低功耗無線模塊樂鑫espressif全球代理商智能照明工程應用
智能照明工程
在每次的理論講解之后都會介紹智能照明工程的實戰,方便各位小伙伴在學習完理論知識后進行實踐學習。智能照明工程以低功耗無線模塊樂鑫espressif全球代理商提供的 ESP32-C3和 ESPRainMaker 物聯網云平臺為基礎,完成智能照明產品中的無線模組硬件、基于 ESP32-C3 的智能設備入式軟件、智能手機App、ESP RainMaker 物聯網云平臺交互等的設計與開發。
工程框架
為了更好地理解介紹的智能照明工程,下面介紹智能照明工程框架,該工程由以下三部分組成:
(1)基于低功耗無線模塊樂鑫espressif全球代理商ESP32-C3 的智能照明產品設備端。負責完成物聯網云平臺的交互,控制LED燈珠的開關、亮度和色溫。
(2)智能手機 App (包括運行 Android 和 ioS 的平板電腦 App 等)。通過智能手機 App 完成智能照明產品的網絡配置,并能通過智能手機App 輕松地控制和查詢智能照明產品的狀態。
(3)以ESP RainMaker 為基礎的物聯網云平臺(為了簡化,將物聯網云平臺和業務服務器看成個整體)。
將智能照明工程對應到物聯網的體系結構,可得到智能照明工程的參考結構。
智能照明工程由三個部分組成,其功能如下:
(1)智能照明產品設備端。設備網絡配置、連接等功能; LED PWM 控制,如開關、亮度、色溫等;自動化或場景功能,如定時開關等;Flash 的加密和安全啟動功能;固件更新和版本管理功能。
(2)智能手機 App。提供設備網絡配置、設備綁定功能;智能照明產品控制,如開關、亮度、色溫等;自動化或場景設置,如定時開關等;本地控制和遠程控制;用戶注冊、登錄等。
(3) 低功耗無線模塊樂鑫espressif全球代理商ESP RainMaker 物聯網云平臺。提供物聯網設備接入功能;提供智能手機 App 可訪問的設備操作 API;固件更新和版本管理。
硬件準備
在了解智能照明工程的框架和功能后,有興趣實戰的小伙伴,還需要準備以下硬件:智能燈具、智能手機、Wi-Fi 路由器、一臺可滿足開發環境安裝要求的計算機。
(1)智能燈具。智能燈具是一種新型燈泡,其外形與一般的乳白色白熾燈泡相同。智能燈具由電容降壓式穩壓電源、無線模組(內置 ESP32-C3)、LED 控制器及紅(R)、綠(G)、藍(B)三基色 LED 陣列組成。接通電源后,經電容降壓、二極管整流、穩壓后輸出的 15 V 直流電壓可為 LED 控制器和三基色 LED 陣列提供電源。LED 控制器能按一定的時間間隔自動發出高電平和低電平,控制三基色 LED 陣列的導通(點亮) 與截止(熄滅),從而讓其發出青、黃、綠、紫、藍、紅和白色光。無線模組負責連接 W-Fi 路由器,接收和上報智能燈具的狀態,并發送命令控制 LED。
在前期開發過程中可以通過低功耗無線模塊樂鑫espressif全球代理商ESP32-C3-DevKiM-1 開發板外接色LED 燈珠模擬一個智燈具。特別說明的是,這種方式并不是實現智能燈具的唯一方式,本文介紹的智能明工程便件設計中僅包含無線模組(內置 ESP32-C3),并不包含--個完整的能燈具硬件設計。
除此之外,樂鑫還有基于 ESP32-C3 的 ESP32-C3-Lyra 音頻燈控開發板。該開發板有麥克風揚聲器接口,支持 RGB 彩色燈帶的控制,可實現超高性價比的音頻播報機、炫酷的智能音樂律動燈帶等產品。
(2)智能手機??梢赃x擇 Android 或 ioS 系統的智能手機,該智能照明工程開發完成后將包含一個可在智能手機上安裝的軟件,用于控制、設置智能照明產品。
(3)Wi-Fi路由器。通過 Wi-Fi路由器把有線網絡信號和移動網絡信號轉換成無線網絡信號可用于支持 Wi-Fi 技術的相關計算機、智能手機、Pad、無線設備等的無線聯網。如,家中的寬帶只需要連接一個 Wi-Fi路由器,就可以實現 Wi-Fi 設備的無線聯網。Wi-Fi路由器支持的主流協議標準為IEEE 802.11n,傳輸速率為 300 Mbit/s,高可達 600 Mbit/s,可向下兼容IEEE 802.11b 和IEEE 802.11g。ESP32-C3 支持 EEE 802.11b/g/,因此可選用單頻 (2.4 GHz)或雙頻(2.4 GHz 和5 GHz) 的 Wi-Fi路由器。
(4)一臺可滿足開發環境安裝要求的計算機??梢赃x擇安裝 Linux、Mac、Windows 等操作系統的計算機。
開發步驟
智能照明工程的開發步驟:
硬件設計——物聯網云平臺配置——物聯網設備嵌入式軟件開發——智能手機App開發——物聯網設備優化——量產測試等環節
硬件設計。物聯網工程的開發離不開物聯網設備的硬件設計,一個完整的智能照明工程,會有一個可在市電環境下工作的燈具。不同的設備制造商會生產不同樣式和不同驅動類型的燈具,但是無線模組部分通常都具有相同的功能。為了簡化智能照明工程的開發過程,介紹無線模組的硬件設計和軟件開發。
物聯網云平臺配置。使用物聯網云平臺,需要在管理后臺進行項目配置,如創建產品、創建設備、設備屬性等配置。
物聯網設備嵌入式軟件開發。根據低功耗無線模塊樂鑫espressif全球代理商提供的設備端 SDK (ESP-IDF)完成智能照明產品的相關功能,如連接物聯網云平臺、LED 驅動開發、固件更新等。智能手機App 開發?;贏ndroid 和 ioS 系統分別開發智能手機 App,完成用戶的注冊和登錄、設備控制等功能。
物聯網設備優化。在物聯網設備功能基本開發完成后,可以著手進行相關的優化工作,如功耗優化。
量產測試。根據產品的功能和相關規范進行相關的量產測試,如設備功能測試、老化測試、射頻測試等。
智能照明工程的開發不一定要嚴格按照上述的步驟進行,不同的工作也可以同時進行。例如物聯網設備嵌入式軟件開發和智能手機 App 開發可以同時進行。一些步驟也可能需要重復進行,如物聯網設備優化和量產測試。
本文系統地闡述了一個物聯網工程的基本組成,并對物聯網工程的基礎功能模塊進行了概述在介紹完理論知識后進入到了實戰案例,即構建智能照明工程,低功耗無線模塊樂鑫espressif全球代理商并給出了項目框架、項目功能、硬件準備、開發步驟等內容。通過介紹的實戰項目,各位可以舉一反三,對任何一個物聯網工程開發都能做到胸有成竹,在開發中少走彎路。