【Follow me第二季第2期】智能家居之智能书房 - 进阶任务

鲜de芒果

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1. 任务要求

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

 

2. HomeAssistant集成

MQTT 设备的发现将使人们能够在 HomeAssistant 方面只需要很少的配置工作就可以使用 MQTT 设备。配置是在设备本身和设备使用的主题上完成的。

MQTT 发现默认启用，但可以禁用。发现主题的前缀（默认：

• homeassistant

）可以更改。配置详情请参阅 MQTT 选项部分

2.1 配置主题

向 MQTT 发送配置主题后， HomeAssistant 会自动发现当前传感器。 当前任务中使用了一个板载LED灯，作为 HomeAssistant 中的 Light 组件。该组件在 HomeAssistant 的 仪表盘 中可以远程控制板载LED的开和关。使用 MQTT 客户端向配置主题发送消息即可，配置主题如下：

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// 板载LED灯 主题消息
{
  "name":"led-builtin-Light",
  "device_class": "light",
  "command_topic":"homeassistant/light/FollowMe2-2-LED_BUILTIN/switch",
  "state_topic":"homeassistant/sensor/FollowMe2-2/state",
  "state_value_template": "{{ value_json.builtinLed }}",
  "unique_id":"FollowMe2-2-LED_BUILTIN-light",
  "device":{
    "identifiers":[
        "Arduino UNO R4 WiFi"
    ],
    "name":"UNO R4 WiFi",
    "manufacturer": "Arduino",
    "model": "UNO R4 WiFi",
    "hw_version": "1.0"
  }
}

 

3. 代码实现

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/**
 * FollowMe 2-2 任务3：
 * 1. 通过Wi-Fi，利用MQTT协议接入到开源的智能家居平台HA（HomeAssistant）
 */
#include <WiFiS3.h>
#include <ArduinoMqttClient.h>
#include <ArduinoJson.h>

#include "arduino_secrets.h"

#define STATE_ON "ON"                                 // HA LED开状态
#define STATE_OFF "OFF"                               // HA LED关状态

char ssid[] = SECRET_SSID;                            // WIFI SSID
char pass[] = SECRET_PASS;                            // WIFI PASSWD
int status = WL_IDLE_STATUS;                          // WIFI 状态

// MQTT
WiFiClient wifiClient;
MqttClient mqttClient(wifiClient);
const char broker[] = "192.168.2.120";                // HomeAssistant MQTT服务器地址
int port = 1883;                                      // HomeAssistant MQTT服务器端口
char mqtt_user[] = MQTT_USER;                         // MQTT 用户名
char mqtt_pass[] = MQTT_PASS;                         // MQTT 密码
// 订阅主题（接收 HomeAssistant 控制板载LED开关指令）
const char subscribe_topic[] = "homeassistant/light/FollowMe2-2-LED_BUILTIN/switch";
bool isNeedReportLedState = true;                     // 是否需要更新板载LED状态到HA
bool ledState = false;                                // 板载LED状态
// 发布主题（上报板载LED状态至 HomeAssistant的状态主题）
const char publish_topic[] = "homeassistant/sensor/FollowMe2-2/state";

void setup() {
  // 初始化串口
  Serial.begin(115200);
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); // 初始化板载LED引脚为输出
  // 检查WIFI模块
  if (WiFi.status() == WL_NO_MODULE) {
    Serial.println("WiFi模块通信失败!");
    while (true);
  }

  // 连接到WIFI
  Serial.print("尝试连接到 WIFI SSID: ");
  Serial.println(ssid);
  while (WiFi.begin(ssid, pass) != WL_CONNECTED) {
    Serial.print(".");
    delay(5 * 1000);
  }

  Serial.println("WIFI 连接成功！");
  // 连接MQTT
  mqttClient.setUsernamePassword(mqtt_user, mqtt_pass);
  Serial.print("尝试连接到MQTT服务器: ");
  Serial.println(broker);
  if (!mqttClient.connect(broker, port)) {
    Serial.print("MQTT 连接失败! ");
    Serial.println(mqttClient.connectError());
    while (1);
  }
  Serial.println("MQTT连接成功!");
  // 订阅主题
  mqttClient.onMessage(onMqttMessage);
  mqttClient.subscribe(subscribe_topic);
}

void loop() {
  if(isNeedReportLedState) { 
    // 汇报当前板载LED状态到HA
    char msg[30] = {0};
    sprintf(msg, "{\"builtinLed\": \"%s\"}", ledState ? STATE_ON : STATE_OFF);
    mqttClient.beginMessage(publish_topic);
    mqttClient.print(msg);
    mqttClient.endMessage();
    isNeedReportLedState = false; // 上报板载LED状态到HA后重置汇报状态
  }
  // 更新板载LED状态
  if(ledState) { // 亮
    digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
  } else { // 灭
    digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
  }
  mqttClient.poll(); // 定期检查新MQTT消息
}

// MQTT 订阅消息回调，接收HA控制板载LED的指令（ON：开，OFF：关）
void onMqttMessage(int messageSize) {
  // 读取消息内容
  String message;
  for (int i = 0; i < messageSize; i++) {
    message += (char)mqttClient.read();
  }
  
  // 打印消息的内容
  Serial.print("Received message: ");
  Serial.println(message);
  if(0 == strcmp(STATE_ON, message.c_str())) {
    if(false == ledState) {
      // 需要更新板载LED状态到HA
      isNeedReportLedState = true;
    }
    ledState = true;
  } else {
    if(true == ledState) {
      // 需要更新板载LED状态到HA
      isNeedReportLedState = true;
    }
    ledState = false;
  }
}

 

4. 效果展示

智能家居平台HA（HomeAssistant）中操作关灯后的效果

 

智能家居平台HA（HomeAssistant）中操作开灯后的效果

 

串口打印日志

 

效果动图