从零开始的DIY智能家居 - 基于 ESP32 的智能水浊度传感器

前言

家里有个鱼缸养了几条鱼来玩玩，但是换水的问题着实头疼，经常一个不注意就忘记换水，鱼儿就没了。o(╥﹏╥)o

在获得 Spirit 1 边缘计算机 后就相当于有了一个人智能设备服务器，可以自己开发在家里开发智能设备，于是准备做一个智能水浊度传感器来解决一下我这个换水难的问题。

目前的想法就是看看水啥时候改换了提醒我一下手动换水，自动换水过滤的设备太贵了 ，穷逼只能看看怎么 DIY 一套。

硬件选择

这次依然还是用着安信可的 ESP32S ，别问，问就是便宜，至于那个 IOT PI ?已经被我做成智能甲醛检测器 塞柜子里面去了 ，有兴趣的朋友可以去看看哦！把 IOT PI 换成ESP32S 成本也就60块钱。

传感器用的 DFrboot 的水浊度传感器。

服务器用的翼辉的 Spirit 1 。

我是不是该让安信可 给我广告费啊？天天用他家板子￣ω￣=，我选择安信可的具体原因可以看arduino开发指导 和 手把手带你 arduino 开发：基于ESP32S 的第一个应用-红外测温枪（带引脚图） 里面还有很详细的 arduino 入门教程。

传感器接线：使用 A0 控制（SVP/IO36），电源接5V。

代码解析

获取代码

为了方便讲解逻辑，我会打乱代码的顺序可能还会进行裁剪，要是想直接拿代码跑的朋友可以直接去 灵感桌面的秘密宝库 获取代码，或者直接 clone：

https://gitee.com/inspiration-desktop/DEV-lib-arduino.git

要是连 git 是什么都不知道，可以参考简单无脑，上手即用 - 手把手教你使用 智能红外温度传感器代码以及依赖的 gitee 库！

下载或者 clone代码后这次用到的是这个三个文件夹：

cjson：我移植的 cjson 库，就是标准的 cjson 库，放到 arduino 安装目录下的 libraries 文件夹里，百度一下 cjson 的函数使用就行了。

libsddc：是我移植自官方的SDDC库和自己写的 SDK，也是放入 libraries 文件夹里就行。里面是 SDDC 协议的处理函数，我们不用管。

demo 文件夹里面就是我们各种传感器的 demo 代码了：

红圈的 TurbidityA_sddc_demo 文件夹里面就是我们代码，点进去就能看见 TurbidityA_sddc_sdk_demo.ino 文件，双击文件会自动启动 arduino-IDE 打开代码。在工具 -> 端口 选择对应的 COM 口然后点击上传就可以把代码烧录到板子里：



具体 arduino 使用教程可以看我之前的文章 arduino开发指导 和 手把手带你 arduino 开发：基于ESP32S 的第一个应用-红外测温枪（带引脚图）

设备控制命令：

通过 Spirit 1 的应用程序或者嗅探器 向传感器设备发送的命令：

{
  "method": "get",          // 这个命令可以让传感器主动发送一个当前水浊度
  "obj": ["turbidity"]
}
{
  "method": "set",         // 这个命令可以调整传感器主动上报的时间间隔，水浊度变化应该不会很快，可以设置慢一些
  "periodic_time": 1000
}

设备和协议初始化流程：

基于官方 demo 写的不需要做什么修改，主要是设备初始化，管脚配置，和协议初始化部分。

/*
 * 初始化传感器
 */
void sensor_init()
{
    // 创建传感器任务，周期性获取水浊度传感器的数据并发送给 EdgerOS
    xTaskCreate(periodic_sensor_task, "periodic_sensor_task", ESP_TASK_STACK_SIZE, NULL, ESP_TASK_PRIO, NULL);
}

void setup() {
    byte mac[6];
    Serial.begin(115200);
    Serial.setDebugOutput(true);
    Serial.println();

    // 初始化传感器
    sensor_init();

    // 清除一下按键状态机的状态
    button.reset();

    // 创建按键扫描线程，长按 IO0 按键，松开后 ESP32 将会进入 SmartConfig 模式
    sddc_printf("长按按键进入 Smartconfig...\n");
    button.attachLongPressStop(esp_io0_key_task);
    xTaskCreate(esp_tick_task, "button_tick", ESP_TASK_STACK_SIZE, NULL, ESP_TASK_PRIO, NULL);

    // 启动 WiFi 并且连接网络
    WiFi.begin(ssid, password);
    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)
    {
        delay(500);
        Serial.print(".");
    }

    // 获取并打印 IP 地址
    Serial.println("");
    Serial.println("WiFi connected");
    Serial.print("'ip :");
    Serial.print(WiFi.localIP());
    Serial.println("' to connect"); 

    // sddc协议初始化
    sddc_lib_main(&sys_cfg);

    // 获取并打印网卡 mac 地址
    WiFi.macAddress(mac);
    sddc_printf("MAC addr: %02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\n",
              mac[5], mac[4], mac[3], mac[2], mac[1], mac[0]);
    // 使用网卡 mac 地址设置设备唯一标识 UID
    sddc_set_uid(G_sddc, mac);
}

void loop() {
    // 运行 SDDC 协议循环
    while (1)
    {
        sddc_printf("SDDC running...\n");
        sddc_run(G_sddc);
        sddc_printf("SDDC quit!\n");
    }

    // 销毁 SDDC 协议
    sddc_destroy(G_sddc);
}

配置设备信息

这部分代码可以配置 WiFi 名字和 WiFi 密码，要使用的引脚，并且配置设备在 Spirit 1 上显示的信息：

#include "Arduino.h"
#include <OneButton.h>
#include <WiFi.h>
#include <SDDC_SDK_lib.h>
#include <cJSON.h>
#include <Wire.h>

#define SDDC_CFG_PORT         680U                 // SDDC 协议使用的端口号
#define PIN_INPUT 0                                // 选择 IO0 进行控制
#define ESP_TASK_STACK_SIZE   4096
#define ESP_TASK_PRIO         25

static const int sensor_in = 34;                   // 数据输入引脚

static const char* ssid = "EOS-000045";        // WiFi 名
static const char* password = "1234567890";        // WiFi 密码

static  int xTicksToDelay = 100;                   // 周期延时时间

OneButton button(PIN_INPUT, true);

/*
 *  当前设备的信息定义
 */
DEV_INFO    dev_info = {
            .name     = "水浊度传感器",
            .type     = "sensor",
            .excl     = SDDC_FALSE,
            .desc     = "ESP-32S",
            .model    = "1",
            .vendor   = "灵感桌面",
};

/*
 *   系统注册对象汇聚
 */
SDDC_CONFIG_INFO sys_cfg = {
        .token             = "1234567890",            // 设备密码
        .devinfo           = &dev_info,
        .io_dev_reg        = io_dev,
        .io_dev_reg_num    = ARRAY_SIZE(io_dev),
        .num_dev_reg       = num_dev,
        .num_dev_reg_num   = ARRAY_SIZE(num_dev),
        .state_get_reg     = dev_state_get_reg,
        .state_get_reg_num = ARRAY_SIZE(dev_state_get_reg),
        .dis_dev_reg       = dis_dev,
        .dis_dev_num       = ARRAY_SIZE(dis_dev),
};

回调函数注册

这是收到命令后回调函数注册的位置，在这里注册的函数才能被 SDK 正确的调用，执行正确的动作。

具体 SDK 的解析可以参考 同人逼死官方系列！基于sddc 协议的SDK框架 sddc_sdk_lib 解析 和 同人逼死官方系列！从 DDC 嗅探器到 sddc_sdk_lib 的数据解析

/*
 *  数字量设备对象函数与处理方法注册
 */
NUM_DEV_REGINFO num_dev[] = {
        {"periodic_time",periodic_time_set},        // 当接收到的命令中有 periodic_time 时，就会执行 periodic_time_set 函数
};

/*
 *  显示设备对象函数与处理方法注册
 */
DIS_DEV_REGINFO dis_dev[] = {

};

/*
 * IO设备对象设置函数与处理方法注册
 */
IO_DEV_REGINFO io_dev[] = {

};

/*
 *  系统对象状态获取注册
 */
DEV_STATE_GET  dev_state_get_reg[] = {
        {"turbidity",   DEV_NUM_TYPE,  single_get_sensor},

};

数据获取与发送流程

这里是我们自己编写的处理流程 ，可以根据你的需求自己更改，收到 set 或者 get 后根据前面的注册的函数，进入对应的处理函数。

设备会检测传感器输出，然后根据设置的上报间隔定时上报水浊度数据，还可以主动发送 get 命令主动查询传感器当前数据：

/*
 *  周期上报函数
 */
static void periodic_sensor_task(void *arg)
{
    while(1)
    {
        // 任务创建之后，设定延时周期
        printf("延时时间：%d",xTicksToDelay);
        delay(xTicksToDelay);
        get_sensor();
        delay(100);
    }
   // 已停止发送数据
   Serial.printf("Soil humidity data OFF\n");
}

/*
 *  主动数据上报函数
 */
static void report_sensor()
{
    int sensorValue = 0;
    cJSON *value;
    cJSON *root;
    char  *msg;

    value =  cJSON_CreateArray();
    root = cJSON_CreateObject();
    sddc_return_if_fail(value);
    sddc_return_if_fail(root);

    sddc_return_if_fail(value);

    // 组装上报报文
    cJSON_AddItemToArray(value, cJSON_CreateString("turbidity"));
    cJSON_AddItemToObject(root, "obj", value);

    // 将组装好的报文传给上报函数
    msg = cJSON_Print(root);
    printf("定时上报: %s\n",msg);
    object_report(root);

    cJSON_Delete(value);
    cJSON_free(msg);
}

/*
 *  设置周期等待时间
 */
sddc_bool_t periodic_time_set(const uint64_t value)
{
    printf("修改定时时间!\n");
    xTicksToDelay = value;
    return SDDC_TRUE;
}
/*
 *  单次获取数据
 */
sddc_bool_t single_get_sensor(char *objvalue, int value_len)
{
    int sensorValue = analogRead(A0);  //put Sensor insert into soil
    int value = sensorValue * (5.0 / 1024.0); // Convert the analog reading (which goes from 0 - 1023) to a voltage (0 - 5V):
    snprintf(objvalue, value_len, "%d", value);
    return SDDC_TRUE;
}

代码写完之后烧录进去就完事了，和之前完全一样，点一下保存，然后上传OK，具体可以看之前的文档，我就懒得再写一遍啦 (/ω＼)

总结

传感器是做完了，但是emmmm养鱼换水的浑浊度范围是多少啊？做完我才反应过来〒▽〒。之后有时间记录一下我换水的时候的浑浊度，然后在前端做判断吧

本文仅个人学习使用，如有错误，欢迎指正， ( ੭ ˙ᗜ˙ )੭谢谢老板！