项目介绍
本项目是Funpack第五期板卡三的任务1实现.
任务目标是让UNO R4 Wi-Fi通过网络连接到智能云端, 并模拟成一个可以控制的灯, 通过远程控制调整自带的LED矩阵点亮范围.
实现思路
将UNO R4作为灯装置接入IOT平台, 随后在IOT平台上下发命令来操作UNO R4, 调整这个"灯"的亮度.
这里我选择的是可以部署在内网环境下的Home Assistant.
UNO R4通过MQTT服务器与Home Assistant进行通信. MQTT服务器选择EMQX开源版.
服务器部署
本项目需要有一台服务器,并且在服务器上部署Home Assistant和EMQX两个服务.
本节简单介绍下两个服务的部署方式.
Home Assistant
在Home Assistant官网上有较为详细的多种安装方式介绍.这里我选择的是使用Docker进行安装,可以忽略很多具体环境差异,只需要输入命令便可将Home Assistant跑起来.
具体介绍位于Install Home Assistant Container
docker run -d \
--name homeassistant \
--privileged \
--restart=unless-stopped \
-e TZ=MY_TIME_ZONE \
-v /PATH_TO_YOUR_CONFIG:/config \
-v /run/dbus:/run/dbus:ro \
--network=host \
ghcr.io/home-assistant/home-assistant:stable
命令执行完毕,打开使用服务器IP配合默认端口号8123->[http://<host>:8123](http://0.0.0.0:8123)即可进入主面板.
EMQX
EMQX同样可以使用Docker进行安装部署, 页面通过 Docker 运行 EMQX详细介绍了所需的命令.
运行以下命令获取 Docker 镜像：
docker pull emqx/emqx:5.8.1
运行以下命令启动 Docker 容器。
docker run -d --name emqx -p 1883:1883 -p 8083:8083 -p 8084:8084 -p 8883:8883 -p 18083:18083 emqx/emqx:5.8.1
HomeAssistant对接到EMQX
进入HomeAssistant主页后点击右下角设置,选择设备与服务, 搜索MQTT
安装好MQTT插件后,进入插件面板点击添加条目填写上一步配置的EMQX信息即可.
代码编写
注册到Home Assistant
publish 指定格式的payload到topic
其中topic格式为homeassistant/设备类型/自定义名称/config,根据格式要求.
得到主题应当为homeassistant/light/fun_matrix/config.
payload内容是一个描述设备的json字符串, 如下代码所示.
其中name是设备名称;
- device_class要和注册topic中设备类型对应;
- command_topic代表设备的开关状态;
- brightness_command_topic灯的亮度控制
- unique_id装置唯一ID
- device设备描述
- schema代表当前为json格式
- brightness代表本装置支持亮度控制
void registerToHomeAssistantServer() {
const char* topic = "homeassistant/light/fun_matrix/config";
std::string message = R"({
"name": "led",
"device_class": "light",
"command_topic": "fun_matrix/light/state",
"brightness_command_topic": "fun_matrix/light/brightness/set",
"unique_id": "fun_matrix",
"device": {
"identifiers": "fun_matrix",
"name": "UnoR4WiFi"
},
"schema": "json",
"brightness": true
}
)";
bool retained = false;
int qos = 1;
bool dup = false;
mqttClient.beginMessage(topic, message.length(), retained, qos, dup);
mqttClient.print(message.c_str());
mqttClient.endMessage();
}
响应HomeAssistant命令
根据注册时候payload中brightness_command_topic和command_topic, 来响应具体的动作即可.
void onMqttMessage(int messageSize) {
// we received a message, print out the topic and contents
// Serial.println(mqttClient.messageTopic());
// use the Stream interface to print the contents
String topic = mqttClient.messageTopic();
Serial.println(topic);
String payload;
while (mqttClient.available()) {
// Serial.print((char)mqttClient.read());
payload = mqttClient.readString();
Serial.println(payload);
}
if (topic.endsWith("state")) {
Serial.print("brightness_state_topic:");
JsonDocument doc;
DeserializationError error = deserializeJson(doc, payload);
if (error) {
Serial.print(F("deserializeJson() failed: "));
Serial.println(error.f_str());
return;
}
String state = doc["state"];
if (state == "ON") {
int brightness = doc["brightness"];
Serial.print("brightness:");
Serial.println(brightness);
if (brightness == 0) {
showFrame(level);
return;
}
level = brightness / 25;
showFrame(level);
} else {
showFrame(0);
}
return;
}
}
功能展示
在网页上设置亮度, 均能够在设备上得到实时的响应.
不同的亮度,亮起的区域.(曝光时间问题,可能拍摄时候显示区域不全,实际显示是正常的)
心得体会
得益于Arduino开发的便利, 在活跃的社区帮助下, 我们可以不用重复编写代码, 因此在很短的时间内编写出原型阶段代码. 迅速的验证各种想法.
而在部署各种服务时候, 使用Docker也可以大大简化部署难度, 实现开箱即用.
验证完毕后,就可以开始精简元件,专注于具体功能的实现和设计.
LGX
鲜de芒果
智造工社