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使用 Arduino 通过 MQTT 协议连接 HomeAssi

使用 Arduino 通过 MQTT 协议连接 HomeAssi

作者: 梦沧海 | 来源:发表于2017-11-05 10:51 被阅读1631次

    前言

    如果对于 MQTT 协议有一点了解的话,应该知道设备既可以推送消息给 MQTT 代理,也可以从 MQTT 代理那里订阅消息,而在之前的教程中,因为我们连接的设备都是传感器,仅需要将数据发送给 MQTT 代理即可,这时 HomeAssistant 相当于运行着一个 MQTT 订阅服务。既然我们有了 Arduino ,通过 Arduino 我们可以读取很多设备,也可以控制很多设备,如灯,电动机,而通过继电器还能控制高压电路,可以实现更多的功能,因此我们肯定不会仅限于从 Arduino 收集数据发送给 HomeAssistant ,我们肯定还希望能从 HomeAssistant 控制 Arduino 设备。本文便来源于此,建议正在阅读的你将之前我写的那两篇关于传感器的教程阅读完,因为今天的教程,是接着上面写的。

    链接
    使用 Arduino 通过 MQTT 协议连接 HomeAssistant -- 树莓派端
    使用 Arduino 通过 MQTT 协议连接 HomeAssistant -- Arduino端

    1. 树莓派端

    树莓派端仅仅需要添加相应的配置即可,如果是灯就添加在 light 标签中,如果是风扇就添加在 fan 标签中,这里是一个小的激光灯和一个散热风扇。配置如下:

    light: 
      - platform: mqtt
        name: laserLight
        command_topic: "home-assistant/arduino1/laserLight"
        state_topic: "home-assistant/arduino1/laserLightState"
        optimistic: false
    fan:
      - platform: mqtt
        name: coolFan
        command_topic: "home-assistant/arduino1/fan"
        state_topic: "home-assistant/arduino1/fanState"
        optimistic: false
    

    配置完成后使用 sudo systemctl restart home-assistant.service 重启 HomeAssistant 服务。当然如果想把这两个设备加入到分组中,也可以先将他们加入到分组之后再重启 HomeAssistant 服务也行。

    ESP12 端

    如果你在之前已经将传感器按照之前的教程配置完成,并且可以使用,那么之前的 Arduino 中的程序不需要更改,只需要修改部分 ESP12 中的程序即可,在修改 ESP12 的程序中一定要注意,本教程是将受控设备连接到 ESP12 ,而非 Arduino,虽然也可以将它连接到 Arduino ,连接 Arduino 还要添加 Arduino 与 ESP12 的通信程序,因为 ESP12 本身就有 IO 所以可以将受控设备直接连接到 ESP12 上。
    在使用 ESP12 的时候一定要注意,如果你是直接用一个 ESP8266 ,那么直接按照引脚图上的引脚用即可,如果你使用的是像我使用的 ESP12 一样的话,建议你找到 引脚与IO对应的图在进行使用。程序中使用 GPIO 号作为引脚号使用。上面没标的GPIO号,谨慎使用。

    我的ESP12 引脚与GPIO对应图
    #include <ESP8266WiFi.h>
    #include <PubSubClient.h>
    
    #define MQTT_VERSION MQTT_VERSION_3_1_1
    
    // Wifi: SSID and password
    const char* WIFI_SSID = "YourWiFiSSID";
    const char* WIFI_PASSWORD = "YourWiFiPassword";
    
    // MQTT: ID, server IP, port, username and password
    const PROGMEM char* MQTT_CLIENT_ID = "DeviceID";
    const PROGMEM char* MQTT_SERVER_IP = "YourRaspberryPi_IPAddress";
    const PROGMEM uint16_t MQTT_SERVER_PORT = 1883;
    const PROGMEM char* MQTT_USER = "YourMQTTUserName";
    const PROGMEM char* MQTT_PASSWORD = "YouMQTTPassword";
    
    // MQTT: topics 这里的主题要与树莓派中的配置文件中的主题保持一致
    const char* MQTT_LASOR_COMMAND_TOPIC = "home-assistant/arduino1/laserLight";
    const char* MQTT_FAN_COMMAND_TOPIC = "home-assistant/arduino1/fan";
    const char* MQTT_LASOR_STATE_TOPIC = "home-assistant/arduino1/laserLightState";
    const char* MQTT_FAN_STATE_TOPIC = "home-assistant/arduino1/fanState";
    
    // payloads by default (on/off)
    const char* DEVICE_ON = "ON";
    const char* DEVICE_OFF = "OFF";
    
    const PROGMEM uint8_t lasorPin = 14;
    const PROGMEM uint8_t fanPin = 12;
    
    boolean lightSstate = false;
    boolean fanState = false;
    
    String strRecv = "";
    long now = 0;
    long lastRecv = 0;
    bool newDataComing = false;
    
    WiFiClient wifiClient;
    PubSubClient client(wifiClient);
    
    void publishLasorState() {
        if (lightSstate) {
            client.publish(MQTT_LASOR_STATE_TOPIC, DEVICE_ON, true);
        } else {
            client.publish(MQTT_LASOR_STATE_TOPIC, DEVICE_OFF, true);
        }
    }
    
    // function called to turn on/off the light
    void setLasorState() {
        if (lightSstate) {
           digitalWrite(lasorPin, HIGH);
           //Serial.println("INFO: Turn light on...");
        } else {
           digitalWrite(lasorPin, LOW);
           //Serial.println("INFO: Turn light off...");
        }
      }
    
    void publishFanState() {
        if (fanState) {
            client.publish(MQTT_FAN_STATE_TOPIC, DEVICE_ON, true);
        } else {
             client.publish(MQTT_FAN_STATE_TOPIC, DEVICE_OFF, true);
        }
    }
    
    void setFanState() {
        if (fanState) {
            digitalWrite(fanPin, HIGH);
            //Serial.println("INFO: Turn Fan on...");
          } else {
            digitalWrite(fanPin, LOW);
            //Serial.println("INFO: Turn Fan off...");
          }
     }
    
    // function called when a MQTT message arrived
    void callback(char* p_topic, byte* p_payload, unsigned int p_length) {
        // concat the payload into a string
        String payload;
        Serial.println("INFO:callback...");
        for (uint8_t i = 0; i < p_length; i++) {
        payload.concat((char)p_payload[i]);
        }
    
        // handle message topic
      if (String(MQTT_LASOR_COMMAND_TOPIC).equals(p_topic)) {
        if (payload.equals(String(DEVICE_ON))) {
            lightSstate = true;
        } else if (payload.equals(String(DEVICE_OFF))) {
            lightSstate = false;
        }
        setLasorState();
        publishLasorState();
      }
      else if (String(MQTT_FAN_COMMAND_TOPIC).equals(p_topic)) {
        if (payload.equals(String(DEVICE_ON))) {
             fanState = true;
        } else if (payload.equals(String(DEVICE_OFF))) {
             fanState = false;
        }
        setFanState();
        publishFanState();
      }
    }
    
    void reconnect() {
      // Loop until we're reconnected
      while (!client.connected()) {
        Serial.print("INFO: Attempting MQTT connection...");
        // Attempt to connect
        if (client.connect(MQTT_CLIENT_ID, MQTT_USER, MQTT_PASSWORD)) {
          Serial.println("INFO: connected");
          // Once connected, publish an announcement...
          publishLasorState();
          publishFanState();
          // ... and resubscribe
          client.subscribe(MQTT_LASOR_COMMAND_TOPIC);
          client.subscribe(MQTT_FAN_COMMAND_TOPIC);
        } else {
          Serial.print("ERROR: failed, rc=");
          Serial.print(client.state());
          Serial.println("DEBUG: try again in 5 seconds");
          // Wait 5 seconds before retrying
          delay(5000);
        }
      }
    }
    
    void setup() {
      // init the serial
      Serial.begin(9600);
    
      // init the led
      pinMode(lasorPin, OUTPUT);
      pinMode(fanPin, OUTPUT);
      analogWriteRange(255);
      setLasorState();
      setFanState();
    
      // init the WiFi connection
      Serial.println();
      Serial.println();
      Serial.print("INFO: Connecting to ");
      WiFi.mode(WIFI_STA);
      Serial.println(WIFI_SSID);
      WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);
    
      while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
        delay(500);
        Serial.print(".");
      }
    
      Serial.println("");
      Serial.println("INFO: WiFi connected");
      Serial.print("INFO: IP address: ");
      Serial.println(WiFi.localIP());
    
      // init the MQTT connection
      client.setServer(MQTT_SERVER_IP, MQTT_SERVER_PORT);
      client.setCallback(callback);
    }
    
    void loop() {
      //Serial.println("INFO: LOOP: ");
      if (!client.connected()) {
        reconnect();
      }
      client.loop();
      if (Serial.available() > 0) {
        char str = char(Serial.read());
        strRecv = strRecv + str;
        lastRecv = millis();
        newDataComing = true;
        delay(2);
      }
      else {
        now = millis();
        if ((now - lastRecv > 100) && (newDataComing == true)) {
          //Serial.print("recv Data ");
          //Serial.print(strRecv);
    
          boolean isOK = client.publish(ARDUINO_SENSOR, String(strRecv).c_str(), true);
          //Serial.print(" send state ");
          //Serial.println(isOK);
    
          strRecv = "";
          newDataComing = false;
        }
      }
    }
    

    在这个程序中你可以看到之前教程的影子,包括之前传感器的主题,串口接收的程序都还依旧保留。所以如果你是想在上面直接加上受控设备直接用的话,可以参考本文的代码。

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