如何利用PSOC™6 Arduino来监测室内空气质量

您想要发现使用PSOC™6微控制器进行快速原型设计的无缝方法并将您的想法变为现实吗?

通过PSOC™6 Arduino集成，您可以做到这一点!这种强大的组合使您能够进入庞大的Arduino生态系统，并利用PSOC™6微控制器的灵活性。

通过将英飞凌CO2传感器与PSOC™6 AI评估套件连接，并使用Arduino代码将其连接到家庭助理，亲身体验其简单性。告别复杂性，迎接轻松的原型制作!

概述

轻松监测室内空气质量!这个Arduino应用程序，在CY8CKIT-062S2-AI上运行，通过Wi-Fi和MQTT将您的二氧化碳传感器连接到家庭助理，利用家庭助理的MQTT发现进行无缝集成。

先决条件：家庭助理和MQTT经纪人

要继续，您需要准备以下内容：MQTT代理、具有MQTT集成的Home Assistant实例和Wi-Fi网络。

这是它!如果您已经运行了Home Assistant、MQTT代理和MQTT集成，那么就可以继续了。

你需要什么?

硬件设置

获取一个英飞凌PAS CO2传感器，将其连接到PSOC™6 AI评估套件，并运行Arduino代码读取传感器数据。然后，将其流式传输到家庭助理，您就可以进行数据可视化了!下图显示了如何将二氧化碳传感器连接到工具包。

传感器需要5V电源来进行测量，3.3V电源用于逻辑与通信，您可以在PSOC板上找到：

软件安装

步骤1：安装Arduino IDE

确保安装了Arduino IDE 2.0或更高版本。如果没有，请从Arduino官方网站下载并安装。

步骤2：将PSOC™6板添加到Arduino IDE

如果还没有，请按照Hackster文章中的说明在Arduino IDE中安装PSOC™6板。

步骤3：选择CY8CKIT-062S2-AI板

在Arduino IDE中，导航到Tools > Board >英飞凌PSOC6 Boards并选择CY8CKIT-062S2-AI板。

步骤4：安装pas - co2传感器库

在Arduino IDE中，转到Sketch > Include Library > Library Manager。搜索pass -co2-sensor并安装库。

步骤5：安装Arduino_JSON库

在Arduino IDE中，导航到Sketch > Include Library > Library Manager。搜索Arduino_JSON并单击Install按钮来安装库。此资料库将简化为家庭助理准备讯息。

步骤6：安装PubSubClient Library

在Arduino IDE中，导航到Sketch > Include Library > Library Manager。搜索PubSubClient并单击Install按钮来安装库。这是MQTT客户机，允许连接到MQTT代理。

编码解码

常量

现在，所有硬件设置和软件安装完成后，让我们深入研究代码。要开始使用我们的传感器库，我们需要始终将其与基本Arduino库一起包含在代码的顶部：

现在我们必须定义常量参数，包括I2C通信频率、测量间隔、压力参考和消息缓冲区大小。

然后应该定义用于建立Wi-Fi连接和MQTT代理的常量。

然后，我们需要使用常量来配置MQTT传感器与Home Assistant的集成，从而启用自动发现和状态更新。

然后定义一个名为discoveryMessage的StaticJsonDocument对象，其容量为512字节，用于构造用于Home Assistant发现的JSON消息。

现在我们定义两个对象sta，它是一个wiificlient对象，将用于建立Wi-Fi连接，然后mqttc，它是PubSubClient对象，将用于MQTT连接。

此外，我们必须实例化一个PASCO2Ino类型的对象来定义我们想要的传感功能，假设我们将其命名为cotwo。

声明一个字符数组msg，其大小为MSG_BUFFER_SIZE，它将用于存储MQTT消息。

在我们可以尝试一切之前，要做的最后一步是创建一个错误类型变量和一个16位整数来存储我们的传感器读数。(错误类型变量将被用作错误监控缓冲区，我们将监控其值以确保一切正常工作)：

Wi-Fi连接

现在定义一个函数connect_wifi来建立Wi-Fi连接。该函数首先打印一条消息，指示要连接的Wi-Fi网络，并使用begin()启动Wi-Fi连接。然后等待连接建立，连接成功后打印成功消息和在Wi-Fi网络中获得的本地IP地址。

MQTT连接

定义了reconnect_mqtt()函数来建立或重新建立MQTT连接。在这里，它进入一个循环，直到MQTT连接建立为止。然后，它尝试使用mqttc.connect()连接到MQTT代理。如果连接成功，则打印成功消息;如果连接失败，则打印带有返回代码的错误消息，并等待3秒后重试。

设置

现在我们有了setup()函数。这里我们初始化波特率为115200的串行端口

初始化CO2传感器的I2C接口。

下一步是实际初始化我们的传感器，我们通过在我们创建的PASCO2Ino对象的实例上使用begin()函数来实现。在这里，我们前面创建的错误类型变量证明它很方便。我们将使用它来检查初始化是否成功执行：

通过调用connect_wifi()函数建立Wi-Fi连接。接下来，使用服务器地址、端口和缓冲区大小配置MQTT客户机，为通信做好准备。如果MQTT连接丢失，则调用reconnect_mqtt()函数来重新建立链接。

现在我们必须为PAS CO2传感器准备Home Assistant MQTT Discovery消息。请参阅此处查看背后的文档。这里我们为传感器设置了name、state_topic、unit_of_measurement、device_class和unique_id等属性。

我们还创建了一个嵌套的设备对象，该对象具有name属性和一个标识符数组，其中包含我们的MQTT client_id作为标识符。

在此之后，JSON对象被序列化为字符串，准备发布到MQTT代理。

此代码将MQTT发现有效负载打印到串行控制台以进行调试。然后，它使用MQTT客户机将有效负载发布到指定的discoveryTopic，使用false参数表示消息不应保留在代理上。

现在，作为一个可选的中间步骤，我们打印要发布的消息。

在此之后，消息将发布到代理的Home Assistant Discovery主题，设备将已经显示在Home Assistant中。

循环

主循环做以下事情：

•如果断开连接，通过调用reconnect_mqtt()来维护MQTT连接。

•使用cotwo. getco2 (co2ppm)检索CO2传感器值，如果出现错误，则尝试处理错误，如果成功则发布CO2值。

•将更新的传感器值发布到指定的state_topic。

•调用mqttc.loop()来处理传入的MQTT消息。

•等待指定的时间间隔(PERIODIC_MEAS_INTERVAL_IN_SECONDS)，然后进行下一次测量。

现在，一旦你编译并上传Arduino代码到你的PSOC6设备，你会看到传感器二氧化碳添加在你的家庭助理MQTT设备(设备-> MQTT)。上传后，您应该看到“CO2传感器设备”和“CO2值”实体添加。

在几秒钟的初始化时间后，传感器将发布第一个测量值，该值将更新每个测量间隔。您的设置已经完成，您已经准备好开始监控和探索传感器的读数!

本文编译自hackster.io