【电子DIY设计】懒人创建智能家居之二——智能控制节点创建和连接

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发表于 2023-12-27 11:15:53

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懒人创建智能家居之二——智能控制节点创建和连接

1 概述
在完成基本Home Assistant 操作系统并创建路由服务器之后，就可以添加智能控制节点了。在这个Home Assistant 操作系统的控制面板中，已经有很多定制的工具了。这里需要添加并使用ESPhome插件ESPHome,这样才能够添加所述定制的开发板和节点，这里使用的是ESP32C3和Rasperberry Pico W。并同时连接温度湿度传感器ADH20和照度传感器，以及控制LED照度。

2 所需硬件
2.1 ESP32C3模块
2.2 Rasperberry Pico W
2.3 温度湿度传感器ADH20和照度传感器，以及LED。

3 开始搞一下
3.1 首先进入控制台的ESPHome，可以见到已经创建的节点ESP32C3

点击edit进入yaml编辑界面

这个界面是一个文本编辑器，描述了这个节点是在ESPhome插件下的，使用arduino创建并下载代码的esp32开发板，并且定义了无线连接的ssid接入点和密码，便于无线连接

esphome:

platformio_options:

board_build.flash_mode: dio

esp32:

board: seeed_xiao_esp32c3

variant: esp32c3

framework:

type: arduino

platform_version: 5.4.0

logger:

hardware_uart: UART0

api:

ota:

wifi:

ssid: "UMASS fried chicken"

password: "Zacharyloveschicken"

# Enable fallback hotspot (captive portal) in case wifi connection fails

ap:

ssid: "Xiao-Esp32C3 Fallback Hotspot"

password: "MoLTqZUvHwWI"

复制代码

3.2 开始安装
然后点击INSTALL安装，确实，就是在这里，用这个文本就算完成编程了。随后立刻跳出了这个硬件的选择，可以看出都是ESP系列的各种模块，以及PICO W.

接着把开发板模块连接在树莓派上，选择设备，就跳出了连接的串口，

选择这个串口，就开始如下显示，编译安装了。具体其中的魔法，在后面详述。

同时这里还提供了另一种安装方式，就是通过网页安装用esphome网页GUI，进入这个选项，这个是在后台自己独自跑圈，形成可下载的bin文件，

然后进入如下esphome gui直接上传并安装到连接到串口的开发板

下载安装成功后继续撒花。

这个过程其实还有另一个用处，就是用命令行创建并生成独立的bin文件，自行下载。
具体的这个操作所执行的过程就如下

如果一切顺利，就可以继续启动这个节点的运行，随后继续在这个页面显示log的过程。

这样这个节点就创建成功并成功运行了。现在可以安全关闭这个页面，进入原先的页面，看起来没没啥变换啊。

貌似没变化，但是注意这个右上角的字符已经显示时online了，这个节点已经被识别并上线了。
3.3 添加节点到控制台面板
回到主页，就可以看到已经发现了新的esphome节点的esp32

添加配置这个已经发现的设备

选择安装的位置，是在哪个房间

确认后，就可以成功添加到控制面板。

3.4 添加传感器节点
这个节点添加后，就需要安装对于传感器的采集，对于风机，照明等的控制。按照前面的连接方法连接传感器并修改前面提到的yaml文件，添加下述i2c和adc定义

captive_portal:

i2c:

sda: GPIO6

scl: GPIO7

scan: True

id: bus_0x38

sensor:

- platform: aht10

temperature:

humidity:

update_interval: 60s

- platform: adc

pin: GPIO2

update_interval: 6s

复制代码

上面的定义了节点的性质和位置，其中对于引脚的访问。重复上面的过程，再次编译并安装

成功下载

随后按照功能加节点的传感器读数

这里找到了照度传感器的读数，现在显示0.61V，这个添加到控制面板的控制台如下，这时是在暗处，只有0.08V，每隔6秒采样一下。

4 面向文本的低代码开发解密
4.1 采用pico w为例，先如前述在esphome中添加设备，并安装下载yaml

这样就在esphome中注册成功了
4.2 其实，上述的过程就是一个创建工程并安装的过程。那么具体可以在计算机的命令行来实现
首先使用

pip install esphome

来安装开发工具，随后补充安装缺失的插件，这里platformio因为版本不兼容，需要卸载原有包并新安装

然后选择

esphome picow.yaml compile

执行编译，成功后如下

编译成功的是一个uf2格式的文件

成功以后把这个文件安装到pico w就可以自行启动了。不用再重复上面的过程。并且同样可以添加接点，设计功能。
4.3 解密时间
这个HomeAssistant操作系统中esphome的使用方法，是首先把yaml文件转换成了一个arduino程序。

// Auto generated code by esphome

// ========== AUTO GENERATED INCLUDE BLOCK BEGIN ===========

#include "esphome.h"

using namespace esphome;

using std::isnan;

using std::min;

using std::max;

using namespace light;

wifi::WiFiComponent *wifi_wificomponent;

mdns::MDNSComponent *mdns_mdnscomponent;

StartupTrigger *startuptrigger;

Automation<> *automation;

using namespace output;

gpio::GPIOBinaryOutput *LED;

rp2040::RP2040GPIOPin *rp2040_rp2040gpiopin;

rp2040_pwm::RP2040PWM *led;

rp2040::RP2040GPIOPin *rp2040_rp2040gpiopin_2;

interval::IntervalTrigger *interval_intervaltrigger;

Automation<> *automation_2;

output::TurnOnAction<> *output_turnonaction;

DelayAction<> *delayaction;

output::TurnOffAction<> *output_turnoffaction;

monochromatic::MonochromaticLightOutput *monochromatic_monochromaticlightoutput;

light::LightState *pulsating_led;

light::PulseLightEffect *light_pulselighteffect;

light::LightControlAction<> *light_lightcontrolaction;

#define yield() esphome::yield()

#define millis() esphome::millis()

#define micros() esphome::micros()

#define delay(x) esphome::delay(x)

#define delayMicroseconds(x) esphome::delayMicroseconds(x)

// ========== AUTO GENERATED INCLUDE BLOCK END ==========="

void setup() {

// ========== AUTO GENERATED CODE BEGIN ===========

// rp2040:

// board: rpipicow

// framework:

// platform_version: https:github.com/maxgerhardt/platform-raspberrypi.git

rp2040::setup_preferences();

// esphome:

// name: rpi-pico

// friendly_name: Raspberry Pi Pico W

// on_boot:

// - then:

// - light.turn_on:

// id: pulsating_led

// effect: Slow pulse

// state: true

// type_id: light_lightcontrolaction

// automation_id: automation

// trigger_id: startuptrigger

// priority: 600.0

// build_path: build/rpi-pico

// area: ''

// platformio_options: {}

// includes: []

// libraries: []

// name_add_mac_suffix: false

// min_version: 2023.12.3

App.pre_setup("rpi-pico", "Raspberry Pi Pico W", "", "", __DATE__ ", " __TIME__, false);

// light:

// wifi:

// ap:

wifi_wificomponent = new wifi::WiFiComponent();

wifi_wificomponent->set_use_address("rpi-pico.local");

{

wifi::WiFiAP wifi_wifiap_2 = wifi::WiFiAP();

wifi_wifiap_2.set_ssid("TP-LINK_2.4GHz_FFF1EC");

wifi_wifiap_2.set_password("13810963660");

wifi_wifiap_2.set_priority(0.0f);

wifi_wificomponent->add_sta(wifi_wifiap_2);

}

{

wifi::WiFiAP wifi_wifiap = wifi::WiFiAP();

wifi_wifiap.set_ssid("PICOW Fallback Hotspot");

wifi_wifiap.set_password("Checwifi0617");

wifi_wificomponent->set_ap(wifi_wifiap);

}

wifi_wificomponent->set_ap_timeout(60000);

wifi_wificomponent->set_reboot_timeout(900000);

wifi_wificomponent->set_power_save_mode(wifi::WIFI_POWER_SAVE_LIGHT);

wifi_wificomponent->set_fast_connect(false);

wifi_wificomponent->set_passive_scan(false);

wifi_wificomponent->set_enable_on_boot(true);

wifi_wificomponent->set_component_source("wifi");

App.register_component(wifi_wificomponent);

// mdns:

// id: mdns_mdnscomponent

// disabled: false

// services: []

mdns_mdnscomponent = new mdns::MDNSComponent();

mdns_mdnscomponent->set_component_source("mdns");

App.register_component(mdns_mdnscomponent);

startuptrigger = new StartupTrigger(600.0f);

startuptrigger->set_component_source("esphome.coroutine");

App.register_component(startuptrigger);

automation = new Automation<>(startuptrigger);

// output:

// output.gpio:

// platform: gpio

// pin:

// number: 25

// mode:

// output: true

// input: false

// open_drain: false

// pullup: false

// pulldown: false

// analog: false

// id: rp2040_rp2040gpiopin

// inverted: false

// id: LED

LED = new gpio::GPIOBinaryOutput();

LED->set_component_source("gpio.output");

App.register_component(LED);

rp2040_rp2040gpiopin = new rp2040::RP2040GPIOPin();

rp2040_rp2040gpiopin->set_pin(25);

rp2040_rp2040gpiopin->set_inverted(false);

rp2040_rp2040gpiopin->set_flags(gpio::Flags::FLAG_OUTPUT);

LED->set_pin(rp2040_rp2040gpiopin);

// output.rp2040_pwm:

// platform: rp2040_pwm

// pin:

// number: 15

// mode:

// output: true

// input: false

// open_drain: false

// pullup: false

// pulldown: false

// analog: false

// id: rp2040_rp2040gpiopin_2

// inverted: false

// id: led

// zero_means_zero: false

// frequency: 1000.0

led = new rp2040_pwm::RP2040PWM();

led->set_component_source("rp2040_pwm.output");

App.register_component(led);

led->set_zero_means_zero(false);

rp2040_rp2040gpiopin_2 = new rp2040::RP2040GPIOPin();

rp2040_rp2040gpiopin_2->set_pin(15);

rp2040_rp2040gpiopin_2->set_inverted(false);

rp2040_rp2040gpiopin_2->set_flags(gpio::Flags::FLAG_OUTPUT);

led->set_pin(rp2040_rp2040gpiopin_2);

led->set_frequency(1000.0f);

// interval:

// - interval: 500ms

// then:

// - output.turn_on:

// id: LED

// type_id: output_turnonaction

// - delay: 250ms

// type_id: delayaction

// - output.turn_off:

// id: LED

// type_id: output_turnoffaction

// trigger_id: trigger

// automation_id: automation_2

// id: interval_intervaltrigger

// startup_delay: 0s

interval_intervaltrigger = new interval::IntervalTrigger();

interval_intervaltrigger->set_component_source("interval");

App.register_component(interval_intervaltrigger);

automation_2 = new Automation<>(interval_intervaltrigger);

output_turnonaction = new output::TurnOnAction<>(LED);

delayaction = new DelayAction<>();

delayaction->set_component_source("interval");

App.register_component(delayaction);

delayaction->set_delay(250);

output_turnoffaction = new output::TurnOffAction<>(LED);

automation_2->add_actions({output_turnonaction, delayaction, output_turnoffaction});

interval_intervaltrigger->set_update_interval(500);

interval_intervaltrigger->set_startup_delay(0);

// light.monochromatic:

// platform: monochromatic

// output: led

// id: pulsating_led

// effects:

// - pulse:

// name: Slow pulse

// transition_length: 2s

// update_interval: 2s

// min_brightness: 0.0

// max_brightness: 1.0

// type_id: light_pulselighteffect

// disabled_by_default: false

// restore_mode: ALWAYS_OFF

// gamma_correct: 2.8

// default_transition_length: 1s

// flash_transition_length: 0s

// output_id: monochromatic_monochromaticlightoutput

// name: pulsating_led

// internal: true

monochromatic_monochromaticlightoutput = new monochromatic::MonochromaticLightOutput();

pulsating_led = new light::LightState(monochromatic_monochromaticlightoutput);

App.register_light(pulsating_led);

pulsating_led->set_component_source("light");

App.register_component(pulsating_led);

pulsating_led->set_name("pulsating_led");

pulsating_led->set_object_id("pulsating_led");

pulsating_led->set_disabled_by_default(false);

pulsating_led->set_internal(true);

pulsating_led->set_restore_mode(light::LIGHT_ALWAYS_OFF);

pulsating_led->set_default_transition_length(1000);

pulsating_led->set_flash_transition_length(0);

pulsating_led->set_gamma_correct(2.8f);

light_pulselighteffect = new light::PulseLightEffect("Slow pulse");

light_pulselighteffect->set_transition_on_length(2000);

light_pulselighteffect->set_transition_off_length(2000);

light_pulselighteffect->set_update_interval(2000);

light_pulselighteffect->set_min_max_brightness(0.0f, 1.0f);

pulsating_led->add_effects({light_pulselighteffect});

monochromatic_monochromaticlightoutput->set_output(led);

// network:

// enable_ipv6: false

light_lightcontrolaction = new light::LightControlAction<>(pulsating_led);

light_lightcontrolaction->set_state(true);

light_lightcontrolaction->set_effect("Slow pulse");

automation->add_actions({light_lightcontrolaction});

// =========== AUTO GENERATED CODE END ============

App.setup();

}

void loop() {

App.loop();

}

复制代码

仔细研究，虽然代码长，但仍然是包括初始化部分
setup()
以及

void loop() {

App.loop();

}

复制代码

这样的标准循环过程。第一行导入的头文件

#include "esphome.h"

复制代码

就一步把代码带入了esphome的开发环境，后面的编译完全借用了arduino的开发工具，整个这个都是开源代码，提供开发者更多的选择空间。并且具备工业化生产的条件，因为ESP32是一个开发者的大众情人，因为性价比好广泛采用，这样的玩法，可以让独立开发者直接接入home assistant的开发生态，提供良好的接入和访问环境。

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