描述

最初，我想通過 Zigbee 設(shè)備從 Thunderboard 收集溫度和濕度數(shù)據(jù)來監(jiān)控另一個(gè)房間的環(huán)境。我需要一個(gè)屏幕來顯示傳感器數(shù)據(jù)，但我不想使用開發(fā)板，所以我決定設(shè)計(jì)一個(gè)漂亮的外殼，創(chuàng)造一個(gè)精致的產(chǎn)品。

在考慮了各種外殼之后，我決定為床頭柜或書桌設(shè)計(jì)一個(gè)精美的時(shí)鐘狀木制設(shè)備，它可以用作智能鬧鐘并顯示傳感器數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)如下圖所示。

該設(shè)備將顯示一天中的時(shí)間，但也能夠根據(jù)需要顯示溫度或濕度。我還想添加一些有趣和實(shí)用的功能。該設(shè)備需要連接到云端，這意味著我需要添加一個(gè) Wi-Fi 模塊。我希望時(shí)鐘具有天氣預(yù)報(bào)接收能力、廣播和警報(bào)功能，因此需要一個(gè)揚(yáng)聲器。

下面的家居傳感器集線器組件結(jié)構(gòu)圖就是基于這些必需的功能，我決定將這個(gè)互聯(lián)家居傳感器集線器稱為“iBox”。

外殼

雖然塑料和 3D 打印技術(shù)可以輕松制作出精確且廉價(jià)的外殼，但它們無法產(chǎn)生我所追求的精美美學(xué)，因此我決定使用實(shí)木并開始設(shè)計(jì)尺寸圖形和 3D 模塊圖形。

尺寸圖的綠色部分是PCB的尺寸。木方前面板上的孔是為7段數(shù)碼管預(yù)留的，如下圖。

接下來，粘貼一個(gè)類似紋理的薄木皮以覆蓋 7 段 LED 數(shù)碼管。這使該設(shè)備具有實(shí)木立方體的外觀。

處理器

我決定使用 EFR32MG12P433F1024GM68 作為 iBox 的處理器。它是一款支持 ZigBee 協(xié)議的 2.4 GHz 無線 SoC。它具有 1024 kB 閃存和 256 kB RAM，足以運(yùn)行多個(gè)任務(wù)并支持存儲(chǔ)的 OTA 固件。

顯示和用戶交互

iBox的顯示屏使用了三種不同的段式LED數(shù)碼管。

我將顯示區(qū)域分成三個(gè)部分。Main LED 用于顯示主要值，例如時(shí)間、傳感器值等。輔助 LED 用于顯示一些附加信息，例如時(shí)間的秒值、傳感器索引、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)等。電池 LED 用于顯示電池電容器上的電量。三個(gè)按鈕用于用戶交互。

無線上網(wǎng)

為了簡化 Wi-Fi 開發(fā)，Silicon Labs WGM160P Wi-Fi 模塊用于 NCP。需要編寫一個(gè)程序來通過 UART 向 WGM160P 發(fā)送或接收 TCP 包。套接字接口和驅(qū)動(dòng)程序可以忽略。

WGM160P 支持 AP（接入點(diǎn)）模式和站模式。

· AP 模式：iBox 充當(dāng) Wi-Fi 熱點(diǎn)，其他 Wi-Fi 設(shè)備可以連接到該熱點(diǎn)。請(qǐng)注意，iBox 工作在 AP 模式，不提供任何互聯(lián)網(wǎng)接入；它只是提供了一種在配置過程中進(jìn)行設(shè)置的方法。

· 站模式：iBox 充當(dāng)普通的 Wi-Fi 設(shè)備，就像您的手機(jī)、筆記本電腦或平板電腦一樣。

聲音的

XFS5152CE是科大訊飛著名的音頻處理器芯片。它可以接收格式化的字符代碼并將其轉(zhuǎn)換為模擬語音信號(hào)。它支持中文和英文。

印刷電路板

電池

我用了兩節(jié)鋰電池；總電容高達(dá) 6400 mAh。iBox 充滿電后可工作 8 小時(shí)以上。

軟件和功能

RTOS 是軟件開發(fā)所必需的，因?yàn)槲倚枰\(yùn)行多個(gè)任務(wù)來支持不同的功能，例如 LED 顯示屏、Wi-Fi 連接、Zigbee 連接支持等。我計(jì)劃使用 Micrium OS 并實(shí)現(xiàn) ZigBee 應(yīng)用程序和其他任務(wù)。

按鈕使用

網(wǎng)絡(luò)連接

如果 iBox 是第一次開機(jī)，它應(yīng)該連接到可用的 Wi-Fi 熱點(diǎn)。iBox 將進(jìn)入 AP 模式，可在其中配置選擇 Wi-Fi 熱點(diǎn)。

· AP模式當(dāng)iBox首次上電，或長按3號(hào)按鈕5秒以上后，將進(jìn)入AP模式，可以配置一個(gè)有用的Wi-Fi熱點(diǎn)。

·連接iBox iBox進(jìn)入AP模式后，可使用智能手機(jī)連接并瀏覽網(wǎng)頁（也可使用筆記本電腦）。默認(rèn) Wi-Fi SSID 為 gecko_os-XXX，密碼為“password”。當(dāng) iBox 進(jìn)入 AP 模式時(shí)，主 LED 會(huì)顯示“PP”，表示它處于 AP 模式。

·選擇 Wi-Fi 熱點(diǎn)連接 iBox 后，訪問http://setup.comf或可用 Wi-Fi 接入點(diǎn)列表。

如果用戶未進(jìn)行任何網(wǎng)絡(luò)連接配置，設(shè)備將在 5 分鐘后自動(dòng)退出 AP 模式。

網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)

斷網(wǎng)時(shí)會(huì)播報(bào)“斷網(wǎng)”，副LED顯示“—”?！皵嗑W(wǎng)”表示兩種可能的狀態(tài)：

· iBox 與 Wi-Fi 熱點(diǎn)斷開連接。

· iBox 已連接到 Wi-Fi 熱點(diǎn)，但無法訪問互聯(lián)網(wǎng)。

時(shí)區(qū)和語言

易寶盒子在連接互聯(lián)網(wǎng)時(shí)可以根據(jù)IP地址自動(dòng)配置時(shí)區(qū)和語言。默認(rèn)時(shí)區(qū)是奧斯汀，默認(rèn)語言是英語。

時(shí)間顯示

易寶盒子會(huì)根據(jù) IP 地址自動(dòng)配置時(shí)區(qū)并顯示當(dāng)?shù)貢r(shí)間。使用按鈕 2 使 iBox 在其他模式下返回時(shí)間顯示模式。

Zigbee 終端設(shè)備連接

我們將Thunderboard Sense 2編程為作為外部傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行環(huán)境溫度測量，這些傳感器節(jié)點(diǎn)通過 Zigbee Mesh 網(wǎng)絡(luò)將測量的傳感器數(shù)據(jù)報(bào)告給 iBox。以下是如何設(shè)置傳感器節(jié)點(diǎn)并將其加入網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的過程。

按住 iBox 的 Button 2 至少 3 秒將強(qiáng)制它打開網(wǎng)絡(luò)加入，并有聲音提醒您 iBox 開始發(fā)現(xiàn)新設(shè)備。您必須在 30 秒內(nèi)連接傳感器。之后，iBox 將關(guān)閉 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)。

傳感器顯示

短按按鈕1，傳感器的數(shù)據(jù)將顯示在主LED中，傳感器ID將顯示在輔助LED中。繼續(xù)點(diǎn)擊按鈕 1 將在所有 Zigbee 傳感器之間切換數(shù)據(jù)。Sensor ID 00 為 iBox 保留，其他值由 Zigbee 終端設(shè)備使用。目前它只支持溫度傳感器和濕度傳感器，我們打算很快增加更多的傳感器，比如光、窗簾等，這樣你就可以通過iBox控制它。為了區(qū)分不同的傳感器類型，mainLED 會(huì)顯示不同的格式。

溫度顯示

格式：XX.X'C傳感器 ID 0 的溫度代表易寶盒的內(nèi)部溫度，而不是室溫。

濕度顯示

格式：XX'H

時(shí)間廣播和健康提示

易寶盒子會(huì)在一個(gè)小時(shí)后報(bào)時(shí)提醒你休息，從而成為提醒你健康的智能助手。

天氣廣播和預(yù)報(bào)

如果設(shè)備受到震動(dòng)或敲擊，易寶盒子會(huì)播報(bào)當(dāng)日、次日和本周的天氣預(yù)報(bào)。

新聞助理

此功能僅適用于中國。當(dāng)您搖晃或敲擊設(shè)備時(shí)，它可能會(huì)播報(bào)天氣預(yù)報(bào)或時(shí)事新聞。

活動(dòng)提醒

易寶盒提供鬧鐘功能，您可以在特定時(shí)間設(shè)置提醒。為了使用這個(gè)功能，我使用了一個(gè)云服務(wù)器（silabs-iot.com）來開發(fā)一個(gè)http web server。您需要在 silabs-iot.com 中添加提醒。下面列出了詳細(xì)的步驟。

1. 在 silabs-iot.com/signup 申請(qǐng)賬戶

2.綁定你的iBox（你可以在iBox后面找到MAC地址）

3.添加提醒易寶箱

在 silabs-iot 中成功添加提醒后，iBox 應(yīng)在 1 分鐘內(nèi)播放“收到提醒”。

收費(fèi)

電池充電時(shí)電池 LED 會(huì)閃爍，充滿或未充電時(shí)會(huì)停止閃爍。電池 LED 指示當(dāng)前功率級(jí)別的容量。LED燈條的數(shù)量越多，電池容量越大。請(qǐng)記住在有一個(gè) LED 燈條時(shí)充電，充滿時(shí)斷開充電器以保護(hù)電池。請(qǐng)注意，易寶盒會(huì)在電池充滿時(shí)提醒您斷開充電器。必須斷開充電器。為保護(hù)電池，不要只關(guān)閉易寶盒的電源，即使它已關(guān)閉，它仍會(huì)繼續(xù)充電。下圖顯示了充電。

低電量

當(dāng)電池電容低時(shí)，易寶閥芯將關(guān)閉除電量 LED 外的所有 LED。要打開 LED，請(qǐng)單擊按鈕 2 或按鈕 1。

固件升級(jí)

每當(dāng)我修復(fù)錯(cuò)誤或添加新功能時(shí)，我都會(huì)將更新的固件放在云服務(wù)器中。如果設(shè)備在云服務(wù)器中發(fā)現(xiàn)新固件，設(shè)備將更新固件。下載較新的固件時(shí)，易寶盒上的輔助 LED 將閃爍。完整的下載將持續(xù)大約 5 到 15 分鐘。

歡迎

iBox 仍在開發(fā)中，我們希望添加更多傳感器類型和更多功能。我們歡迎您對(duì)新功能提出建議。