OpenTrailPaper: велокомпьютер с экраном на электронных чернилах из отладочной платы LILYGO

OpenTrailPaper — открытый самодельный велокомпьютер с экраном на электронных чернилах. Проект состоит из прошивки для отладочного набора T5 E-Paper S3 Pro на базе ESP32-S3 и приложений-компаньонов для Android и iOS, отвечающих за карты, маршруты и настройки.

Устройство показывает данные о поездке и офлайновые карты, следует стандартным маршрутам в формате GPX, записывает файлы FIT (формат, применяемый в устройствах Garmin) и подключается по Bluetooth к датчикам пульса, мощности и каденса. Поддержка ANT/ANT+ заявлена как ближайшая перспектива.

Прежде чем перейти к деталям проекта, стоит взглянуть на характеристики самой платы LILYGO T5 E-Paper S3 Pro:

Схема выводов LILYGO T5 E-Paper S3 Pro

• Беспроводной модуль ESP32-S3-WROOM-1
  • Система на кристалле — двухъядерный микроконтроллер ESP32-S3N16R8 на ядрах Tensilica LX7 с частотой до 240 МГц
    • Wi-Fi 4 в диапазоне 2,4 ГГц и Bluetooth 5.0 LE
    • Память — 8 МБ PSRAM
    • Хранилище — 16 МБ флеш-памяти SPI
  • Антенна на печатной плате
• Хранилище — слот для карты microSD
• Дисплей — 4,7-дюймовый экран E-Paper с разрешением 960×540, 16 градациями серого, ёмкостным сенсором GT911 и контроллером ED047TC1
• Беспроводные интерфейсы
  • Wi-Fi 4 в диапазоне 2,4 ГГц и Bluetooth 5.0 LE (от ESP32-S3)
  • Модуль LoRa (SX1262) с поддержкой диапазонов 433, 868 и 915 МГц
  • Спутниковая навигация — модуль u-blox MIA-M10Q или Quectel L76K, определяется прошивкой автоматически
• USB — порт Type-C для питания и программирования
• Расширение — четырёхконтактный разъём Qwiic
• Прочее
  • Кнопки питания, сброса, загрузки и пользовательская (IO48)
  • Часы реального времени PCF8563
• Питание
  • 5 В через порт USB Type-C
  • Аккумулятор 3,7 В на 1500 мА·ч — менее восьми часов на заряде с прошивкой OpenTrailPaper при выключенной подсветке (возможна дальнейшая оптимизация)
  • Контроллер заряда BQ25896 и монитор заряда BQ27220
• Габариты — 129 × 69 × 11 мм

Плата поставляется либо с заводской прошивкой производителя, либо с MeshCore для автономной связи и обмена координатами вне сетей. Если вы всё равно собираетесь прошить OpenTrailPaper, разумнее брать вариант с фирменной прошивкой — так удастся сэкономить несколько долларов. Дополнительные технические сведения и примеры кода для низкоуровневой работы с аппаратной частью опубликованы на GitHub.

Теперь непосредственно о самом проекте. В его репозитории на GitHub лежат исходный код прошивки для ESP32-S3 на базе фреймворка ESP-IDF, приложения-компаньоны для Android и iOS, а также инструменты для создания совместимых карт — из приложения на смартфоне, Python-скриптом в терминале или JavaScript-кодом прямо в браузере. Всё это разрабатывалось с использованием Anthropic Claude в роли помощника, но под человеческим контролем, и проект вполне работоспособен — хотя ряд оговорок пока имеется.

Генерация карты в браузере (слева) и отрисовка на экране E Ink (справа)

Проще всего начать со страницы настройки в браузере с поддержкой Web Serial API: там пошагово описан процесс прошивки по USB и сборки офлайновых тайлов карты, сохраняемых на карту microSD.

Приложение-компаньон умеет планировать и передавать маршруты, собирать офлайновые карты, забирать записанные поездки, менять настройки и устанавливать обновления прошивки по Bluetooth. Важно, что во время самой поездки телефон велокомпьютеру не нужен вовсе.

Приложение-компаньон OpenTrailPaper доступно для Android (закрытая бета через Discord) и iOS

Разделение функций получается таким: велокомпьютер работает во время поездки, смартфон — до и после неё.

Самодельный велокомпьютер на электронных чернилах в сравнении с велокомпьютером Garmin Edge

Главная причина, по которой велокомпьютер делают именно на электронных чернилах, — читаемость данных и карты на улице. Типичная альтернатива — закрепить на руле смартфон с офлайновыми картами, но на солнце экран телефона превращается в зеркало, и разобрать что-либо удаётся, только найдя тень. Экран E Ink работает ровно наоборот: чем ярче свет, тем лучше читается изображение.

Чтобы повторить проект, понадобится приобрести LILYGO T5 E-Paper S3 Pro за 90 долларов на Amazon или 103 доллара на AliExpress, а также придумать крепление к велосипеду — обычный держатель для смартфона, скорее всего, подойдёт. Учитывайте и несколько ограничений:

• Плата T5 S3 Pro не имеет влагозащиты, так что от дождя её придётся защищать, например обычным зип-пакетом.
• Нет датчика давления: набор высоты вычисляется по данным о рельефе из тайлов карты.
• Спутниковый приём можно улучшить — многодиапазонный модуль ловил бы быстрее и увереннее держал бы фиксацию в сложных условиях.
• Нет магнитометра: карта ориентируется только по направлению движения, поэтому на остановке эта функция не работает.
• Мелкие неудобные аппаратные кнопки и сенсорная панель могут плохо работать в зимних перчатках и под дождём.