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本帖最后由 美猴游山 于 2024-9-29 13:35 编辑   任务/项目介绍 这期活动的主角是Arduino UNO R4 WiFi开发板，为了完成所有任务，我还额外搭配了一块树莓派zero和一个BMP280模块。   入门任务（必做）：搭建环境并开启第一步Blink / 串口打印Hello EEWorld！ 由于是Arduino官方出品的开发板，因此环境搭建十分简单，直接在开发板管理器中添加就可以。   搭建完后就可以把示例程序blink略作修改并上传。代码功能为让LED闪烁并打印内容到串口。 void setup() { Serial.begin(115200); pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); } void loop() { Serial.println("Hello EEWorld!"); digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH); delay(1000); digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW); delay(1000); }   基础任务（必做）：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 这个任务中需要使用到一个第三方库，这个库是TimerOne。使用这个库的目的是用一个定时器来触发正弦波的生成，因此生成正弦波并不需要loop参与。这样我们就可以在loop中读取运算放大器的值，以此来观察放大器是否正常工作。 特别需要注意的是，这里的TimerOne并不能使用库管理器中自带的版本，因为那个版本并不支持Arduino UNO R4 WiFi。修改过的TimerOne我会放在附件中一并上传，需要使用那个库才可以正常工作。 至于LED矩阵的使用，我们并不需要去逐个操作LED，Arduino已经有了现成的方法，我们可以很容易的使用这个方法来画一个笑脸出来。 #include <OPAMP.h> #include <TimerOne.h> #include <Arduino_LED_Matrix.h> ArduinoLEDMatrix matrix; const int N = 256; const int amp = 2047; // minimum value for T: 12 // with digitalWrite: 13 --> 300 Hz // reducing analogWriteResolution does not help const int T = 20; // 1E6 / (N * T) = 195 Hz int sineTab[N]; volatile byte index = 0; // automatic wrap around after 255 const uint32_t happy[] = { 0x19819, 0x80000001, 0x81f8000 }; void setup() { Serial.begin(115200); Timer1.initialize(T); Timer1.attachInterrupt(doIt); analogWriteResolution(12); // set the analog output resolution to 12 bit (4096 levels) for (int i = 0; i < N; i++) sineTab[i] = amp * (sin(TWO_PI * i / N) + 1); pinMode(8, OUTPUT); OPAMP.begin(OPAMP_SPEED_HIGHSPEED); matrix.begin(); matrix.loadFrame(happy); } void loop() { Serial.println(analogRead(A3)); } void doIt() { int v = sineTab[index++]; analogWrite(DAC, v); digitalWrite(8, v > amp); }       OPAMP我使用的是电压跟随器的接线方式，用面包板把运放的反相输入(A2)和输出(A3)连接在一起，再把DAC输出(A0)连接到运放正向输入端(A1).     进阶任务（必做）：通过Wi-Fi，利用MQTT协议接入到开源的智能家居平台HA（HomeAssistant） 扩展任务：通过外部BMP280传感器，上传温度和气压到HA，通过HA面板显示数据   这两个任务由于都是连接到Homeassistant中，因此我放到一起来进行说明。   首先需要在树莓派上安装Homeassistant。安装方法非常简单，先去https://www.raspberrypi.com/software/下载树莓派官方的刷机程序：   下载完后进行安装，然后再写入操作系统页面选择HomeAssistant，烧写到TF卡，然后插入树莓派，并上电，就可以完成安装。     安装完成后通过SSH进入树莓派，使用下面命令就可以安装MQTT： sudo apt-get install mosquitto   安装好后，进入HA的管理页面，添加mqtt集成，就可以完成配置。     接下来编写Arduino UNO R4 WiFi的代码。在代码中我们使用了自动配置的方式，因此只要完成代码上传，便会自动在Homeassistant中添加好设备，无需再手动配置HomeAssistant。 #include <WiFi.h> #include <PubSubClient.h> #include <ArduinoJson.h> #include "DFRobot_BMP280.h" #include "Wire.h" const char* ssid = ""; const char* password = ""; const char* mqtt_username = ""; const char* mqtt_password = ""; const char* mqtt_id = "Arduino_UNO_R4"; IPAddress server(192, 168, 0, 0); WiFiClient wifiClient; PubSubClient mqttClient(wifiClient); typedef DFRobot_BMP280_IIC BMP; // ******** use abbreviations instead of full names ******** BMP bmp(&Wire, BMP::eSdoLow); #define SEA_LEVEL_PRESSURE 1015.0f // sea level pressure // show last sensor operate status void printLastOperateStatus(BMP::eStatus_t eStatus) { switch (eStatus) { case BMP::eStatusOK: Serial.println("everything ok"); break; case BMP::eStatusErr: Serial.println("unknow error"); break; case BMP::eStatusErrDeviceNotDetected: Serial.println("device not detected"); break; case BMP::eStatusErrParameter: Serial.println("parameter error"); break; default: Serial.println("unknow status"); break; } } void setup() { Serial.begin(115200); Serial.println("Starting..."); connectWifi(); mqttClient.setServer(server, 1883); connectMQTTServer(); delay(1000); config_Sensor_1(); config_Sensor_2(); bmp.reset(); while (bmp.begin() != BMP::eStatusOK) { Serial.println("bmp begin faild"); printLastOperateStatus(bmp.lastOperateStatus); delay(2000); } Serial.println("bmp begin success"); } void loop() { if (!mqttClient.connected()) { connectMQTTServer(); } mqttClient.loop(); float temp = bmp.getTemperature(); uint32_t press = bmp.getPressure(); mqttClient.publish("homeassistant/sensor/bmp280_temperature/state", String(temp).c_str()); mqttClient.publish("homeassistant/sensor/bmp280_pressure/state", String(press).c_str()); delay(2000); } void connectMQTTServer() { if (mqttClient.connect(mqtt_id, mqtt_username, mqtt_password)) { Serial.println("Connected to MQTT Server."); } else { Serial.print("Failed to connect. State: "); Serial.println(mqttClient.state()); delay(3000); } } void connectWifi() { WiFi.begin(ssid, password); while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(1000); Serial.print("."); } Serial.println("\nWiFi Connected!"); Serial.println(WiFi.localIP()); } void config_Sensor_1() { const char* topic = "homeassistant/sensor/bmp280_temperature/config"; JsonDocument doc; doc["name"] = "bmp280_temperature"; doc["state_topic"] = "homeassistant/sensor/bmp280_temperature/state"; char output[256]; serializeJson(doc, output); if (mqttClient.publish(topic, output)) { Serial.println("Success"); } else { Serial.println("Failed"); } } void config_Sensor_2() { const char* topic = "homeassistant/sensor/bmp280_pressure/config"; JsonDocument doc; doc["name"] = "bmp280_pressure"; doc["state_topic"] = "homeassistant/sensor/bmp280_pressure/state"; char output[256]; serializeJson(doc, output); if (mqttClient.publish(topic, output)) { Serial.println("Success"); } else { Serial.println("Failed"); } }   回到HomeAssistnt页面，便会直接看到首页多出来了两个设备。     BMP280模块接线使用的是I2C接口，只需要把5V，GND, SCL, SDA四根线一一对应接上就可以。     对本活动的心得体会 FM活动选择的开发板都是简单容易上手的，非常适合初学者，大力支持这样的活动！   项目代码：https://download.eeworld.com.cn/detail/%E7%BE%8E%E7%8C%B4%E6%B8%B8%E5%B1%B1/634526