【FireBeetle 2 ESP32-C5】HomeAssistant 采集控制终端 简单

【FireBeetle 2 ESP32-C5】HomeAssistant 采集控制终端

本文介绍了 FireBeetle 2 ESP32-C5 开发套件接入 Home Assistant 智能家居平台，通过传感器数据采集和设备控制等项目设计，包括温湿度数据采集终端、彩色 LED 控制终端等。

项目介绍

Home Assistant (HA) 采集控制终端包括 传感器数据采集 和 终端设备控制 两部分。

准备工作：包括开发板固件烧录、Thonny IDE 安装、硬件连接等；

流程图：开发板代码对应的流程图；

工程代码：包括开发板板端执行代码、 HA 平台 YAML 代码等；

工程测试：包括程序运行、数据传输、温湿度采集、效果演示等；

准备工作

ESP32-C5 开发板烧录 MicroPython 固件；

电脑安装 Thonny IDE 软件，用以调试板端程序；

电脑部署 Home Assistant 和 EMQX 平台；

详见：【FireBeetle 2 ESP32-C5】 介绍、固件上传、工程测试 和 Home Assistant 物联网温度计 .

HA 采集终端

ESP32-C5 开发板调用 micropython 固件包含的 dht 库，通过单总线协议，读取 GPIO 连接的 DHT11 传感器模块数据；

开发板 WiFi 联网并通过 MQTT 协议上传采集的数据至 EMQX 服务器；

进一步将数据转发至 Home Assistant 智能家具平台，实现智能物联网温湿度计的项目设计。

硬件连接

流程图

工程代码

运行 Thonny IDE 并连接开发板，新建文件，添加如下代码

import time, network, machine, dht, ujson, uos
from umqtt.simple import MQTTClient
​
WIFI_SSID = "xxx"
WIFI_PW   = "xxx"
MQTT_BROKER = "192.168.1.103"   # EMQX 服务器地址
MQTT_PORT   = 1883
MQTT_USER   = "xxx" # 用户名
MQTT_PW     = "xxx" # 密码
MQTT_CLIENT = "esp32c5_dht11"
# 上报主题
TOPIC_TEMP  = b"esp/dht/temp" # 主题
TOPIC_HUMI  = b"esp/dht/humi" # 主题
TOPIC_ONL   = b"esp/dht/online"   # 遗嘱主题
​
led = machine.Pin(15, machine.Pin.OUT)   # 板载 LED 指示
dht11 = dht.DHT11(machine.Pin(2))
​
# ---------- Wi-Fi ----------
def wifi_connect():
    sta = network.WLAN(network.STA_IF)
    sta.active(True)
    sta.connect(WIFI_SSID, WIFI_PW)
    while not sta.isconnected():
        led.value(not led.value())
        time.sleep(0.5)
    led.value(0)
    print("IP:", sta.ifconfig()[0])
​
# ---------- MQTT ----------
def mqtt_connect():
    will = { "online": False, "ts": time.time() }
    mqtt = MQTTClient(MQTT_CLIENT, MQTT_BROKER, MQTT_PORT,
                      MQTT_USER, MQTT_PW, keepalive=60)
    mqtt.set_last_will(TOPIC_ONL, ujson.dumps(will), retain=True)
    mqtt.connect()
    # 上线通知
    mqtt.publish(TOPIC_ONL, ujson.dumps({"online": True, "ts": time.time()}), retain=True)
    return mqtt
​
# ---------- 主循环 ----------
wifi_connect()
mqtt = mqtt_connect()
​
try:
    while True:
        try:
            dht11.measure()
            t = dht11.temperature()
            h = dht11.humidity()
            print("T:", t, "°C  H:", h, "%")
            mqtt.publish(TOPIC_TEMP, str(t), retain=True)
            mqtt.publish(TOPIC_HUMI, str(h), retain=True)
        except Exception as e:
            print("DHT11/MQTT error:", e)
            time.sleep(5)
            machine.reset()
        time.sleep(10)
except KeyboardInterrupt:
    print("Ctrl+C pressed, program terminated")
    mqtt.disconnect()                       # 断开 MQTT
    led.value(0)                            # LED 熄灭

保存代码并运行；

终端输出开发板 ip 地址以及上传的温湿度数据；

MQTTX 测试

使用 MQTTX 测试数据上传状态。

新建连接，输入 ip 地址、端口、用户名及密码；

添加订阅主题 esp/dht/temp 和 esp/dht/humi ；

此时可正常接收开发板上传的温湿度数据；

接入 Home Assistant

进入 HA 主页，依次进入 设置 - 设备与服务，点击右下角的 添加集成 按钮；

搜索 MQTT 并添加，输入目标配置，包括 MQTT Broker 对应的 IP 地址及端口、用户名及密码，点击 提交 按钮；

进入 HA 文件夹，修改 .../config/configuration.yaml 文件

添加如下代码

mqtt:
  sensor:
    - name: "温度"
      state_topic: "esp/dht/temp"
      unit_of_measurement: "°C"
    - name: "湿度"
      state_topic: "esp/dht/humi"
      unit_of_measurement: "%"

进入 HA 主页，开发者工具 选项中重新加载配置，刷新页面；

添加传感器

进入概览界面，选择右上角编辑仪表盘，进入配置界面

点击右下角 添加卡片 选项，在弹出的窗口选择传感器卡片；

进一步选择前面 YAML 添加的温湿度设备，点击 完成 即可；

效果

网页端界面

移动端界面

HA 控制终端

ESP32-C5 开发板调用 micropython 固件包含的 neopixel 库，控制 GPIO 连接的 WS2812 模块三色 LED；

开发板 WiFi 联网并结合 MQTT 协议，接收指令并反馈状态信息；

在 Home Assistant 智能家具平台添加灯光卡片，实现智能远程控制灯光的项目设计。

硬件连接

流程图

工程代码

运行 Thonny IDE 并连接开发板，新建 ws2812_mqtt_ha.py 文件，添加如下代码

# WS2812 本地EMQX控制
# 控制指令 {"state": "ON", "brightness": 75, "color": {"r": 255, "g": 100, "b": 50}}
from machine import Pin
import neopixel, network, time
import ujson
from umqtt.simple import MQTTClient
​
# 配置
WIFI_SSID = "xxx"
WIFI_PSW = "xxx"
LED_PIN = 8
LED_NUM = 30
​
# EMQX配置
MQTT_HOST = "192.168.1.103"  # 本地EMQX服务器IP
MQTT_PORT = 1883
MQTT_USER = "xxx" # 用户名
MQTT_PASS = "xxx" # 密码
CLIENT_ID = "esp32_led"
​
# 主题
TOPIC_CMD = "led/control"    # 控制指令主题
TOPIC_STATUS = "led/status"  # 状态反馈主题
​
# 初始化
np = neopixel.NeoPixel(Pin(LED_PIN), LED_NUM)
np.fill((0, 0, 0))
np.write()
​
brightness = 80
color = (255, 255, 255)
​
def set_led(r, g, b, bright=100):
    """设置LED颜色和亮度"""
    factor = bright / 100.0
    r_adj = int(r * factor)
    g_adj = int(g * factor)
    b_adj = int(b * factor)
    np.fill((r_adj, g_adj, b_adj))  # GRB顺序
    np.write()
    print(f"LED: RGB({r},{g},{b}) 亮度{bright}%")
​
def connect_wifi():
    """连接WiFi"""
    wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
    wlan.active(True)
    if not wlan.isconnected():
        print(f"连接WiFi: {WIFI_SSID}")
        wlan.connect(WIFI_SSID, WIFI_PSW)
        for _ in range(20):
            if wlan.isconnected():
                break
            time.sleep(0.5)
    if wlan.isconnected():
        print(f"WiFi连接成功! IP: {wlan.ifconfig()[0]}")
        return True
    return False
​
def mqtt_callback(topic, msg):
    """MQTT消息处理"""
    global brightness, color
    
    try:
        data = ujson.loads(msg)
        print("收到命令:", data)
        
        # 处理命令
        if 'state' in data:
            if data['state'].upper() == "ON":
                brightness = 80 if brightness == 0 else brightness
            else:
                brightness = 0
        
        if 'brightness' in data:
            brightness = max(0, min(100, data['brightness']))
        
        if 'color' in data:
            c = data['color']
            if isinstance(c, dict):
                color = (c.get('r', 255), c.get('g', 255), c.get('b', 255))
            elif isinstance(c, str) and c.startswith('#'):
                hex = c[1:]
                if len(hex) == 6:
                    color = (int(hex[0:2],16), int(hex[2:4],16), int(hex[4:6],16))
        
        # 更新LED
        set_led(color[0], color[1], color[2], brightness)
        
        # 发布状态
        publish_status()
        
    except Exception as e:
        print("命令处理错误:", e)
​
def publish_status():
    """发布状态"""
    current_state = "ON" if brightness > 0 else "OFF"
    status = {
        "state": current_state,
        "brightness": brightness,
        "color": {"r": color[0], "g": color[1], "b": color[2]},
        "online": True
    }
    client.publish(TOPIC_STATUS, ujson.dumps(status))
    print("状态已发布")
​
def connect_mqtt():
    """连接MQTT"""
    global client
    try:
        client = MQTTClient(CLIENT_ID, MQTT_HOST, MQTT_PORT, MQTT_USER, MQTT_PASS)
        client.set_callback(mqtt_callback)
        client.connect()
        client.subscribe(TOPIC_CMD)
        print(f"MQTT连接成功! 主题: {TOPIC_CMD}")
        return True
    except Exception as e:
        print(f"MQTT连接失败: {e}")
        return False
​
# 主程序
print("=== WS2812 EMQX控制 ===")
​
if connect_wifi() and connect_mqtt():
    publish_status()
    print("设备就绪，等待控制命令...")
    
    while True:
        try:
            client.check_msg()
            time.sleep(0.1)
        except Exception as e:
            print("连接异常:", e)
            time.sleep(5)
            connect_mqtt()
else:
    print("初始化失败!")

保存代码并运行；

终端输出开发板 ip 地址以及 WS2812 状态回传；

HA 配置

进入 HA 文件夹，修改 .../config/configuration.yaml 文件，添加如下代码

mqtt:
  light:   
    - name: "WS2812"
      schema: json
      command_topic: "led/control"
      state_topic: "led/status"
      supported_color_modes: ["rgb"]
      brightness_scale: 100
      optimistic: false
      qos: 0
      retain: false

进入 HA 主页，开发者工具 选项中重新加载配置，刷新网页；

指令控制

依次进入 设置 - 设备与服务 - MQTT ，点击齿轮图标进入配置界面；

输入发送和监听主题，输入控制指令 {"state": "ON", "brightness": 75, "color": {"r": 255, "g": 100, "b": 50}} ，点击 发送 按钮；

此时 WS2812 点亮，监听回传对应的参数信息；

添加卡片

进入概览界面，选择右上角编辑仪表盘，进入卡片编辑界面；

点击右下角 添加卡片 选项，在弹出的窗口选择 灯光 卡片；

选择前面 YAML 添加的 WS2812 设备，点击 完成 即可；

效果

网页端界面

通过卡片主界面可实现开关控制和亮度控制；

通过卡片右上角的 更多 选项，可实现颜色、亮度、开关控制，具体如下

颜色控制

亮度控制

开关控制

终端状态输出

移动端测试

在 Light 卡片主界面可实现灯光的基础控制，包括开关和亮度控制，效果如下

亮度控制

开关控制

在更多选项下可实现颜色、亮度、开关控制，效果如下

开关控制

亮度控制

颜色控制

总结

本文介绍了 FireBeetle 2 ESP32-C5 开发套件接入 Home Assistant 智能家居平台，通过 DHT11 传感器数据采集和 WS2812 设备控制的项目设计，展示了该开发板的强大性能和多场景应用，为相关产品的开发设计和快速应用提供了参考。