【Follow me第二季第2期】5.进阶任务之树莓派 HA+Windows+UR4 控制 RGB

我的学号 发表于 2024-10-14 01:35

本帖最后由我的学号于 2024-10-14 01:32 编辑

本次活动的进阶必做任务为通过Wi-Fi，利用MQTT协议接入到开源的智能家居平台HA（HomeAssistant）

限于实验条件任务进行并不顺畅，坛友们分享的经验帖无法直接复用；经过这几天的尝试和折腾，总算有了眉目

先介绍实验设备：

树莓派 3B

windows 10 系统

Arduino UR4 板卡＋自己画的拓展板

 

折腾过程记录如下：

一.树莓派安装 HAOS

官网有教程：<a href="https://www.home-assistant.io/installation/raspberrypi" target="_blank">树莓派安装 HAOS</a>

这里的限制条件是，缺少科学上网工具容易导致镜像下载失败，且镜像烧录后的工具下载安装也不一定成功

一番搜索，找到大佬分享的适用国人的 HAOS 镜像：<a href="https://bbs.hassbian.com/thread-24065-1-1.html" target="_blank">冬瓜 Hasso</a>, 前人栽树后人乘凉，在此表示感谢

下载好镜像文件，使用树莓派的官方工具 Raspberry Pi Imager 进行烧写，但插入树莓派3B 开机失败

后改用 ethcher 才成功，具体原因未知

树莓派提前接上网线和屏幕，开机信息闪过后，最终出现两个端口信息

以我的树莓派为例，198.162.1.104:8123 可用于连接操作，198.162.1.104:4357 可用于查看网络状况

如果缺少屏幕，可以在主机查看网络上其他设备，或者登录路由界面查看

 

二. 登录 HA，开启 MOTT 组件

许多坛友提到在主机浏览器输入地址 http://localhost:8123/ 可以打开 HA 界面，试了好几次都是失败

后边才留意到，小伙伴们是用 Docker 安装的 HA 系统，localhost 自然就是主机下的IP 地址，所以能打开

如果HA 系统在别的机子上，自然要用该机器的IP；我的树莓派分配的地址是 198.162.1.104，浏览器需要输入的地址就是 198.162.1.104:8123

输入这串地址有时会遇到目标拒绝访问的情况，输入 198.162.1.104:4357 又提示网络是健康的

  

这种情况就要借助万能的重启大法；多重启几次浏览器和树莓派，总有能登录上的时候

 

首次进入 HA 界面需要等待20min, 初次进入后引导界面默认next 即可

 

下一个麻烦是 EMQX 的安装

打开HASSO 系统的商店应用可以找到 EMQX 插件，理论上点击启用即可，实际又需要科学上网，启动失败

   

查找 EMQX 官网，发现其已经不支持Windows 系统的安装

好在互联网有记忆，在CSDN 上找到了大佬的调试记录：<a href="https://blog.csdn.net/qq_44290960/article/details/118150465" target="_blank">Windows 安装 EMQX</a>

下载文件解压打开，在PowerShell 命令行下进入文件 /bin 目录，输入 ./emqx start 可启动代理

(输入 ./emqx stop 可关闭代理)

  

浏览器输入 192.168.1.106:18083  打开 EMQX 的图形界面

输入默认账号名 admin, 密码 public，跳过密码设置

选择客户端认证，最右侧选择创建

  

选择内置数据库模式，账号类型，加密方式，加盐方式默认即可

创建用户名，添加密码，设置为超级用户，用于后续 Arduino 访问

  

设置完成后回到集成概览提示连接数 1

回到 HA 系统，打开设备与服务

  

点击添加集成，输入 MQTT，点击选项，添加 MQTT

  

mosquitto 插件暂不知如何使用，选择手动输入代理

  

输入对应地址，端口，EMQX 设置的用户名和密码

  

这里又有个不一样的地方，按坛友们的分享应该输入EMQX 集群界面里的数字如 127.0.0.1，我试了，没成功

  

就这个小小问题卡了好几天；今天终于想明白， EMQX 所在机器的IP 应该是主机地址 192.168.1.106，添加，点击提交

设置成功！

  

回到EMQX，提示有两个连接；MQTT 服务器和HA 的通道打通了

  

查找资料的过程发现针对 ESP8266/ESP32 系列有更好用的工具 ESPHOME，刚好HA 系统能Add-on; 具体怎么使用待研究

 

三.Arduino 程序编写

在 IDE 库管理里边搜索 <a data-pjax="#repo-content-pjax-container" data-turbo-frame="repo-content-turbo-frame" href="https://github.com/dawidchyrzynski/arduino-home-assistant">arduino-home-assistant</a> 并安装，该库针对与 HA 的通信做了封装，极大方便了开发者的使用

使用方法可以参考库例程，官方也有文档介绍 <a href="https://dawidchyrzynski.github.io/arduino-home-assistant/documents/getting-started/examples.html" target="_blank">arduino-home-assistant</a>

针对本次活动我画了一块 Arduino 拓展板，上边带有一颗共阳 RGB，参考例程里的 light 编写代码如下：

<pre>
<code class="language-cpp">#include <WiFiS3.h>
#include <ArduinoHA.h>

#include "arduino_secrets.h"
#include "analogWave.h"

//RGB PIN 定义
#define LED_RGB_G D5
#define LED_RGB_R D6
#define LED_RGB_B D9

///////please enter your sensitive data in the Secret tab/arduino_secrets.h
char ssid[] = SECRET_SSID; // your network SSID (name)
char pass[] = SECRET_PASS; // your network password (use for WPA, or use as key for WEP)
int status = WL_IDLE_STATUS; // the WiFi radio's status

WiFiClient client;
HADevice device(MQTT_CLIENT_ID);
HAMqtt mqtt(client, device);

HALight light("MyRgbLight", HALight::RGBFeature);

byte u8RgbSwitch =0;

void setup()
{
//RGB 初始化
pinMode(LED_RGB_R, OUTPUT);
pinMode(LED_RGB_G, OUTPUT);
pinMode(LED_RGB_B, OUTPUT);

analogWrite(LED_RGB_R, 260);
analogWrite(LED_RGB_G, 260);
analogWrite(LED_RGB_B, 260);

//Initialize serial and wait for port to open:
Serial.begin(9600);
while (!Serial) {
; // wait for serial port to connect. Needed for native USB port only
}

// check for the WiFi module:
if (WiFi.status() == WL_NO_MODULE)
{
Serial.println("Communication with WiFi module failed!");
// don't continue
while (true);
}

// attempt to connect to WiFi network:
while (status != WL_CONNECTED) {
Serial.print("Attempting to connect to WPA SSID: ");
Serial.println(ssid);
// Connect to WPA/WPA2 network:
status = WiFi.begin(ssid, pass);

// wait 10 seconds for connection:
delay(10000);
}

// you're connected now, so print out the data:
Serial.print("You're connected to the network");

device.setName("Arduino Ur4");
light.setName("Bathroom");

// handle light states
light.onStateCommand(onStateCommand);
light.onRGBColorCommand(onRGBColorCommand); // optional

Serial.println("\nStart connecting to MQTT server");
if (!mqtt.begin(MQTT_SERVER, MQTT_PORT, MQTT_USERNAME, MQTT_PASSWORD))
{
Serial.print("Connection falied");
Serial.print(mqtt.getState());
Serial.println("Try again in 5 seconds");
delay(5000);
}
}

void loop() {
// check the network connection once every 10 seconds:
mqtt.loop();
}

//RGB 相关函数
void onStateCommand(bool state, HALight* sender)
{
Serial.print("State: ");
Serial.println(state);

if(1 ==state) //RGB 开启
{
 u8RgbSwitch =1;
}
else //RGB 关闭
{
 u8RgbSwitch =0;
}

sender->setState(state); // report state back to the Home Assistant
}

void onBrightnessCommand(uint8_t brightness, HALight* sender)
{
Serial.print("Brightness: ");
Serial.println(brightness);

sender->setBrightness(brightness); // report brightness back to the Home Assistant
}

void onRGBColorCommand(HALight::RGBColor color, HALight* sender)
{
Serial.print("Red: ");
Serial.println(color.red);
Serial.print("Green: ");
Serial.println(color.green);
Serial.print("Blue: ");
Serial.println(color.blue);

if(1 ==u8RgbSwitch)
{
analogWrite(LED_RGB_R,(color.red*2));
analogWrite(LED_RGB_G,(color.green*2));
analogWrite(LED_RGB_B,(color.blue*2));
}
else
{
analogWrite(LED_RGB_R, 260);
analogWrite(LED_RGB_G, 260);
analogWrite(LED_RGB_B, 260);
}
sender->setRGBColor(color); // report color back to the Home Assistant
}
</code></pre>

 

arduino_secrets.h 里记录了 wifi 密码/MQTT 设置：

  

编译无误后烧写到 UR4 中，如无意外，EMQX 可以看到新节点接入

  

回到HA 的概览，在概览 F5 刷新后出现控制目标

  

这里将RGB 命名为 bathroom，点击其名可得展开

  

Arduino 程序里我定义了开关和色彩，不知为何还有亮度的设置

点击色彩可以对下发数据的 R G B  数据进行编辑，但有三个地方有疑问：

1.Arduino 收到的数据基本只有HA 下发数据的一半，如下发 0 255 255， Arduino 收到的数据是 0 130 130，因此送入 PWM 的数据都乘以2

2.显示色彩位置和下发数据并不一致，如 0 255 255，应该为红色，显示却是青色

3.色温, 亮度如何和 PWM 数据联系起来？

  

 

最终表现结果如下所示：

3682e16a198306897f09b5d1acf96b25

Jacktang 发表于 2024-10-15 07:27

多重启几次浏览器和树莓派，总有能登录上的时候，感觉这样启动有点麻烦

我的学号 发表于 2024-10-15 10:47

Jacktang 发表于 2024-10-15 07:27
多重启几次浏览器和树莓派，总有能登录上的时候，感觉这样启动有点麻烦

可以用脚本实现自动重启，具体怎么实现需要找资料研究下

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