ESP32 电子吧唧：把桌宠、小游戏和 AI 语音塞进 1.85 英寸圆屏

手里有一块 Waveshare ESP32-S3-Touch-LCD-1.85B：1.85 英寸、360×360 的圆屏，带触摸、六轴传感器、麦克风和扬声器接口。它看起来像一块智能手表，但比手表更适合做一件没用的东西——一只可以随身带着的电子吧唧。

于是就有了 CLAWD PET：开机是一个可以拖转的应用圆环，里面有养成、相册、音乐、惯性摆钟、小游戏和设置；同一只像素宠物会跟着你吃饭、换装、进化，也能在小智语音里用同一个形象说话。源码在 yahoofunny/esp32-badge，项目主页在 Projects 文件夹。

一块圆屏，和它周围的一圈硬件

先看规格。这块板子的核心不是屏幕，而是它把常用外设几乎都塞进了一张名片大小的 PCB：

这块板子最反直觉的一点，是只剩 3 个空闲 GPIO（7、8、18），其余引脚已经被屏幕、触摸、音频、SD 卡和闪存/PSRAM 总线占满。想加东西，基本只能走引出的 I²C。知道这件事之后，很多“再加一个按键/传感器”的想法会自然消失，设计也会更克制。

两个固件，共用一只宠物

设备原厂就是双固件布局：factory 里是主应用，ota_0 里是一套完整的小智语音系统，不是空的 OTA 槽。这个项目没有推翻它，而是把 Arduino 启动器放进 factory，把改过界面的小智语音宠物放进 ota_0，沿用设备已有的分区表：

factory   0x020000  6.88MB   Arduino 启动器 + 小游戏 + 相册
ota_0     0x6C0000  4.00MB   ESP-IDF 小智语音宠物
assets    0xAC0000  4.00MB   共享资源

启动器里点开 CLAWD PET，如果检测到语音固件，就写 otadata 并重启切到 ota_0；语音固件里长按 BOOT，再把 factory 设回启动分区。整个过程在设备上完成，不需要电脑，也不需要断电。

这套布局的代价是：不能用通用的整片烧录流程。idf.py flash 自动生成的参数指向 factory，还会顺带写引导程序和分区表；一旦覆盖 ota_0，语音助手就没了，切换逻辑会陷入循环。项目里的 deploy_game.sh 只写 factory 应用，install_voice_pet.py 只写 ota_0，两个工具都刻意绕开了“一把梭”的烧录方式。

启动器没有用 LVGL

大部分 ESP32 圆屏项目会直接上 LVGL。这个项目的启动器反而不：它把一帧 RGB565 直接画进 PSRAM 里的帧缓冲，再切成 DMA 条带送给 ST77916。每个应用实现同一个 Game 接口，文字、精灵、圆环和图标都用项目自己的绘制原语。

这样做的好处是完全掌控每一帧：主页圆环的缓动、图标的呼吸环、游戏的场地和粒子的顺序，都在一个确定的绘制流程里；坏处是轮子得自己造，圆环描边、文字渲染和精灵旋转都要写。项目里甚至有一个把纯色图转成 2bpp 索引 C 头文件的脚本，还有一个把 24 个 GIF 原样嵌进 flash 的构建脚本——因为在这个内存尺度上，一张 RGBA 图片就是奢侈品。

独立的小智语音固件则使用它自己的 LVGL 图片适配器。两套渲染路径并存，互不打扰；也正因为它们不是一个东西，性能数据不能互相套用。

养一只住得进圆屏的宠物

CLAWD PET 不是“一个会动的图标”。它有一套完整的小状态机：

• 同一只宠物：蛋、七种成长形态、喂食、抚摸、拖动、休息和清洁；对话时保留形态与配饰，显示表情和中文字幕。
• 20 种像素配饰：花朵、安全帽、耳机、巫师帽等叠加在原身体上，体型和比例保持一致；衣柜支持预览、取消和保存。
• 轻量但完整：饥饿、能量、心情、清洁、健康五项需求，加上成长值和图鉴收集；旧存档会迁移，不会因为加字段就从头养。

配饰是“画”上去的，不是换一张更大的图。这样做省内存，也让每一件配饰都能和任何形态组合，而不是给每种形态各画一套。

小游戏、相册、音乐和一块会晃的怀表

GAMES 是一个独立的第二层圆环，里面住着四个小游戏：

• SNAKE：15×15 网格，按蛇头相对位置点击转向，带转向队列、暂停和本次开机最高分。
• BRICKS：20 块砖、三条命，左右半屏点击立即移动，按住超过约 180ms 连续移动。
• CLAWD ROLL / CLAWD TAP：一个用六轴倾斜控制滚动，一个是点击反应游戏。

PHOTOS 里内置了 24 个 Clawd 原始动图，也能读 SD 卡照片。左右滑动或点击两侧翻页，底部显示页码；长按约 650ms 在“全屏裁切”和“完整显示”之间切换。MUSIC 支持 MP3、WAV、M4A/AAC、FLAC、OGG，控制包括上一首/下一首、暂停、进度和音量；实测过一首 24 位 / 48kHz / 双声道的 FLAC，I²S 输出约 48,000 帧/秒、写入错误为 0。

HYPNO 是一块用 QMI8658 驱动的金色怀表：设备左右晃动，摆锤跟着摆；停手后逐渐衰减；点击暂停，底部的减号、加号切换三档灵敏度。

不拔卡，用网页传歌

设置里打开独立热点，手机会看到一个 BADGE-xxxx Wi-Fi；连上后浏览器打开 192.168.4.1，就能批量上传音乐和照片。网页会把静态 JPG/PNG/WebP 转成最长边 1280 的 JPG，GIF 原样保留动画；音乐不重新压缩，单首上限 512MiB。上传由独立 HTTP 任务分块写卡，界面还能继续操作。

性能：从 16.6 fps 到 27 fps

主页最早在实机上只有 16.6 fps。奇怪的是，绘制本身只占约 14.4ms，真正的大头是送屏：整屏 360 行、每条 DMA 传 8 行、共 45 批，一批传完才能复用缓冲，合计约 45ms。

优化分两步：

1. 少算一点：主页的椭圆轨道坐标只初始化一次，每帧图标位置在排序和绘制之间复用；圆环描边只扫描两侧窄边，像素判定不变。绘制从约 14.42ms 降到 12.65ms。
2. 少传几次：把内部 DMA 缓冲从 8 行加到 32 行，整屏从 45 批降到 12 批；后来又推到总线允许的 40 行，降到 9 批。送屏从约 45ms 降到约 23ms。

在同一块设备、同一套测试固件、相同转动轨迹下，主页从 16.55 fps 升到 27.03 fps，GAMES 文件夹从 16.68 fps 升到 27.74 fps。正常主循环另测约 8 秒，主页约 26.94 fps，GAMES 约 27.54 fps。

这里有个容易吹过头的地方：主机上绘制耗时节省了约 45%，但设备整体 FPS 的提升主要来自送屏批次减少。只改绘制时，主页只有约 16.95 fps。不要把主机 CPU 的收益直接写成实机收益。

后来又加了一条：主页静止时只有选中图标外那圈呼吸环在动，于是按时间把整屏刷新限到约 15 Hz；拖拽、倾斜转动和缓动未收敛时仍全速出帧。实测静止时的送屏量降到原来的约 1/2.4。

相册则是另一个瓶颈。SD 卡里一千两百万像素的照片，每切一张都要重新解码，耗时 427~625ms，滑动就是半秒白屏。现在用 PSRAM 里的三帧缓存（上一张/当前/下一张，各 259KB）把切图变成 memcpy：实测切到下一张只要 12ms。这里面修了两个真 bug：

• 换图时只旋转槽位标号、不搬 777KB 像素，结果三个槽位开始描述别人的像素，缓存会交出错误的那张图。现在指针和标号一起旋转，并用“缓存命中也报和解码相同的校验和”验证 28 张全部一致。
• 预解码把图拷回帧缓冲时，如果用户刚好滑走，会盖掉新图。现在加了代数守卫：期间发生过切换就放弃恢复，重画当前图。

预解码本身仍占用主循环 440~640ms，属于“用户正在看当前图”的空闲期；跟手滑动过渡还没做。

电池：百分比会骗人

BQ27220 的默认满电容量是 3000mAh，但这台设备实际装的是 500mAh / 1.85Wh 的电池。项目用串口命令 C500 备份原参数后，只改电量计 RAM 里的满电容量和设计容量，读回校验并重新估算；配置成功会写进 NVS，启动器发现电量计回到默认值时恢复。整个过程不烧 OTP，不改充电芯片、电流校准或电池保护参数。

更麻烦的是充电状态。仅插线、或界面显示 100%，都不能证明正在充电；充电宝和普通充电器也不会发送 USB 主机数据包。所以 SETTINGS → POWER 分开显示 USB CONNECTED、CHARGING、DISCHARGING、FULL 和实际电流。重插电脑 USB 后，电量计曾持续报告 0mA；固件现在只在“电脑连接、读数有效、零电流、SLEEP 标志持续 2 秒”时尝试一次最多 4 秒的降负载恢复，屏幕可能短暂熄灭，随后回到原页面。实机恢复后读数为约 +155mA，状态显示 CHARGING。

踩过的坑，比功能更值得记

• 空闲 GPIO 只有 3 个。7、8、18，其余全被板载外设和总线占用；扩展优先走 I²C。
• 两套 LVGL 版本。Arduino 示例附 LVGL 8.4.0，ESP-IDF 和原厂系统用 9.5.0，lv_scr_act() 和 lv_screen_active() 不兼容。复用示例前先确认版本。
• 恢复原厂备份时不要让 esptool 改写镜像头。原厂引导程序头标记为 DIO，运行时才升到 QIO；强行指定 --flash_mode qio 会让设备反复看门狗重启。恢复时用 --flash_mode keep --flash_size keep --flash_freq keep。
• USB 原生 CDC。这块板没有 USB 转 UART 桥接芯片，启用 CDCOnBoot=cdc 才能在 USB 上看到 Serial；串口监视器要启用 DTR、保持 RTS 无效。
• Git Bash 调 ESP-IDF。cmd.exe /c 会被 MSYS 改写路径，要写 cmd.exe //c；MSYSTEM 变量会让 install.bat 报错，项目脚本会先清掉它。

自己做一块

项目采用 AGPL-3.0，Clawd 美术素材来自另一个 AGPL-3.0 项目，第三方材料和条款都在 NOTICE.md 里。仓库不包含上游 SDK、闪存备份和编译产物，需要按 README 自己准备 Arduino / ESP-IDF 环境。

动手前先完整备份 16MB 闪存。 这块板子的原厂系统、分区表和语音固件，比一块空白开发板值得保护得多。启动器用：

PARTITION_SCHEME=custom ./tools/build.sh compile system
./tools/deploy_game.sh system COM3

语音宠物用 PowerShell 的 ESP-IDF 流程；详细步骤、分区说明和验证命令都在 仓库 README 里。

设备端界面图由项目共享的 C++ 绘制代码生成，不是用手机拍屏幕；相册那张是设备 framebuffer 的读回，手机传歌页是浏览器截图。实机已经验证主页拖转、桌宠互动、语音联网对话、相册显示和小游戏操作；续航长测和更广泛的媒体兼容性还在继续。