一、项目介绍
感谢本次Funpack第五期的成功举办，本次活动为大家提供了三种板卡进行选择，大家根据自身情况和兴趣选择合适的板卡进行学习，考虑本人的个人情况和能力，本次选择了Arduino UNO R4 WiFi板作为本次的学习对象，之前一直知道Arduino板子的快速原型验证能力，这一次也是拥有一个属于自己的Arduino。
本次任务也是很有人性化的，可以任选，结合手中的资源，选择“任务2：搭配传感器，并通过网络连接到智能云端，可以从远程获取传感器的信息”作为本次的目标任务。
二、硬件介绍
介绍一下本次用到的板卡和传感器：
Arduino UNO R4 WiFi板：这款卓越的开发板搭载了32位Arm® Cortex®-M4 Renesas RA4M1微控制器，并集成了ESP32模块，实现了Wi-Fi®与蓝牙的无缝连接。其强大的计算能力结合多样的连接选项，让创意无限延伸。配备32kB的SRAM与256kB的闪存，时钟频率高达48MHz，性能卓越。USB端口已升级为先进的USB-C接口，电源供应电压更是提升至24V，满足更多应用场景需求。板载的Qwiic连接器则为用户提供了即插即用的便捷体验，让项目创建更加轻松快捷。这款板卡可以说是最新Arduino板卡。
BH1750FVI传感器模块是一种数字环境光传感器模块，旨在提供精确的光感测能力。它采用BH1750FVI传感器，通过I2C接口进行通信，并具有16位模数转换器（ADC）。集成在DLight Unit中的BH1750FVI传感器提供宽范围的光灵敏度，并提供高分辨率测量。它可以检测范围从1到65535勒克斯的光强度，允许精确和详细的读数。16位ADC确保将模拟光信号精确转换为数字值。DLight Unit体积小巧，易于集成到各种项目和设备中。它的小尺寸允许灵活的放置和安装，使其能够在空间有限的环境中使用。此外，DLight Unit在设计时考虑到低功耗。这确保了高效的操作，并延长了系统的电池寿命。DLight Unit适用于需要精确可靠测量环境光的各种光传感应用。它可用于自动照明系统、智能家居、环境监测设备以及其他依赖于光强数据的应用。
简单看一下传感器原理图：
三、设计思路
整体的设计思路是通过上传光照强度来实现项目目标，无线通信方式是通过板载的wifi模块，物联网平台选择的是HA平台，基本框图如下：
模块需要一个5V供电，不过IIC接口通信电平是3.3V的，接口插座和板卡有点不匹配，我们只能通过杜邦线进行连接实际连接效果如下：
四、代码介绍
接下来我们进行了一下传感器接口测试：
#include <BH1750.h>
#include <Wire.h>
BH1750 lightMeter;
uint16_t lux;
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
Serial.begin(115200);
Wire.begin();
lightMeter.begin();
Serial.println(F("BH1750 Test begin"));
}
void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
float lux = lightMeter.readLightLevel();
Serial.print("Light: ");
Serial.print(lux);
Serial.println(" lx");
delay(5000);
}
可以看到串口不断的在发送光强数据：
接下来就是实现wifi连接，然后进行物联网数据上传功能，这一部分其实并不难，主要用的是板载的ESP32-S3：
软件方面如下：
#include <ArduinoMqttClient.h>
#include <WiFiS3.h>
#include <WiFiClient.h>
#include <Arduino_JSON.h>
WiFiClient wifiClient;
MqttClient mqttClient(wifiClient);
char ssid[] = "xxxxxx";
char pass[] = "xxxxxx";
const char broker[] = "xxxxxx";
int port = 1883;
const char state_topic[] = "homeassistant/sensor/sensorBH1750/state";
JSONVar JSONdata;
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
while (!Serial) {
; // wait for serial port to connect. Needed for native USB port only
}
while (WiFi.begin(ssid, pass) != WL_CONNECTED) {
Serial.print("......");
delay(5000);
}
Serial.print("connect wifi succeed!");
Serial.println();
Serial.println(WiFi.localIP());
mqttClient.setId("clientId");
mqttClient.setUsernamePassword("xxxxxx", "xxxxxx");
Serial.print("connect to the MQTT broker: ");
Serial.println(broker);
if (!mqttClient.connect(broker, port)) {
Serial.print("MQTT connection failed! Error code = ");
Serial.println(mqttClient.connectError());
while (1);
}
}
这样我们就实现了wifi和mqtt的配置，最后我们整合一下采集到的数据发送就可以了：
void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
mqttClient.poll();
float lux = lightMeter.readLightLevel();
Serial.print("Light: ");
Serial.print(lux);
Serial.println(" lx");
JSONdata["Light"] = lux;
String jsonString = JSON.stringify(JSONdata);
mqttClient.beginMessage(state_topic);
mqttClient.print(jsonString);
mqttClient.endMessage();
delay(1000);
}
最终的HA平台看到的效果：
五、心得体会
在这次精彩的Funpack活动中，不仅可以掌握Arduino UNO R4 WiFi板的操作技巧，还还可以实践与传感器的无缝通信、数据处理及云端上传的重要物联网活动。期间，尽管面临重重挑战与困境，但这些磨砺却成为了我成长道路上不可或缺的阶梯。展望未来，可以深耕物联网领域，探索新技术与新应用的无限可能，旨在为我们的日常生活增添更多便捷与惊喜。
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陈子均