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技術社區[雲棲]
智能家居——IoT零基礎入門篇
原文地址：https://www.cnblogs.com/rainmote/p/7617454.html
概要
本文主要根據筆者從零開始接觸硬件，以小白視角開啟IoT探索，根據相關資料DIY一個溫濕度傳感器。後經過探索發現新大陸——Home Assistant&Homebridge，最終實現了一個智能家居設備從數據采集到控製、展示。
整體結構圖
- 智能設備：溫濕度傳感器
- 主控芯片：STM32F103C8T6
- 通信協議：Zigbee
- 智能網關：樹莓派
- 數據存儲、展示、設備控製：HomeAssistant + Home Kit
效果圖
傳感器效果圖
Home Assistant效果圖
Home Kit效果圖
啟程
在大學時代時，宿舍有兩個路由器TP-LINK路由器，嚐試刷openwrt/dd-wrt，各種折騰，買了編程燒錄器、FLASH芯片等，拆機焊接等，嚐試用電烙鐵拆解芯片（不該輕易嚐試），搞壞了一個路由器。由此也開啟對硬件的興趣，看目前IoT備受大家關注與追捧，自己也想躍躍欲試——DIY智能家居。
2017年七月份，開始了解各種物聯網設備、協議，糾結WiFi還是Zigbee？了解ESP8266，CC2530，JN5168等芯片。
最開始想著做個簡單的，正好百寶箱中有一隻DHT11，於是先做個溫濕度設備。
溫濕度傳感器應該是功耗小的，如果用WiFi就必須使用電源，如果每個房間一個，牆上基本插座肯定不夠，即不美觀也不現實。
所以聚焦Zigbee， 於是在網上買了一套開發學習板，200+，買回來後才發現沒時間搞，除了用串口測試玩了一下，一直在被擱置了。
花了近一周的時間在網上搜索Zigbee相關資料及產品，由於目前大多數Zigbee產品通信協議各廠商都各自實現，且不是完全開源，所以學習成本較大，Zigbee 3.0可能改善這一局麵，不過目前網上資料甚少。為了實現上述DIY智能家居的目標，我選擇暫時放下這個大骨頭，選擇一款支持透傳的Zigbee板子DL-20, 串口轉Zigbee透傳。
無線傳輸問題解決了，下來就是如何驅動DHT11獲取數據，購買Zigbee設備時，看資料這個模塊應該是MCU，就是經常聽到的單片機，正好家裏百寶箱裏有STM8和STM32（大學買的，一直被擱置，沒時間搞，也不知道該怎麼玩），於是網上查閱資料，發現STM8資料比STM32要少很多，看了STM32F103C8T6核心板也就10塊錢左右，於是選擇STM32，一方麵價格能接受，配置也比STM8高些，容易入門上手。
突破STM32
剛開始在網上找STM32資料，發現有驅動DHT11的源代碼，但是程序結構根本無法看懂。
另外，搭建了IAR開發環境，發現將源碼粘貼進去，根本編譯不過；網上也沒有詳細的STM32F103配置資料。
周末，去圖書館翻遍STM32相關書籍，找到了一本非常適合突擊，實戰入門的資料書籍《瘋狂STM32實戰講學錄》，作者歐陽駿，李英芬，王小強等。
花了大概5小時，熟悉了前七章的內容，主要有基本LED燈實驗（說明庫函數），GPIO入門之道（基本IO操作），中斷（程序流程、通信），時鍾，UART（串口）等知識點。
回家之後，發現STM32驅動DHT11程序能看懂了，但是開發環境中編譯還是報錯，從ST官網下載的固件庫也不知道如何使用。
無意間，搜索到“51自學網”的STM32教程，該網站講解的課程都很基礎，很適合零基礎，於是看了STM32開發環境搭建相關教程，於是自己動手實現了第一個LED燈。
按照教程又溫故了時鍾中斷等知識點，實現了定時休眠功能，接著結合教程，DHT11說明文檔，實現了讀取溫濕度數據。但是讀取的數據沒法顯示，於是看了串口通信相關教程，實現了基本的串口通信，將讀取的數據通過串口發送至電腦。
上述過程相關技術教程見《STM32F103X 開發環境搭建》、《STM32獲取DHT11溫度傳感器數據》
嚐試IoT雲平台
串口讀取到DHT11數據後，開始嚐試將數據上傳雲平台保存，選擇阿裏雲IoT套件，熟悉了MQTT協議，按照官方文檔獲取HTTPS授權，並將數據通過MQTT協議推送到雲端，轉儲到表格存儲中，接下來想著搭建一個WEB服務，繪製溫濕度曲線圖。
接入阿裏雲物聯網套件相關教程見《智能家居——阿裏雲物聯網套件體驗》
發現新大陸--Home Assistant
準備搭建Web服務器時，查閱網上相關資料，無意間發下了新大陸，Home Assistant，太符合我的需求。
官網：https://home-assistant.io/
安裝教程可參考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/28011522
國內論壇：https://bbs.hassbian.com/forum.php
智能家居控製展示圖
（圖片引用自Home Assistant官方文檔）
總結
回看整個入門曆程，發現IoT設備用戶體驗，能耗等細節至關重要，同時也是約束。
能耗
簡單理解就是，要能耗低，那麼設備一定要簡單，簡單的設備開發涉及硬件知識很多，對於軟件工程師來說門檻較高。
另一個就是通信協議，WiFi可以說是入門首選，但是其能耗較大決定了其不能成為家庭小型傳感器所用。
這方麵小米一直做的不錯，對於有源設備，比如智能排插等使用WiFi，同時推出Zigbee智能網關，溫濕度、門窗感應設備使用Zigbee通信，而NXP公司的JN516X係列能耗與CC2530相比，又改善很多。所以網上查詢小米設備的拆解資料可以看到，溫濕度傳感器等采用紐扣電池供電。
隨著Zigbee 3.0的來臨，相信智能家居小型傳感器的網絡通信還是非Zigbee莫屬。
ESP8266所帶來的價格優勢，也讓很多熱愛IoT的Geek投入，使得WiFi也占一席之地。
用戶體驗
目前各大廠商都在建立自己的生態圈，家裏買各種設備需要安裝不同的APP，用戶體驗較差，而有一群人，熱衷Home Assistant這個開源平台，投身在將各種設備適配到該平台。
如果國內某個廠商能夠進入開源社區，支持Home Assistant，那便是另一番景象，讓我們共同期待。
作者：rainmote
博客：https://www.cnblogs.com/rainmote
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最後更新：2017-10-01 21:36:54