使用Zigbee，使用ESP32-C6構(gòu)建您自己的無(wú)線智能照明系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)可靠、低功耗的通信。

Zigbee是智能家居生態(tài)系統(tǒng)中最流行的無(wú)線通信協(xié)議之一，以其可靠性、低功耗和強(qiáng)大的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)功能而聞名。在本教程中，我們將探討如何利用Zigbee在強(qiáng)大而緊湊的DFRobot Beetle ESP32-C6微控制器上創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單但功能強(qiáng)大的智能照明系統(tǒng)，具有開(kāi)/關(guān)開(kāi)關(guān)和燈。

無(wú)論您是家庭自動(dòng)化愛(ài)好者還是希望擴(kuò)展物聯(lián)網(wǎng)技能的開(kāi)發(fā)人員，該項(xiàng)目都將為您構(gòu)建基于zigbee的應(yīng)用程序提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

你會(huì)學(xué)到什么

?Zigbee是什么，為什么它對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用很重要

?如何設(shè)置BeetleESP32-C6用于Zigbee開(kāi)發(fā)

?實(shí)現(xiàn)一種Zigbee開(kāi)/關(guān)燈裝置

?創(chuàng)建Zigbee開(kāi)/關(guān)開(kāi)關(guān)控制器

?測(cè)試設(shè)備間的通信

?實(shí)際應(yīng)用和下一步

硬件需求

?2塊甲殼蟲ESP32-C6開(kāi)發(fā)板

?編程用USB線

?LED(或控制實(shí)光的繼電器模塊)

?按鈕(或內(nèi)置啟動(dòng)按鈕)

?面包板和跳線

?可選：外部供電

軟件需求

?Arduino IDE

?ESP32- c6單板支持包(ESP32 Core V 3.x)。x在Arduino IDE上)

什么是Zigbee，為什么它很重要

了解Zigbee技術(shù)

Zigbee是一種基于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。它工作在2.4 GHz頻段(全球可用)，專為個(gè)人局域網(wǎng)(pan)中的低數(shù)據(jù)速率、短距離通信而設(shè)計(jì)。

Zigbee的主要優(yōu)點(diǎn)

?網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)：Zigbee設(shè)備可以相互傳遞消息，在不需要額外基礎(chǔ)設(shè)施的情況下擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)范圍。

?低功耗：Zigbee被設(shè)計(jì)為非常節(jié)能，使其成為需要運(yùn)行數(shù)月或數(shù)年而無(wú)需更換電池的電池供電設(shè)備的理想選擇。

?可靠性和安全性：Zigbee包括AES-128加密和網(wǎng)絡(luò)身份驗(yàn)證等強(qiáng)大的安全功能，確保您的智能家居設(shè)備安全通信。

?互操作性：來(lái)自不同制造商的設(shè)備在遵循Zigbee標(biāo)準(zhǔn)的情況下可以相互通信。

?可擴(kuò)展性：?jiǎn)蝹€(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)可以支持超過(guò)65,000個(gè)設(shè)備，使其既適合簡(jiǎn)單的家庭設(shè)置，也適合大規(guī)模部署。

為什么ESP32-C6是Zigbee的完美選擇

甲殼蟲ESP32-C6是Zigbee開(kāi)發(fā)的絕佳平臺(tái)，因?yàn)椋?

?它具有對(duì)802.15.4無(wú)線電的內(nèi)置支持，這是Zigbee的基礎(chǔ)

?它的雙核處理器為處理網(wǎng)絡(luò)任務(wù)提供了足夠的處理能力

?低功耗模式允許節(jié)能運(yùn)行

?緊湊的外形使其適合集成到小型設(shè)備中

?它還支持Wi-Fi、藍(lán)牙和Thread，支持多協(xié)議應(yīng)用

設(shè)置您的開(kāi)發(fā)環(huán)境

安裝必備軟件

?從Arduino .cc安裝最新版本的Arduino IDE

?為Arduino IDE添加ESP32板支持：

?開(kāi)放Arduino IDE

?轉(zhuǎn)到File > Preferences

?在“附加董事會(huì)管理器url”中，

?進(jìn)入Tools > Board > Boards Manager

搜索“esp32”并安裝最新版本

?配置甲殼蟲ESP32-C6

?通過(guò)USB連接ESP32-C6到計(jì)算機(jī)

?在Tools中選擇正確的單板> board > ESP32 Arduino >Beetle ESP3C6或ESP32C6 Dev Module

?在“Tools > port”中選擇正確的端口

構(gòu)建Zigbee開(kāi)/關(guān)燈

電路連接

對(duì)于照明設(shè)備，我們將使用一個(gè)簡(jiǎn)單的LED電路：

?將LED連接到ESP32-C6的GPIO引腳4(使用限流電阻220Ω)

?將LED(陰極)負(fù)支接至GND

?ESP32-C6 GPIO4—> 220Ω電阻—> LED—> GND

Zigbee光設(shè)備的代碼

這段代碼可以找到導(dǎo)航到文件>示例> Zigbee > Zigbee_On_Off_Light

我們將使用GPIO 4，確保led引腳定義為4，如下所示，并且打開(kāi)或關(guān)閉它的按鈕是BOOT_PIN(內(nèi)置引導(dǎo)引腳)，您可以使用外部按鈕，但您必須在這里定義它

上傳代碼前，請(qǐng)確保選擇的單板正確，并勾選以下設(shè)置

選擇協(xié)調(diào)器Zigbee模式：Tools > Zigbee模式：Zigbee ED(終端設(shè)備)

選擇“Zigbee分區(qū)方案：Tools >”分區(qū)方案：Zigbee 4MB with spiffs。

構(gòu)建Zigbee開(kāi)/關(guān)開(kāi)關(guān)

在這種情況下，我們將使用內(nèi)置的啟動(dòng)按鈕作為我們的開(kāi)關(guān)，你也可以使用外部按鈕，但要確保你在代碼中添加了它

Zigbee交換設(shè)備的代碼

這段代碼可以找到導(dǎo)航到文件>示例> Zigbee > Zigbee_On_Off_Switch

上傳代碼前，請(qǐng)確保選擇的單板正確，并勾選以下設(shè)置

選擇協(xié)調(diào)器Zigbee模式：Tools > Zigbee模式：Zigbee ZCZR (Coordinator /router)。

選擇“Zigbee分區(qū)方案：Tools >”分區(qū)方案：Zigbee 4MB with spiffs。

搭建網(wǎng)絡(luò)

創(chuàng)建Zigbee網(wǎng)絡(luò)

?首先，將光器件代碼上傳到ESP32-C6

?然后，將交換設(shè)備代碼上傳到第二臺(tái)ESP32-C6

?兩個(gè)設(shè)備都上電

通電時(shí)：

?光設(shè)備將創(chuàng)建一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)作為協(xié)調(diào)器

?交換設(shè)備將掃描可用的網(wǎng)絡(luò)并自動(dòng)加入

?一旦連接上，開(kāi)關(guān)將發(fā)現(xiàn)光裝置

測(cè)試系統(tǒng)

?按下與交換設(shè)備相連的按鈕

?連接到照明設(shè)備的LED應(yīng)處于開(kāi)/關(guān)狀態(tài)

?串行監(jiān)視器將顯示有關(guān)正在發(fā)送和接收的命令的調(diào)試信息

了解守則

Zigbee網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

?所述光設(shè)備配置為作為協(xié)調(diào)器啟動(dòng)Zigbee網(wǎng)絡(luò)

?交換機(jī)作為終端設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)

這兩個(gè)設(shè)備都實(shí)現(xiàn)了家庭自動(dòng)化配置文件，具有特定的設(shè)備類型(開(kāi)/關(guān)燈和開(kāi)/關(guān)開(kāi)關(guān))。

命令處理

?當(dāng)按下開(kāi)關(guān)設(shè)備上的按鈕時(shí)，它發(fā)出開(kāi)/關(guān)命令

?該命令專門針對(duì)光設(shè)備的端點(diǎn)

?照明設(shè)備接收到命令并相應(yīng)地更新其LED狀態(tài)

?兩個(gè)設(shè)備都使用標(biāo)準(zhǔn)Zigbee集群庫(kù)(ZCL)命令進(jìn)行通信

設(shè)備發(fā)現(xiàn)

?交換機(jī)使用Zigbee設(shè)備對(duì)象(ZDO)匹配描述符請(qǐng)求來(lái)查找具有開(kāi)/關(guān)集群的設(shè)備

?當(dāng)它發(fā)現(xiàn)光設(shè)備時(shí)，它會(huì)存儲(chǔ)其通信地址

?這樣可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)，而無(wú)需對(duì)設(shè)備地址進(jìn)行硬編碼

現(xiàn)實(shí)世界的應(yīng)用程序

這個(gè)簡(jiǎn)單的項(xiàng)目展示了Zigbee設(shè)備交互的基礎(chǔ)，可以擴(kuò)展到：

?智能家居集成：通過(guò)Zigbee網(wǎng)關(guān)將您的設(shè)備連接到流行的平臺(tái)，如Home Assistant，三星SmartThings或亞馬遜Alexa。

?多設(shè)備網(wǎng)絡(luò)：添加更多的燈和開(kāi)關(guān)，以創(chuàng)建一個(gè)完整的家庭照明系統(tǒng)。

?傳感器集成：結(jié)合運(yùn)動(dòng)傳感器，光傳感器，或門/窗傳感器自動(dòng)觸發(fā)照明。

?能源監(jiān)控：增加電力監(jiān)控，跟蹤連接燈的能源使用情況。

?場(chǎng)景控制：實(shí)現(xiàn)不同燈光場(chǎng)景的多按鈕控制器。

故障排除

常見(jiàn)問(wèn)題及解決方案

未連接的設(shè)備：

?確保兩臺(tái)設(shè)備使用相同的頻道

?請(qǐng)檢查ESP32-C6 Zigbee射頻初始化是否正確

?檢查設(shè)備是否通電并在彼此的范圍內(nèi)

編譯錯(cuò)誤:

?確保您安裝了最新版本的ESP32 Core

?確認(rèn)ESP32-C6單板選擇正確

結(jié)論

在本教程中，我們探討了如何使用BeetleESP32-C6實(shí)現(xiàn)基本的Zigbee網(wǎng)絡(luò)，創(chuàng)建一個(gè)具有開(kāi)/關(guān)開(kāi)關(guān)和燈的功能性智能照明系統(tǒng)。本項(xiàng)目演示了Zigbee通信的基本概念，包括網(wǎng)絡(luò)形成、設(shè)備發(fā)現(xiàn)和命令處理。

ESP32-C6是Zigbee開(kāi)發(fā)的優(yōu)秀平臺(tái)，在緊湊的外形中提供內(nèi)置802.15.4無(wú)線電支持和強(qiáng)大的處理能力。通過(guò)了解這些基礎(chǔ)知識(shí)，您可以擴(kuò)展您的項(xiàng)目，包括更復(fù)雜的功能，并與現(xiàn)有的智能家居生態(tài)系統(tǒng)集成。

本文編譯自hackster.io