从零开始的DIY智能家居 - 基于 ESP32 的智能光照传感器

2023-11-16 09:21:28

前言

上周出差有点急，结果家里灯没关，开了整整一周的时间(Ｔ▽Ｔ)，整个人都裂开了，准备做一个能够远程控制灯的东西，让我以后出差能远程把家里灯关了。

第一步就是做这期的主题 - 智能光照传感器，因为我逛了一圈发现常见的能远程控灯的开关都只能单纯的开关灯的状态，并不知道当前灯的状态，小米智能灯泡又只能用他们自己的生态，我用不了。

于是我准备使用一个智能光照传感器来感知家里的灯有没有关。

硬件选择

板子依然用的安信可的 ESP32S ，别问，问就是便宜好用。STM完蛋去吧。

传感器用的 HB1750VI模块，这个模块使用 I2C 控制和通信（连接开发板：SDA->P21，SCL->P22）

服务器用的翼辉的 Spirit 1 边缘计算机

Spirit 1 这就是一个前后端部署在一起的服务器，然后我们手机和电脑就相当于一个远程桌面。

代码解析

获取代码

为了方便讲解逻辑，我会打乱代码的顺序可能还会进行裁剪，要是想直接拿代码跑的朋友可以直接去灵感桌面的秘密宝库获取代码，或者直接 clone：

https://gitee.com/inspiration-desktop/DEV-lib-arduino.git

下载或者 clone代码后这次用到的是这个三个文件夹：

cjson：我移植的 cjson 库，就是标准的 cjson 库，放到 arduino 安装目录下的 libraries 文件夹里，百度一下 cjson 的函数使用就行了。

libsddc：是我移植自官方的SDDC库和自己写的 SDK，也是放入 libraries 文件夹里就行。里面是 SDDC 协议的处理函数，我们不用管。

demo 文件夹里面就是我们各种传感器的 demo 代码了：

红圈的 MLX90614_sddc_demo 文件夹里面就是我们代码，点进去就能看见 MLX90614_sddc_sdk_demo.ino 文件，双击文件会自动启动 arduino-IDE 打开代码。在工具 -> 端口选择对应的 COM 口然后点击上传就可以把代码烧录到板子里：

具体 arduino 使用教程可以看我之前的文章 arduino开发指导和手把手带你 arduino 开发：基于ESP32S 的第一个应用-红外测温枪（带引脚图）

设备控制命令：

通过 Spirit 1 的应用程序或者嗅探器向传感器设备发送的命令：

{
  "method": "get",        // 这个命令可以从传感器主动获取一个光照强度数据
  "obj": ["LUX"]
}

设备和协议初始化流程：

基于官方 demo 写的不需要做什么修改，主要是设备初始化，管脚配置，和协议初始化部分。

/*
 * 初始化传感器
 */
void sensor_init()
{
    // 创建传感器任务，周期性获取光照传感器的数据并发送给 EdgerOS
    xTaskCreate(periodic_sensor_task, "periodic_sensor_task", ESP_TASK_STACK_SIZE, NULL, ESP_TASK_PRIO, NULL);
}

void setup() {
    byte mac[6];
    Serial.begin(115200);
    Serial.setDebugOutput(true);
    Serial.println();

    // 初始化传感器
    sensor_init();

    // 清除一下按键状态机的状态
    button.reset();
  
    // 创建按键扫描线程，长按 IO0 按键，松开后 ESP32 将会进入 SmartConfig 模式
    sddc_printf("长按按键进入 Smartconfig...\n");
    button.attachLongPressStop(esp_io0_key_task);
    xTaskCreate(esp_tick_task, "button_tick", ESP_TASK_STACK_SIZE, NULL, ESP_TASK_PRIO, NULL);
    
    // 启动 WiFi 并且连接网络
    WiFi.begin(ssid, password);
    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) 
    {
        delay(500);
        Serial.print(".");
    }
  
    // 获取并打印 IP 地址
    Serial.println("");
    Serial.println("WiFi connected");
    Serial.print("'ip :");
    Serial.print(WiFi.localIP());
    Serial.println("' to connect"); 
  
    // sddc协议初始化
    sddc_lib_main(&sys_cfg);

    // 获取并打印网卡 mac 地址
    WiFi.macAddress(mac);
    sddc_printf("MAC addr: %02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\n",
              mac[5], mac[4], mac[3], mac[2], mac[1], mac[0]);
    // 使用网卡 mac 地址设置设备唯一标识 UID
    sddc_set_uid(G_sddc, mac);
}

void loop() {
    // 运行 SDDC 协议循环
    while (1) 
    {
        sddc_printf("SDDC running...\n");
        sddc_run(G_sddc);
        sddc_printf("SDDC quit!\n");
    }

    // 销毁 SDDC 协议
    sddc_destroy(G_sddc);
}

配置设备信息

这部分代码可以配置 WiFi 名字和 WiFi 密码，要使用的引脚，并且配置设备在 Spirit 1 上显示的信息：


#define ADDR 0b0100011

#define SDDC_CFG_PORT             680U             // SDDC 协议使用的端口号
#define PIN_INPUT 0                                // 选择 IO0 进行控制
#define ESP_TASK_STACK_SIZE   4096
#define ESP_TASK_PRIO         25

static const char* ssid = "EOS-000045";            // WiFi 名
static const char* password = "1234567890";        // WiFi 密码

OneButton button(PIN_INPUT, true);

/*
 *  当前设备的信息定义
 */
DEV_INFO    dev_info = {
            .name     = "光照传感器",
            .type     = "sensor",
            .excl     = SDDC_FALSE,
            .desc     = "ESP-32S",
            .model    = "1",
            .vendor   = "灵感桌面",
};

/*
 *   系统注册对象汇聚
 */
SDDC_CONFIG_INFO sys_cfg = {
        .token             = "1234567890",            // 设备密码
        .devinfo           = &dev_info,               
        .io_dev_reg        = io_dev,
        .io_dev_reg_num    = ARRAY_SIZE(io_dev),
        .num_dev_reg       = num_dev,
        .num_dev_reg_num   = ARRAY_SIZE(num_dev),
        .state_get_reg     = dev_state_get_reg,
        .state_get_reg_num = ARRAY_SIZE(dev_state_get_reg),
        .dis_dev_reg       = dis_dev,
        .dis_dev_num       = ARRAY_SIZE(dis_dev),
};

回调函数注册

这是收到命令后回调函数注册的位置，在这里注册的函数才能被 SDK 正确的调用，执行正确的动作。

具体 SDK 的解析可以参考同人逼死官方系列！基于sddc 协议的SDK框架 sddc_sdk_lib 解析和同人逼死官方系列！从 DDC 嗅探器到 sddc_sdk_lib 的数据解析

/* 
 *  数字量设备对象函数与处理方法注册
 */
NUM_DEV_REGINFO num_dev[] = {

};

/*
 *  显示设备对象函数与处理方法注册
 */
DIS_DEV_REGINFO dis_dev[] = {

};

/*
 * IO设备对象设置函数与处理方法注册
 */
IO_DEV_REGINFO io_dev[] = {

};

/*
 *  系统对象状态获取注册
 */
DEV_STATE_GET  dev_state_get_reg[] = {
        {"LUX",   DEV_NUM_TYPE,  single_get_sensor},
};

数据获取与发送流程

这里是我们自己编写的处理流程，可以根据你的需求自己更改，收到 set 或者 get 后根据前面的注册的函数，进入对应的处理函数。
设备会检测传感器输出，然后根据设置的上报间隔定时上报水浊度数据，还可以主动发送 get 命令主动查询传感器当前数据：

static int esp_sensor_task()
{  
    int val = 0;
    // 获取光照数据
    Wire.beginTransmission(ADDR);
    Wire.write(0b00000111);
    Wire.endTransmission();
 
    Wire.beginTransmission(ADDR);
    Wire.write(0b00100000);
    Wire.endTransmission();
    // typical read delay 120ms
    delay(120);
    Wire.requestFrom(ADDR, 2); // 2byte every time
    for (val = 0; Wire.available() >= 1; ) 
    {
      	char c = Wire.read();
      	val = (val << 8) + (c & 0xFF);
    }
    val = val / 1.2;    

    return val;
}
/* 
 *  单次获取数据
 */
sddc_bool_t single_get_sensor(char *objvalue, int value_len)
{
    int value = esp_sensor_task();
    snprintf(objvalue, value_len, "%d", value);
    return SDDC_TRUE;
}

代码写完之后烧录进去就完事了，和之前完全一样，点一下保存，然后上传OK，具体可以看之前的文档，我就懒得再写一遍啦 (/ω＼)

总结

智能光照传感器完成！现在能通过感知光照感知白天，黑夜，是否开关灯了！之后准备买一个随意贴来改造，让我出差也能远程关灯关设备！

本文仅个人学习使用，如有错误，欢迎指正， ( ੭ ˙ᗜ˙ )੭谢谢老板！

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