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ESP8266 电脑性能副屏项目

基于 ESP8266 + MicroPython + SPI TFT 屏幕 的电脑性能监控副屏。

电脑端脚本通过 HWiNFO 共享内存 读取系统数据，通过串口发送给 ESP8266；ESP8266 在屏幕上实时渲染数值。

部署约束（重要）

  • 只要涉及上传 esp8266_micropython/main.py，必须执行“擦除 + 重烧固件 + 重新上传脚本”的完整流程。
  • 具体强制规范以项目根目录 AGENT.md 为准。

功能概览

  • 10项实时监控：CPU使用率、CPU温度、RAM、GPU使用率、GPU温度、显存使用率、显存温度、CPU P核频率、帧率、风扇转速
  • 智能彩色指示：自动根据数值变化颜色（绿色：正常，黄色：警告，红色：危险）
  • 串口通信：电脑端发送紧凑 CSV 帧，ESP8266 端低内存解析
  • 数据源：仅使用 HWiNFO Shared Memory（不使用兜底数据源）
  • 低内存优化：屏幕端仅局部刷新变化数字，降低卡顿和内存抖动
  • 调试指示灯：蓝色=启动，绿色=正常，黄色=超时，品红色=错误，心跳闪烁=主循环运行中
  • 调试脚本齐全：包含串口日志与启动日志排查脚本

仓库结构

.
├─ esp8266_micropython/          # 设备端 (MicroPython)
│  ├─ boot.py
│  ├─ main.py                    # ESP8266 主程序（屏幕渲染 + 串口接收）
│  ├─ st7735.py / st7789.py      # 可选屏幕驱动
│  └─ README.md
├─ esp8266_pc_monitor/           # 电脑端 (Python)
│  ├─ monitor.py                 # 采集系统信息并串口发送
│  ├─ requirements.txt
│  ├─ esp8266_firmware/          # Arduino 方案（可选）
│  └─ README.md
├─ debug_serial.py               # 115200 串口日志调试
├─ debug_bootlog.py              # 74880 启动日志调试
├─ debug_mpy_log.py              # MicroPython 启动输出调试
└─ remote_main.py                # 设备端主程序镜像/备份脚本

硬件准备

  • ESP8266 开发板（NodeMCU）
  • SPI TFT 屏（ST7735 / ST7789）
  • USB 数据线

推荐接线（NodeMCU -> TFT）

ESP8266 屏幕引脚 说明
3V3 VCC 电源
GND GND 地
D5 (GPIO14) SCL / SCK SPI 时钟
D7 (GPIO13) SDA / MOSI SPI 数据
D2 (GPIO4) RST / RES 复位
D1 (GPIO5) DC / A0 数据/命令
D8 (GPIO15) CS 片选
3V3 BLK / LED 背光

当前 esp8266_micropython/main.py 默认使用 DC_PIN=5(D1)、RST_PIN=4(D2)。

软件环境

  • Windows（当前项目已在 Windows 下使用）
  • Python 3.9+
  • ESP8266 已刷 MicroPython 固件

安装电脑端依赖：

pip install -r esp8266_pc_monitor/requirements.txt

快速开始（推荐：MicroPython 方案）

完整部署流程（一键复制执行）

步骤1：擦除并烧录MicroPython固件

# 擦除闪存
python -m esptool --port COM8 erase_flash

# 烧录MicroPython固件（请替换为你下载的固件路径）
python -m esptool --port COM8 --baud 115200 write_flash --flash_size=detect 0 "C:\Users\你的用户名\Downloads\ESP8266_GENERIC-20251209-v1.27.0.bin"

步骤2：上传Python代码到ESP8266

# 等待3秒让ESP8266启动
Start-Sleep -Seconds 3

# 上传boot.py和main.py
python -m ampy.cli --port COM8 --baud 115200 put esp8266_micropython/boot.py
python -m ampy.cli --port COM8 --baud 115200 put esp8266_micropython/main.py

步骤3：硬件重启ESP8266

python -m esptool --port COM8 run

步骤4：启动PC监控程序

# 等待5秒让ESP8266完全启动
Start-Sleep -Seconds 5

# 启动监控程序
python esp8266_pc_monitor/monitor.py

一键执行脚本（PowerShell）

# 设置变量（请根据实际情况修改）
$PORT = "COM8"
$FIRMWARE = "ESP8266_GENERIC-20251209-v1.27.0.bin"  # 或使用完整路径

# 步骤1: 擦除并烧录固件
python -m esptool --port $PORT erase_flash
python -m esptool --port $PORT --baud 115200 write_flash --flash_size=detect 0 $FIRMWARE

# 步骤2: 上传代码
Start-Sleep -Seconds 3
python -m ampy.cli --port $PORT --baud 115200 put esp8266_micropython\boot.py
python -m ampy.cli --port $PORT --baud 115200 put esp8266_micropython\main.py

# 步骤3: 重启
python -m esptool --port $PORT run

# 步骤4: 启动监控
Start-Sleep -Seconds 5
python esp8266_pc_monitor\monitor.py

详细说明

1) 下载并安装依赖工具

1) 下载并安装依赖工具

安装esptool和ampy：

pip install esptool adafruit-ampy

下载MicroPython固件：

2) 刷写MicroPython固件（首次或更新固件时执行）

# 擦除闪存（清除旧数据）
python -m esptool --port COM8 erase_flash

# 烧录固件
python -m esptool --port COM8 --baud 115200 write_flash --flash_size=detect 0 你的固件.bin

注意：如果COM8被占用，请先关闭占用串口的程序（如Arduino IDE、Thonny、串口调试助手等）

3) 上传设备端代码

等固件烧录完成后，等待3-5秒让ESP8266重启，然后上传代码：

python -m ampy.cli --port COM8 --baud 115200 put esp8266_micropython/boot.py
python -m ampy.cli --port COM8 --baud 115200 put esp8266_micropython/main.py

如需替换屏幕驱动，上传对应驱动文件（如 st7789.py）：

python -m ampy.cli --port COM8 --baud 115200 put esp8266_micropython/st7789.py

4) 硬件重启ESP8266

代码上传完成后，通过以下任一方式重启：

  • 方式1（推荐）：运行命令 python -m esptool --port COM8 run
  • 方式2：按ESP8266板子上的RST复位按钮
  • 方式3：断电重新连接USB

5) 启动HWiNFO（必须）

请先打开 HWiNFO，并确保：

  • 进入传感器窗口（Sensors）运行
  • 在设置中启用 Shared Memory Support

本项目当前为 HWiNFO-only 数据源；未启用共享内存时，monitor.py 将无法读取数据。

4) 启动电脑端监控

python esp8266_pc_monitor/monitor.py

默认串口在 esp8266_pc_monitor/monitor.py 里：

  • SERIAL_PORT = "COM8"
  • BAUD_RATE = 115200

如果不是 COM8，请改成你的端口（如 COM3）。

通信协议

电脑端每秒发送一行 CSV 数据（10个字段）：

cpu,cpu_temp,ram,gpu,gpu_temp,vram,vram_temp,pcore_mhz,fps,fan

示例：

12,55,45,10,65,30,75,125,60,15

字段说明

字段 说明 范围 单位
cpu CPU使用率 0-100 %
cpu_temp CPU温度 0-999, -1=无数据 °C
ram 内存使用率 0-100 %
gpu GPU使用率 0-100 %
gpu_temp GPU温度 0-999, -1=无数据 °C
vram 显存使用率 0-100 %
vram_temp 显存温度 0-999, -1=无数据 °C
pcore_mhz CPU P核频率 0-9999 MHz
fps 游戏帧率 0-999 FPS
fan 风扇转速÷100 0-999 ×100 RPM

注意：

  • 温度为 -1 时屏幕显示 ---
  • 风扇转速显示为实际转速÷100（如1500RPM显示为15）
  • FPS和风扇数据需要HWiNFO检测到相应传感器

屏幕显示示例（128×128像素，10行数据）

CPU : 045 %  ← CPU使用率 45%（绿色）
CPUT: 062 C  ← CPU温度 62°C（绿色）
RAM : 038 %  ← 内存使用率 38%（绿色）
GPU : 075 %  ← GPU使用率 75%（黄色）
GPUT: 068 C  ← GPU温度 68°C（黄色）
VRAM: 055 %  ← 显存使用率 55%（黄色）
VRMT: 072 C  ← 显存温度 72°C（黄色）
PCOR: 5200 M ← P核频率 5200MHz（青色）
FPS : 090 F  ← 帧率 90fps（绿色）
FAN : 015 R  ← 风扇 1500RPM（白色）

调试指示灯（屏幕右下角）

  • 🔵 蓝色：ESP8266启动中
  • 🟢 绿色：数据接收和解析正常
  • 🟡 黄色：超过1.5秒未收到有效数据（PC端未发送或数据格式错误）
  • 🟣 品红色：数据解析失败（CSV格式错误）
  • 💙 心跳闪烁：左侧小方块在青色和深灰色之间切换，表示主循环正常运行

设备端渲染与性能优化（main.py）

当前 esp8266_micropython/main.py 已包含以下优化：

  • 小型7段数码管：缩小至 6×10px 以容纳10行数据
  • 智能局部刷新：仅重绘发生变化的数字位
  • 静态单位符号：%、C、M等单位一次绘制，不再每帧重画
  • 高速SPI通信：20MHz SPI波特率提升屏幕写入速度
  • 智能颜色编码：
    • CPU/RAM/GPU/VRAM：绿色(<50%) → 黄色(<80%) → 红色(≥80%)
    • 温度：绿色(<65°C) → 黄色(<80°C) → 红色(≥80°C)
    • P核频率：青色（固定显示）
    • 帧率：红色(<30) → 黄色(<60) → 绿色(≥60)
  • 大值防抖动：CPU/RAM/GPU使用率突变超过40%时需要连续2帧确认
  • 缓冲区管理：防止串口缓冲区溢出，自动清理过长数据

故障排查指南

黄色指示灯常亮（最常见问题）

原因：ESP8266超过1.5秒未成功解析数据

排查步骤：

  1. 检查PC监控程序是否运行

    # 终端应该持续输出：发送CSV: 12,55,45,10,65,30,75,125,60,15
python esp8266_pc_monitor/monitor.py

  2. 检查串口是否被占用

    • 关闭Arduino IDE、Thonny、串口调试助手等工具
    • 如果报错 PermissionError，重新拔插USB线

  3. 检查main.py是否自动运行

    • 按ESP8266的RST复位按钮
    • 或重新执行完整烧录流程（见上方"一键执行脚本"）

  4. 检查CSV数据格式

    python test_csv.py  # 测试数据格式是否正确

品红色指示灯闪烁

原因：数据解析异常（CSV格式错误或字段不匹配）

解决方法：

  • 确保PC端和ESP8266端代码版本一致（都是10字段版本）
  • 重新上传最新的 main.py

蓝色指示灯常亮

原因：ESP8266启动但main.py未运行

解决方法：

  • 按RST复位按钮
  • 重新上传boot.py和main.py
  • 检查boot.py是否正确（应为空或仅包含gc.collect()）

屏幕不亮或显示异常

排查步骤：

  1. 检查供电和背光接线（VCC、GND、BLK）
  2. 核对SPI接线与代码中的引脚定义
  3. 确认屏幕驱动型号（ST7735 / ST7789）
  4. 测试背光：直接将BLK接到3.3V，屏幕应该亮起

数据不刷新 / 显示为0或---

排查步骤：

  1. 确认HWiNFO已开启共享内存：
    • 打开HWiNFO → Settings → Shared Memory Support ✓
  2. 检查PC端输出：
    • 终端持续输出 发送CSV: ...
  3. 观察心跳指示灯：
    • 闪烁=主循环正常，不闪烁=代码卡死需重启
  4. 部分数据为0：
    • FPS和风扇需要HWiNFO检测到传感器
    • 显存温度(VRMT)只有部分高端显卡支持

上传代码失败

解决方法：

  1. 确认串口号正确（Windows设备管理器查看）
  2. 确认没有其他程序占用串口
  3. 尝试降低波特率：--baud 9600
  4. 重新烧录固件后再上传代码： 
    # 完整重新烧录
python -m esptool --port COM8 erase_flash
python -m esptool --port COM8 --baud 115200 write_flash --flash_size=detect 0 固件.bin

串口权限错误（Windows）

错误信息：PermissionError(13, '拒绝访问。')

解决方法：

  1. 关闭所有可能占用串口的程序
  2. 重新拔插USB线
  3. 在设备管理器中禁用再启用端口
  4. 重启电脑（最后手段）

调试工具

仓库包含多个调试脚本：

  • debug_serial.py - 监听115200波特率串口，查看ESP8266输出
  • debug_bootlog.py - 监听74880波特率，捕获ESP8266启动日志
  • debug_mpy_log.py - 捕获MicroPython启动信息
  • test_csv.py - 测试CSV数据格式和解析逻辑

使用示例：

# 查看ESP8266串口输出
python debug_serial.py

# 查看启动日志（连接后按RST）
python debug_bootlog.py

常见问题排查（简化版）

  • ❓ 串口打不开：确认端口号、驱动、关闭占用程序（Arduino IDE/Thonny）
  • ❓ 屏幕不亮：检查供电与背光接线、核对DC/RST/CS引脚
  • ❓ 上传后无显示：按RST重启ESP8266，运行debug_mpy_log.py查看输出
  • ❓ 启动异常重启：运行debug_bootlog.py监听74880波特率启动日志
  • ❓ 数据不刷新：确认HWiNFO开启共享内存，PC端持续输出CSV数据
  • ❓ 黄灯常亮：PC监控程序未运行或串口被占用，检查心跳是否闪烁

可选方案

esp8266_pc_monitor/esp8266_firmware/esp8266_firmware.ino 提供 Arduino 固件路线（非 MicroPython），按子目录 README 配置即可。

说明

仓库根目录中部分脚本为调试/实验用途，主流程以：

  • 设备端：esp8266_micropython/main.py
  • 电脑端：esp8266_pc_monitor/monitor.py 为准。

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