物联网DIY - 其实也没那么深奥

创作立场声明：作者享受DIY带来的乐趣和自我满足感，由于各种产品、参数纷繁复杂，无法面面俱到，仅适合从个人角度阐述心得，且本文无任何普适性；

作者是DIY小白，不参与任何抬杠话题。值友如有感觉到冒犯之意，请多多包含；中心思想如有雷同，那应该是同道中人吧。

放个视频

1.灵感来源：一个懒到家的女朋友 ··· 【嫌弃的请直接下滑至 3】

广东的天气不比北方，上个月初的降温，很多地方都迎来了第一场雪，朋友们都迫不及待的发照片、发视频，都想第一时间向我们这些永远见不到雪的人炫耀一番，朋友圈里似乎也是“全国都在下雪”，而我们这边还是数次入冬失败的20来度。直到元旦前一周，大寒潮带来的降温才真正把我们带进同一个季节里。虽说不会下雪，但这个冷也实实在在的把我们锁在了被窝里。起床靠勇气，上班靠毅力。

平时下班，吃喝拉撒、洗洗涮涮搞个差不多后，基本就是窝在床上，看电视的看电视，打游戏的打游戏。有天晚上，视频时女朋友委屈巴巴地说：“好冷啊 ，还得起来去门口那里关灯。要是能像哈利波特那样，用魔法关灯就好了。 ”

（0.0） ！！

听到这个，我就不淡定了：这必须要宠一宠啊。我想值友们要是遇到类似的情况，肯定也得有所作为的，对吧？

我说的是：【打开值得买】-【搜索智能开关】

但是，这些智能玩意儿我是不满意的。要么贵(支持HomeKit)，要么是定时的，要么下个APP，还得注册、同意各种协议、授权各种请求，先把你数字化的“脱”个精光，再满足你一下。。。。

我想要一个能用手机控制的、价格还不贵的、还尽量少获取我个人隐私的一个开关。

然后我就尝试搜了一下DIY智能开关，果然各种网站、各种教程一大堆。可高兴坏了。

2.初识物联网 ··· 【关于ESP8266】

当你搜索到DIY智能开关时，页面上至少有一个条目是关于ESP8266 WiFi模块的。点进去一看，长得全都是不认识的样子，而且里面的文字，每一个都认识，都会读，但连起来的那些话，却是读懂都困难。

视频网站在这个时候就很有用了，它可以让你更直观的去了解一些东西，然后再去读那些相对生硬的文字教程，就会事半功倍。

看过两个视频之后，我就急着去淘宝了几个硬件回来：ESP8266芯片，4.9元一个；NodeMCU，12.8元一个；USB转串口连接器，4.5元一个；继电器，2.8元一个。

但是，真的着急了，甚至我收到快递后，还是不懂我买的东西怎么用。。。

NodeMCU(左上)；ESP8266 *2(右上)；USB转串口连接器(右下)；继电器(蓝色)

我又继续花了两天时间，算是基本上理清楚了一些思路：

1. ESP8266 是自带 Flash存储和WiFi 功能的芯片，可以理解成一个单片机。
   

2. NodeMCU 是一块集成主板，包含ESP8266 芯片、与芯片对应的驱动芯片和一些外围电路等。

其中常见的 WiFi 模块还有ESP32，以及各自下面的细分型号。目前我只了解ESP8266，下面也只针对ESP8266展开。

单片机：一种微型电脑（包含CPU、RAM、ROM、IO接口），使用时保持供电、写入系统、装好要跑的程序，即可。

3.物联网开发

既然ESP8266可以看作是一个单片机，那么就可以直接拿来使用。不过这样会产生两个问题：①ESP8266需要的是3.3V供电，且没有供电插口；②在Flash存储上写入固件(系统)时，需要USB转串口的连接器。

NodeMCU就不一样了，它集成了ESP8266，外围电路也已经设计好了，买回来只需要用MicroUSB 插口接入5V电源就能直接使用，而我们的电脑USB、老式手机充电器，都是5V的直流输出，简直不能更方便。

以前我连单片机是什么都不知道，现在肯定是选NodeMCU 上手做实验。

关于NodeMCU

将NodeMCU与电脑相连，电脑上会提示插入了新设备，在设备管理器中可以看到新增了一个串口设备（例如 COM3）；如果没有，则需要安装驱动（如CH340等，具体看NodeMCU 使用的是哪个），另外，如果驱动也安装了，还是没有显示串口设备，就需要换一条 MicroUSB线，有些线没有数据传输功能。

选择你擅长的计算机语言，并在电脑上安装相应的开发环境，为刷固件（固件烧录）做准备。

而像我这种对编程语言零基础的人来说，其实哪个都不简单：打开一个教程，用的是lua；又打开一个教程，哦是Python；再打开一个吧：是C语言。刚开始完全是萌币状态，根本不懂其中的区别，只能感觉到每个人的教程都互不相同。。。过程就不赘述了，个人觉得基于C语言的 Arduino软件刚好可以满足我的要求，资源多，教程多，可参考的案例也多。

Arduino软件的样子，内容是HomeKit 开关的源码。

3.1 在电脑上准备开发环境

安装好软件后，默认的开发板中只有Arduino自家的产品，并没有ESP8266的开发板管理器，需要手动安装：依次打开【文件】-【首选项】，在【附加开发板管理器网址】中添加如下网址。

https://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

在【工具】-【开发板】右侧聊表中选择【开发板管理器】，搜索“ESP8266”，点击安装。

安装 ESP8266开发板管理器

然后在【工具】-【开发板】右侧列表中即可看到ESP8266开发板的选项。将当前开发环境设置为ESP8266：选择【ESP8266 Boards】-【NodeMCU 1.0】

有了开发环境，还要安装相应的库文件，这是各路大神无私奉献的一些开源库文件，可以免费拿来用：在【选项】-【加载库】中选则【管理库】，搜索“HomeKit”点击安装。

安装 HomeKit 库文件

至此，关于NodeMCU的整体开发环境已经做好了，接下来就是写固件代码、测试环节，测试无误后，将固件刷入NodeMCU 即得成品。

3.2 局域网HomeKit固件代码编程、测试、烧录

NodeMCU自带一个蓝色的LED等，使用的是GPIO 2 口，我们测试的时候可以根据LED灯的状态，来判断是否实现了我们想要的结果。

首先礼貌性地感谢下HomeKit 库文件的作者“Mixiaoxiao”，万一他也逛值得买，也算是一种缘分。

打开他给的Homekit 开关案例，就可以图一的那个样子了。这里他已经将全部代码写好了，只需要修改一两个地方：①写上你家的wifi 名和密码；②选择性的更改 HomeKit 配对密码。具体如下图：

修改WiFi 名字 和 密码，NodeMCU 才会自动连接

选择性修改配对密码，然后验证，最后烧录

在没有代码错误的前提下，将固件刷入NodeMCU，刷机过程LED会快速闪烁，完成后去查看家里的路由器，会多了一个名叫 “ESP” 开头的联网设备。此时打开手机的 【家庭APP】-【添加或扫描设备】-【更多选项】-【输入配对密码】，等待片刻就会连接成功。此时APP开关打开：LED常量，APP开关关闭：LED熄灭。

回到Arduino软件，我们的目的是通过手机控制房顶灯的开关，而不是NodeMCU上的LED灯。因此需要修改输出的接口，这是就需要了解一下NodeMCU的工作原理：

NodeMCU 引脚定义

我们需要用的是蓝色方框对应的引脚，根据下图的源代码可以看出，板载LED灯用的是2号GPIO接口，把它改成5号，这样就可以控制我们想要控制的设备了。P.S. 截止到我写这篇文章，我也不懂引脚定义图上这么一大堆英文各自都是什么意思。

把LED灯的2号口，修改成5号

修改后重新把固件刷入NodeMCU，此时再去控制开关，LED灯就不亮了。

灵魂 · 接线原理图

除此之外，NodeMCU的供电需要一个充电宝，或一个5V 的充电器，而且需要将房顶灯开关内的火线接入继电器COM口，从继电器“常开”NO口接出。这么一来，女朋友一定会认为是一个很大的工程。于是我干脆把床底下带夹子的小台灯拿给她了，平时夹在床头，睡前伸手就能关灯

3.3 外网远程控制的测试

实现了局域网HomeKit 控制开关，但是没能派上用场，那不如把它改成控制电脑开关的设备吧，顺便做成外网也能控制的。

首先想到的是用继电器控制主机电源线，同时将主板的通电自启功能打开。不过仔细一想，这样的话，还是需要一个单独的5V供电。能不能用主机后面板的5V USB供电，用短接开机触点实现开机呢？查了一下主板开机原理，理论上是可行的！

面临两个问题：①NodeMCU开关形式是常开、常关，怎样实现点按的功能；②做成外网也能访问的样子。

关于问题①，这里我使用了一个笨方法：将开关 接通时间设置为0.2秒，然后回到常关状态；如果值友有更好的解决方法，还望不吝赐教。

问题① 开机代码

关于问题②，只需要将NodeMCU的联网端口映射出去，即可实现外网远程访问。通过使用ESP8266服务器库文件，可以建立一个具备基础功能的微型服务器，然后在路由器中将ESP8266的端口映射出去。

问题② 设置外网访问

用杜邦线将主板上的开机针脚与NodeMCU的GPIO4 、 GND引脚连接。

这时我还没买杜邦线，就用旧电脑上的线临时接了两根。

上机实测

补充一句：主板开机原理实际上是将高电压（高电平）针脚与低电压（低电平）针脚接通，从而实现开机。从开机代码中可以发现，GPIO 4口有0.2秒的时间是低电平状态，因此只需要将GPIO 4与主板高电平针脚连接，即可实现开机。我在后续也验证了，而且目前也采用了只用一根杜邦线的方式。

差不多先写这么多，关于ESP8266还有更多的功能要开发：

准备研究外接红外收发器，目的是实现手机控制空调和电视；外接红外传感器，实现记录猫咪晚上的“蹦迪”轨迹。

猫管家压轴

作者声明本文无利益相关，欢迎值友理性交流，和谐讨论～