Follow me 第二季第2期、汇总贴

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Follow me 第二季第2期、汇总贴 [复制链接]

 

非常感谢DigiKey、EEWorld共同举办的Follow me活动第二季的第二期，让我有体验Arduino UNO R4 WiFi 驱动温度传感器，上传温度到HA，通过HA面板显示数据的开发流程。

 

视频如下：

 

一、整体简介

任务简介：

本次的任务的最终目标介绍控制Arduino UNO R4 WiFi 驱动温度传感器，上传温度到HA，通过HA面板显示数据，任务1-3是逐步熟悉Arduino 开发平台的学习过程，并且在过程中体验Arduino 的一些外设。

 

硬件：

1、Arduino UNO R4 WiFi

2、AHT30 传感器（飞线了，拆了也不好看，索性留着）

3、DAC实验中用到的电阻

 

硬件简介：

Arduino UNO R4 WiFi 是一款集成了Wi-Fi和蓝牙功能的Arduino开发板。基于R7FA4M1芯片和ESP32-S3芯片，不仅继承了Arduino UNO R3的特性，还增加了联网功能。拥有一个12x8的LED点阵屏、Qwiic连接器等。Arduino UNO R4 WiFi的芯片完整型号为R7FA4M1AB3CFM，ESP32模组的完整编号为ESP32-S3-MINI-1。

 

AHT30是一款高精度的温湿度传感器，具有低功耗、优异的长期稳定性和快速响应能力。支持I²C接口，并且具有宽电压支持，范围在2.2到5.5 VDC。它配备了一个全新优化的ASIC专用芯片、一个经过改进的MEMS半导体电容式湿度传感元件和一个标准的片上温度传感元件，即使在恶劣环境下也能保持稳定性能。

 

二 、任务详情

 

任务一

目标：“搭建环境并开启第一步Blink / 串口打印Hello EEWorld！”

 

任务一主要是验证开发环境安装完毕，代码就比较简单，硬件就是一根Type-C的线，连接到Arduino上，完成代码下载与串口数据接收。

 

硬件：

 

代码：

 

任务二

目标：“驱动12x8点阵LED；用DAC生成正弦波；用OPAMP放大DAC信号；用ADC采集并且打印数据到串口等其他接口可上传到上位机显示曲线”

 

任务二是熟悉Arduino 的LED矩阵 和 模拟外设分别是ADC、DAC、运算放大器。其中运算放大器需要自己计算运放的倍率，并且不能超过4.7V，不然会损坏器件，并且先要把DAC输出的电压设置为输入电压的一般（USB输入5v/2=2.5v）。

 

硬件运行效果：

 

代码：

 

Arduino 官方关于运放的解释

 

硬件：

 

代码流程：

 

运行结果：

 

DAC输出电压降低前后对比

 

由于上位机不能缩放（或者说我不会）Y轴，只能勉强看

 

任务三

目标：“通过Wi-Fi，利用MQTT协议接入到开源的智能家居平台HA（HomeAssistant）”

 

任务三主要目的是控制Arduino上的WiFi模块发送MQTT数据，HA平台是运行在PC端的，功能是接收、解析并显示出MQTT数据。

 

要点：

1、安装PubSubClient 库

 

2、参考8266 的例程编写代码，因为只有这个例程有连接WIFI的实例

 

3、添加自己的WIFI名称 与 密码，注意要2.4G频段的，5G的会连接失败。

 

4、添加mqtt_server的IP、端口号、用户名、密码、发布的主题

 

运行效果：

 

任务四

目标：“驱动SHT40温湿度传感器，上传温湿度到HA，通过HA面板显示数据”

 

任务四是在任务三上添加获取温度传感器测量的温度值，通过MATT上报给HA平台，替换掉之前的模拟数据。

 

由于我购买的是AHT40传感器 并且没有Qwiic，所以有了以下的折腾。

Qwiic的IIC引脚

 

结论：

Arduino UNO R4 WiFi有多组IIC接口，并且Qwiic的代码不能配置非Qwiic的IIC接口，如右上红框。

所以我从下图黑框处，飞了2根线。

以上解决了硬件问题。

 

软件：

1、经过测试得知，AHT30兼容AHT20的代码，所以安装这个库

2、接线正确后就可以正常获取温度

3、将测量温度代码 与 任务三结合，正常上报温度。

 

温度测量GIF

 

 

代码框图：

 

三、总结

再次感谢DigiKey 与 EEWorld，本次活动学习到了从未接触过的MQTT和HA，整个流程走过一遍后，发现arduino同一个功能活传感器有太多各种各样的库了，每个库的代码、逻辑都不同，造成了各种代码不适用、查到的资料各种库对不上，浪费很多时间，比直接手动写驱动还要累（不同的累，arduino要过滤信息很烦，应为依赖库，所以经常性的代码没原因的不能用，报错只能报语法上的错）。

但是整体体验下来还是比芯片SDK级C语言开发要快速的，所以有得必有失吧，对于爱好者arduino还是非常好用的，能快速的把创意落地。

 

 

代码：

 

 

 

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在调试传感器是个人比较偏向于使用基础的SDK对照着传感器规格书去从头调试。

 

AHT30的传感器驱动流程，如下图：

按照我的理解是：

①地址0X70 寄存器0xAC 写0x33,0x00

②等待80ms

③地址0X71 读7字节

④取处温度值，温度值是由第5字节、4字节、3的低四位字节，组成

⑤按照公式换算出实际温度

 

AHT20的传感器驱动流程，如下图：

 

触发测量数据的流程是：

01110000 = 0x70

10101100 = 0xAC

00110011 = 0x33

 

地址0X70 寄存器0xAC 写0x33,0x00

 

读取数据流程：

01110001 = 0x71

③地址0X71 读7字节

 

所以实际上的AHT20 AHT30的驱动流程是一致的，驱动库也是可以通用的。

 

ESP32-C6上直接驱动传感器：

 

I2C的SDA SCL如下，再接上3V3 和 GND就可以了

 

 

IDE 使用的是ESP-IDF

 

测试、调通传感器后，在换Arduino 的开发环境调试