32-C3 模块，实现网络连接并调用 Nanoleaf Shapes API，从而快速完成 Nanoleaf Shapes 灯板的开/关控制。这为后续基于触控图形用户界面（GUI）的灯光控制系统开发奠定了基础。系统具备低延迟、高稳定性和可靠通信等特点。未来还可扩展为完整的灯光控制功能（例如亮度调节、颜色变化、动态场景切换），并可在 Smart Display 上显示面板状态、实时反馈或自定义控制面板，进一步整合更多 IoT 应用。

参考资料

• ESP32-C3-DevKitC-02
• Nanoleaf 官方网站