智能家居

以Thunderboard Sense 2創建智能家居的藍牙照明應用示例

2025China.cn   2020年05月20日

  Silicon Labs Thunderboard? Sense 2是一個高集成度、緊湊型的多傳感器和多協議無線開發套件。該工具包具有廣泛的傳感器,基于強大的EFR32? Mighty Gecko無線系統芯片(SoC)。它還包括四個高亮度的RGB LED。對于開發電池驅動的物聯網(IoT)設備而言,Thunderboard Sense 2是一個非常理想的平臺。 EFR32 Mighty Gecko無線SoC支持專有協議棧和常見的物聯網無線標準協議,如Zigbee、Thread和Bluetooth?低功耗。在這個項目中,我們將使用幾個Thunderboard Sense 2板建立一個藍牙網狀網絡。將供應兩塊板作為燈,一塊板作為開關。由Silicon Labs開發的藍牙網狀智能手機應用程序,可以控制單個燈或群體燈。此外,所供應的設備可以控制同一組中的所有燈。

  藍牙網狀網絡

  藍牙網狀網絡是藍牙低功耗設備的一種新拓撲結構。該技術于2017年發布,允許多對多設備通信。藍牙mesh能夠在更大規模的藍牙設備之間實現多跳通信,這使得它成為智能家居應用的理想選擇,例如照明和無線傳感器節點。在藍牙mesh之前,所有的藍牙設備都必須連接到一個中心集線器,也就是所謂的“星形網絡”拓撲。這意味著恒星網絡中的節點之間不能相互通信。以前,所有消息都位于節點和中心集線器之間。但有了網狀網絡,所有設備都可以互相通信。這允許以數千個節點的數量擴展網絡的范圍。

  入網配置

  添加到網狀網絡的設備必須首先通過Provisioning的程序配置給網狀網絡。供應主要是一個安全過程,在此過程中,供應者發現未供應的設備并向設備發送加入網絡的邀請。然后,提供程序和要提供的設備交換公鑰。然后,每個設備生成一個會話密鑰,用于保護連接以交換供應數據。供應數據包括網絡密鑰、設備密鑰、稱為IV索引的安全參數及其單播地址。在此之后,未供應的設備現在稱為網狀網絡中的節點。

  發布和訂閱

  藍牙Mesh中使用的通信機制稱為發布和訂閱。在藍牙網狀網絡中,節點通常被配置成組。例如,房間里所有的燈可以組合在一起。這意味著組中的所有節點都可以接收相同的消息。在網狀網絡中,每個組分配一個組地址,多播消息用于向所有設備發送消息。

  軟件設置

  在這個演示中,我們將使用三個Thunderboard Sense 2傳感器來演示一個基本的藍牙網狀網絡照明應用程序。至少需要兩塊TBS2板才能構建網狀網絡。首先,您需要下載由Silicon Labs提供的Integrated DriveElectronics (IDE) Simplicity Studio,并展開以下步驟:

  1、安裝藍牙Mesh SDK,打開simple Studio并注冊或登錄,如果您已經有一個帳戶。您必須登錄才能訪問藍牙Mesh SDK。

  2、點擊“幫助”和“更新軟件”,安裝管理器應該出現。單擊“按產品組安裝”。用于安裝SDK的安裝管理器。

  3、在Wireless & RF下選擇“Bluetooth”進行藍牙包的安裝,后單擊“Next”接受條款和條件,完成安裝。

  演示固件

  通過Micro-B USB將Thunderboard Sense 2連接到PC上。在Simplicity Studio中,面板將出現在左側頂部面板的“調試適配器”下。選擇它,您應該會看到演示軟件開始加載在啟動程序中。

  在“demo”下,打開藍牙Mesh SDK。對于這個項目,您將需要用“SOC - BT Mesh Light”示例,用“SOC - BT MeshSwitch”示例。

  Thunderboard Sense 2配置

  在這個步驟中,我們將把設備配置到網絡并將它們分組在一起。在智能手機上安裝藍牙mesh移動應用程序。該應用程序適用于iOS和Android。安裝應用程序后,打開它并創建一個新的網絡。為此,我們創建了一個名為“Demo Smart Home”的網絡。你可以通過點擊右上角的“+”按鈕來創建一個新的網絡。如果選擇網絡,可以創建新的組。該小組將代表智能家居中的一個房間。

  將設備配置為Light節點

  單擊“Provisioning”選項卡將設備供應到網絡。所有未供應的設備都將出現在列表中。選擇藍牙設備,點擊“設置”。配置完成后,您將被引導到設備配置頁面,在那里您可以選擇更改設備的名稱、將其添加到一個組并賦予其功能。為簡單起見,我們將light節點的名稱更改為“Lamp 1”。接下來,選擇要添加light節點的組。最后,選擇“Light CTL Server”作為Light節點的功能。CTL表示顏色可調光,這意味著我們的光節點可以接收開/關、色溫和亮度信息。

  將設備配置為開關節點

  返回到未供應設備列表并選擇一個switch節點。按照與配置light節點相同的步驟,但是選擇“light CTL客戶端”作為開關的功能。與light節點不同,switch節點將發布事件,這意味著它將發送on/off、色溫和亮度消息,而不是接收消息。

  開始演示

  藍牙網狀網絡現在可以進行測試了。作為light節點的Thunderboard Sense 2板上的高亮度LED用于演示這些燈。這些light節點可以通過藍牙mesh智能手機應用程序進行分組或單獨控制。要以開關形式來控制light節點,請使用兩個按鈕,PB0和PB1。

  PB0按鈕

  ● 短按: 減少光亮度10%

  ● 中壓: 降低CTL值

  ● 長按: 發送信息

  PB1按鈕

  ● 短壓: 增加光亮度10%

  ● 中壓: 提高CTL值

  ● 長按: 發送信息

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