從零開始的DIY智慧家居 - 基於 ESP32 的土壤溼度感測器
前言
自從上次做了那個 甲醛感測器 和 水濁度感測器 之後開始嚐到智慧家居的甜頭了，這兩東西有沒有用我不知道，但是沒事的時候掏出手機瞄兩眼，看著就讓人很安心（￣︶￣）↗。
於是懶惰的我開始琢磨把給植物澆水這件事情找個法子偷一下懶，也給它智慧化了。這樣我就不用每天澆水，直接給水桶灌水就行。
因為土壤溼度感測器的使用方法和水濁度感測器差不多，我就用水濁度感測器的程式碼改了改，做了一個土壤溼度感測器。
硬體選擇
這次開發板還是和水濁度感測器一樣，依然還是用著安信可的 ESP32S ，別問，問就是便宜 24元
感測器用的 DFrboot 的 土壤溼度感測器 35元
伺服器用的翼輝的 Spirit 1 ，799元，這玩意就是一次性投入上次買了之後，後面所有的裝置都可以用它，作為伺服器。
感測器接線：使用 A0 控制（SVP/IO36），電源接3.3-5V都可以。
A -> A0 (SVP/IO36)
VCC -> 3.3 - 5V
GND -> GND
程式碼解析
獲取程式碼
為了方便講解邏輯，我會打亂程式碼的順序可能還會進行裁剪，要是想直接拿程式碼跑的朋友可以直接去 靈感桌面的祕密寶庫 獲取程式碼，或者直接 clone：
https://gitee.com/inspiration-desktop/DEV-lib-arduino.git
要是連 git 是什麼都不知道，可以參考簡單無腦，上手即用 - 手把手教你使用 智慧紅外溫度感測器程式碼以及依賴的 gitee 庫！
下載或者 clone程式碼後這次用到的是這個三個資料夾：
cjson：我移植的 cjson 庫，就是標準的 cjson 庫，放到 arduino 安裝目錄下的 libraries 資料夾裡，百度一下 cjson 的函式使用就行了。
libsddc：是我移植自官方的SDDC庫和自己寫的 SDK，也是放入 libraries 資料夾裡就行。裡面是 SDDC 協議的處理函式，我們不用管。
demo 資料夾裡面就是我們各種感測器的 demo 程式碼了：
紅圈的 SEN0193_sddc_demo資料夾裡面就是我們程式碼，點進去就能看見 SEN0193_sddc_sdk_demo.ino 檔案，雙擊檔案會自動啟動 arduino-IDE 開啟程式碼。在工具 -> 埠 選擇對應的 COM 口然後點選上傳就可以把程式碼燒錄到板子裡：
具體 arduino 使用教程可以看我之前的文章 arduino開發指導 和 手把手帶你 arduino 開發：基於ESP32S 的第一個應用-紅外測溫槍（帶引腳圖）
裝置控制命令：
通過 Spirit 1 的應用程式或者嗅探器 向感測器裝置傳送的命令。
感測器本身會按週期主動上報當前土壤溼度，同時還可以通過 get 命令主動獲取當前土壤溼度：
{
"method": "get", // 這個命令可以主動獲取當前土壤溼度
"obj": ["soil_humidity"]
}
如果預設的資料上報週期不符合需要還可以通過 set 命令來調整主動上報的間隔：
{
"method": "set", // 這個命令可以調整感測器主動上報的時間間隔，土壤溼度變化應該不會很快，可以設定慢一些
"periodic_time": 1000 // periodic_time是關鍵字，需要和下文的函式註冊欄位一致
}
裝置和協議初始化流程：
這部分基於官方 demo 寫的不需要做什麼修改，主要是裝置初始化，管腳配置，和協議初始化部分。
感測器初始化部分，因為這個感測器輸出只是普通的電壓值，用一般的 IO 口即可讀取，不需要初始化額外的串列埠或者 I2C，但是主動上報流程中需要加延時，為了不阻塞其他任務需要單獨建立一個執行緒 。
裝置和協議初始化部分，程式碼基本不需要改動，並且過長，這裡就不放出來，有興趣的朋友可以去 靈感桌面的祕密寶庫 檢視詳細程式碼。
/*
* 初始化感測器
*/
void sensor_init()
{
// 建立感測器任務，週期性獲取土壤溼度感測器的資料併發送給 EdgerOS
xTaskCreate(periodic_sensor_task, "periodic_sensor_task", ESP_TASK_STACK_SIZE, NULL, ESP_TASK_PRIO, NULL);
}
void setup() {
// 初始化顯示串列埠
// 初始化感測器
sensor_init();
// 清除一下按鍵狀態機的狀態
// 建立按鍵掃描執行緒，長按 IO0 按鍵，鬆開後 ESP32 將會進入 SmartConfig 模式
// 啟動 WiFi 並且連線網路
// 獲取並列印 IP 地址
// sddc協議初始化
// 獲取並列印網絡卡 mac 地址
// 使用網絡卡 mac 地址設定裝置唯一標識 UID
}
void loop() {
// 執行 SDDC 協議迴圈
// 銷燬 SDDC 協議
}
配置裝置資訊
這部分程式碼可以配置 WiFi 名字和 WiFi 密碼，要使用的引腳，並且配置裝置在 Spirit 1 上顯示的資訊：
#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 協議使用的埠號
#define PIN_INPUT 0 // 選擇 IO0 進行控制
#define ESP_TASK_STACK_SIZE 4096
#define ESP_TASK_PRIO 25
static const int sensor_in = A0; // 資料輸入引腳
static const char* ssid = "EOS-000045"; // WiFi 名
static const char* password = "1234567890"; // WiFi 密碼
const float AirValue = 3000; //初始化最大幹燥 （感測器在空中的情況。這個需要根據你自己感測器情況初始化）
const float WaterValue = 1400; //初始化最大溼度 （感測器放入水中的情況。這個需要根據你自己感測器情況初始化）
int intervals = (AirValue - WaterValue) / 3;
static int xTicksToDelay = 10000; // 週期延時時間
OneButton button(PIN_INPUT, true);
這裡填寫裝置的資訊，方便在 Spirit 1 上檢視和尋找你需要的裝置：
/*
* 當前裝置的資訊定義
*/
DEV_INFO dev_info = {
.name = "土壤溼度",
.type = "device",
.excl = SDDC_FALSE,
.desc = "ESP-32S",
.model = "1",
.vendor = "inspiration-desktop",
};
回撥函式註冊
這是收到命令後回撥函式註冊的位置，在這裡註冊的函式才能被 SDK 正確的呼叫，執行正確的動作。
土壤溼度感測器輸出 (get命令) 的土壤溼度是數字量，所以在 系統物件狀態獲取註冊 中註冊處理函式時，第二個引數需要設定為 DEV_NUM_TYPE，而 對應的處理函式是single_get_sensor。
/*
* 系統物件狀態獲取註冊
*/
DEV_STATE_GET dev_state_get_reg[] = {
{"soil_humidity", DEV_NUM_TYPE, single_get_sensor}, // 輸出數字量，所以第二個引數為 DEV_NUM_TYPE
};
輸入（set 命令）的上報時間間隔也是數字量，所以在 數字量裝置物件函式與處理方法註冊 中註冊 "periodic_time" 命令處理函式。
/*
* 數字量裝置物件函式與處理方法註冊
*/
NUM_DEV_REGINFO num_dev[] = {
{"periodic_time",periodic_time_set},
};
因為沒有其他輸入，所以 顯示裝置物件函式與處理方法註冊 和 IO裝置物件設定函式與處理方法註冊 為空。
/*
* 顯示裝置物件函式與處理方法註冊
*/
DIS_DEV_REGINFO dis_dev[] = {
};
/*
* IO裝置物件設定函式與處理方法註冊
*/
IO_DEV_REGINFO io_dev[] = {
};
具體 SDK 的解析可以參考 同人逼死官方系列！基於sddc 協議的SDK框架 sddc_sdk_lib 解析 和 同人逼死官方系列！從 DDC 嗅探器到 sddc_sdk_lib 的資料解析
資料獲取與傳送流程
這裡是我們自己編寫的處理流程 ，可以根據你的需求自己更改，收到 set 命令或者 get 命令後根據上文註冊的函式，進入對應的處理函式。
裝置會監視感測器輸出，然後根據設定的上報間隔定時上報土壤溼度資料，還可以主動傳送 get 命令主動查詢感測器當前資料：
/*
* 週期上報函式
*/
static void periodic_sensor_task(void *arg)
{
while(1)
{
// 任務建立之後，設定延時週期
printf("延時時間：%d",xTicksToDelay);
delay(xTicksToDelay);
// 呼叫主動資料上報函式
get_sensor();
delay(100);
}
// 已停止傳送資料
Serial.printf("Soil humidity data OFF\n");
}
/*
* 主動資料上報函式
*/
static void report_sensor_state()
{
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);
// 組裝上報報文
cJSON_AddItemToArray(value, cJSON_CreateString("soil_humidity"));
cJSON_AddItemToObject(root, "obj", value);
// 將組裝好的報文傳給上報函式
msg = cJSON_Print(root);
printf("定時上報: %s\n",msg);
object_report(root);
cJSON_Delete(value);
cJSON_free(msg);
}
/*
* 設定週期等待時間
* 這是在上文註冊的 set 命令處理函式
*/
sddc_bool_t periodic_time_set(const uint64_t value)
{
printf("修改定時時間!\n");
xTicksToDelay = value;
return SDDC_TRUE;
}
/*
* 單次獲取資料
* 這是在上文註冊的 get 命令處理函式
*/
sddc_bool_t single_get_sensor(char *objvalue, int value_len)
{
// 計算溼度百分百
float value = 100 - (((analogRead(sensor_in))-WaterValue)/(AirValue - WaterValue))*100;
if(value > 100)
{
value = 100;
}
snprintf(objvalue, value_len, "%f", value);
return SDDC_TRUE;
}
程式碼寫完之後燒錄進去就完事了，和之前完全一樣，點一下儲存，然後上傳OK，具體可以看之前的文件，我就懶得再寫一遍啦 (/ω＼)
總結
土壤溼度感測器完美完成，接下來就是智慧澆水裝置了，我馬上就能擺脫每天都要澆水的日子了！
本文僅個人學習使用，如有錯誤，歡迎指正， ( ੭ ˙ᗜ˙ )੭謝謝老闆！