基于PlatformIO IDE的家庭自动化系统设计方案实现

该项目使用丙烯酸板创建自定义的家庭自动化原型，并将ESP32设置为Web服务器，从而来控制不同负载组件。

 

接线图：

引脚接线表：

 

对于可调光的LED灯泡，只需将其连接到Robotdyn AC调光器的任何输出引脚即可。

从继电器输出到交流负载的连接类似于上图。只需将一根线直接连接到交流负载，然后将另一根交流线连接到继电器的通用连接，然后将常开引脚连接到交流负载即可。

注意： 连接交流负载时要非常小心，如果连接不正确，可能会触电。

ESP32 Web服务器：

为了控制交流负载，将ESP32配置为Web服务器，以便能够响应来自浏览器的HTTP请求。因此，通过使用笔记本电脑或手机中的浏览器，就可以控制该家庭自动化项目。（Web Server的工作原理）

将应用程序部署在ESP32串行外设接口闪存文件系统（SPIFFS）中。应用程序用户界面由带有CSS和Javascript的HTML页面组成，用于设计和处理用户交互。使用SPIFFS比将所有页面都放入arduino变量的效果要好得多。

 

PlatformIO中的代码：

项目代码：点击查看

打开Visual Studio代码，然后单击“文件”-》“将文件夹添加到工作区”。然后，选择已下载或复制的文件夹。

应将代码导入Visual Studio代码中。单击最左侧的资源管理器选项卡以查看代码。

使用PlatformIO IDE，可以轻松配置依赖项。在Arduino IDE中，使用库管理器配置依赖文件，而在PlatformIO中，使用platformio.ini文件设置依赖关系。

单击platformio.ini文件，lib_deps部分中配置了以下库。该ESP32家庭自动化项目特定于以下项目。使用PlatformIO，不需要手动添加任何内容，因为这些依赖项已自动下载并配置。

https://github.com/me-no-dev/ESPAsyncTCP.git

https://github.com/me-no-dev/ESPAsyncWebServer.git

https://github.com/bblanchon/ArduinoJson.git

https://github.com/RobotDynOfficial/RBDDimmer.git

HTML / CSS / Javascript：

所有静态文件（例如HTML，级联样式表（CSS）和Javascript文件）都位于PlatformIO项目的data文件夹内。所有这些文件都需要使用PlatformIO Upload Task上载到ESP32 SPIFFS 。

ESP32家庭自动化项目仅包含1个名为index.html的html页面，并包含了需要的所有用户界面。（文件）

index.html：包含该项目的主要用户界面。

该部分包含对需要在移动浏览器正确渲染所有的meta标签。它还包含标题标签，以讨论该项index.html需要3个其他文件来处理样式和用户交互。

wholeframework.min.css –是我使用流行的mincss库使用的主要样式表。

toggle-switchy –是一个CSS库，可用于将复选框转换为切换类型的界面

custom.css –是自定义样式文件。

在body标签结束之前，导入custom.js文件，该文件用于在用户切换复选框时处理事件。

该代码仅用于导航和显示网站页面。

toggle-switchy CSS库将每个复选框的样式设置为看起来像一个切换框。还需注意以下“模板”构造。它们是模板变量，将由ESPAsyncWebServer的模板处理引擎替换。

％TUBE_TEMPLATE_STATUS％

％BULB_TEMPLATE_STATUS％

％SOCKET_TEMPLATE_STATUS％

％DIMMER_VALUE％

当浏览器处理HTML / CSS / Javascript时，它将如下面的用户界面所示呈现。这就是ESP32家庭自动化项目进行交互并使用手机浏览器控制AC负载的方式。

 

custom.js：自定义javascript文件，它将处理网页和用户之间的交互。

如果用户切换了灯泡复选框，则它应该更新用户界面的值，并通过digitalWrite函数切换GPIO引脚的值。

 

该代码使用Fetch API，而不是使用XMLHTTPRequest对象。在从DOM中选择元素并将函数处理程序附加到事件之后，将向Web服务器发送JSON请求，然后处理响应并刷新网页。另外，使用javascript async / await语法来处理JSON请求的等待/处理。

如果想查看用户界面发送的JSON请求，在浏览器中单击F12，然后转到“网络”选项卡。将应用程序部署到ESP32后，即可执行此操作。如果切换任何开关，那么在幕后就会有一个请求发送到具有对GPIO的控制权的ESP32异步Web服务器。

 

下面3个文件为ESP32家庭自动化项目提供了动力。它们是为ESP32 Web服务器提供动力的文件，它们执行以下操作：

创建一个Web服务器并侦听来自浏览器的HTTP请求

保存AutomationProto类的当前状态，以便即使在多个浏览器中访问该类，也仍将获得相同的状态。

更新GPIO引脚的值

 

将代码分为头文件和cpp文件，以进一步清理代码结构。头文件将包含项目的框架，而cpp文件将显示实现。如，automation.h是头文件，Automation.cpp是cpp文件。

自动化：

在创建该项目时，尝试遵循面向对象的编程，因此将AutomationProto表示为一个类。

此C ++头文件包含将控制项目的类。

此外，它包含为调光灯供电所需的导入头文件。已使用Robotdyn AC Dimmer库，因此已将其导入此处。

此类还表示交流负载的状态，因此可以看到每个交流负载的布尔属性。一个属性表示灯管光（m_tube），灯座（m_socket），灯泡（m_bulb）和调光灯值（m_dimValue）。

它还包含所有getters和setters属性，以更改类的私有变量。在main.cpp文件中，可以看到如何导入此类。

 

Automation.cpp：包含代码的实现。它还定义了ESP32引脚来控制功率继电器。

引脚分配：

管脚– GPIO 16

灯泡引脚– GPIO 17

插座引脚– GPIO 18

调光器输出引脚– GPIO 32

调光器过零引脚– GPIO 36

 

该代码行导入了automation.h，并为AutomationProto类定义了C ++构造函数。已经将所有变量初始化为false来表示“ OFF ”状态。如果将其设置为true，则表示“ ON ”状态。

 

该代码代表了GPIO引脚分配。

 

上面的代码是一个自定义方法，它将初始化AutomationProto类，并使用arduino digitalWrite命令设置所有GPIO输出。调光器类也在此方法中初始化。

每个AC负载都由一个getter和setter方法表示，该方法将设置类的私有值。此外，在此处调digitalWrite代码，以便根据需要打开或关闭GPIO。

main.cpp：负责服务来自浏览器的HTTP请求，并处理硬件的接口。

 

这些是include语句，这些语句将告诉所需的头文件。

 

更新以下网络连接用户名和密码，以匹配您的wifi网络证书。

 

定义了ESP32 Web服务器，它将侦听默认端口80并导入我们的AutomationProto类。

 

上面的代码是“模板”处理器功能，并将在复选框上设置属性“ checked ”。在上面有关index.html模板变量的讨论中，此函数正在处理和替换它们。在“ /”根目录或index.html调用上调用此函数。

 

当请求发送到服务器并且服务器不知道如何响应时，将调用上面的函数。

 

上面的代码是setup（）函数的开始。初始化串行对象，然后开始连接到wifi。之后，开始初始化SPIFFS。使用proto.init（）函数调用来初始化类。

第2行：在此函数中映射“ / toggle / socket”

第4行：检查“ status”参数是否设置为true或false。以下参数是由JavaScript代码设置的。因此，如果将checbox切换为true，则发送“ true ”，否则发送“ false ”。

第6-8行：提取参数，然后将值设置为类AutomationProto

第9-10行：为JavaScript调用定义了一个返回值。

第12-16行：如果由于任何原因未定义参数，则将变量“ isError ”与消息一起设置为true

第18-20行：通过ArduinJSON库将响应发送回调用浏览器

灯管和灯泡按钮中也发生了类似的情况。唯一的区别是调光灯泡。

第2行：侦听请求“ / dimmer / change”，当扩展调光器的值时调用该请求。

第6-9行：通过调用proto.setDimmerValue（value.toInt（））;提取调光器输入范围的值，并设置AutomationProto类的值；

添加到ESP32：

如果要将其添加到ESP32，则可以从PlatformIO IDE执行以下操作。

首先，需要通过ESP32的SPIFFS将静态文件上传到项目的数据文件夹中。为此，单击PlatformIO图标，然后单击“上传文件系统映像”。如果看到消息“正在连接。..”。可能需要单击ESP32中的启动按钮。

接下来，通过单击“ Upload and Monitor”将代码上传到ESP32的闪存中。如果看到消息“正在连接。..”。再次，则可能需要再次单击启动按钮。

一旦显示了PlatformIO的监视器，然后等待显示该消息。如果看到这样的消息，请转到手机浏览器并输入以下ip地址。现在，将被转到index.html页面。

 

如果看到“ WiFi失败！”消息，请单击ESP32中的reset按钮，等待一段时间以使其再次初始化，然后重试。
       责任编辑:pj