接入HomeKit的ESP32空调控制器

更新日志

2021.9.25：根据power_save例程添加了light-sleep模式及DFS，系统自动决定CPU频率和是否进入light-sleep模式。

因为手里只有一个量程为20A的电流表（小量程用不了），测得结果肯定不准确，之前的代码在不用家庭App操控时的电流大约为30~40mA，现在大约为10~20mA，如果与家庭App通信时电流大约为40~70mA

目前只添加了WiFi使用HARDCODED时的代码；以及rmt_config_t变量中的成员flags设置为RMT_CHANNEL_FLAGS_AWARE_DFS和clk_div为1以支持DFS；在发生红外指令时，调用电源管理锁esp_pm_lock_handle_t防止自动进入light-sleep模式。
1. 需要在menuconfig中启动Support for power management和Tickless idle support选项，以及进行WiFi listen interval、power save mode和Maximum/Minimum CPU frequency配置
2. 需要在esp-homekit-sdk/examples/common/app_wifi/app_wifi.c中275行
```
#ifdef CONFIG_APP_WIFI_USE_HARDCODED
#define APP_WIFI_SSID   CONFIG_APP_WIFI_SSID
#define APP_WIFI_PASS   CONFIG_APP_WIFI_PASSWORD
```
下面添加如下宏定义：
```
#define DEFAULT_LISTEN_INTERVAL CONFIG_APP_WIFI_LISTEN_INTERVAL

#if CONFIG_APP_POWER_SAVE_MIN_MODEM
#define DEFAULT_PS_MODE WIFI_PS_MIN_MODEM
#elif CONFIG_APP_POWER_SAVE_MAX_MODEM
#define DEFAULT_PS_MODE WIFI_PS_MAX_MODEM
#elif CONFIG_APP_POWER_SAVE_NONE
#define DEFAULT_PS_MODE WIFI_PS_NONE
#else
#define DEFAULT_PS_MODE WIFI_PS_NONE
#endif /*CONFIG_POWER_SAVE_MODEM*/
```
1. app_wifi_start()函数中password下面添加一行
.listen_interval = DEFAULT_LISTEN_INTERVAL,
1. ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_start() );下面添加
```
ESP_LOGI(TAG, "esp_wifi_set_ps().");
esp_wifi_set_ps(DEFAULT_PS_MODE);
```
相关宏定义会在main/Kconfig.projbuild文件中自动生成。

附上修改后的app_wifi.c文件。

介绍

因为宿舍空调遥控器有问题，而且最近没啥事情做，所以想到使用ESP32做一个空调伴侣，接入Apple的HomeKit实现iOS设备对空调的控制，目前只能对美的空调进行控制，只包括基本功能：开关、模式(自动、制冷、制热)、温度(制冷17-30℃，制热17-25℃)、风速(自动风、低、中、高风)。锂电池供电，可用MicroUSB接口充电，充满自动断开，基本的锂电池保护（硬件是设计了但我也没实际测试过O(∩_∩)O），锂电池保护，DW07D这里要注意一点，就是如果第一次装上电池，需要先充电一下才能正常供电，只要不把电池拆下来，就不必再这样做。
目前问题或bug(具体原因笔记中会解释)：
- 家庭App界面，在设定空调一些参数后（比如模式），长按配件后出现的设定界面会更新状态，但是打开家庭的初始界面中不能立刻更新，必须把家庭App切到后台再切回来才能更新。
- 家庭App中空调制热的设定范围，注意是显示的设定范围，是到0~25℃，制冷温度的设定范围是10~35℃，实际上如果超出了17~30℃这个范围的话就还是17℃或者30℃。
这个项目参考了乐鑫的homekitSDK和ESP-IDF中的红外NEC编码示例。以及美的的R05D编码的文档。相关链接放在下面：

ESP HomeKit SDK 其中的/examples/emulator例程相当于是一个仿真，在这个例程里可以创建很多的homekit支持的配件，但是没有实际的效果，参考了里面air conditioner的一段程序。这个SDK都是没有MFI认证的Non-Commercial-Version，所以配对时都会提示此配件不可信任，具体关于homekit协议的参考HAP-Specification-Non-Commercial-Version这个文档。

ESP-IDF NEC 乐鑫官方的SDK ESP-IDF中的关于NEC编码的例程。

R05D介绍介绍了关于美的空调的红外编码R05D格式，以及一些红外遥控的代码，其中最重要的就是高位先发，低位后发，而且发的是和定义的码电平相反的，这个其他很多文档我都没看到说。以及ir_Coolix.h 这个红外库的头文件中也可以部分参考(我能发现的就是模式那里这个ir_Coolix.h中多了一位)。

这个项目，我很多东西也都是才接触，所以难免有不准确不合适或者错误的地方，看到的兄弟麻烦指出来。
视频地址

硬件连接

只用了一个GPIO18，你可以选择IO直接驱动红外二极管，最好加个NPN三极管或者N沟道的MOSFET驱动。一开始测试的时候我是IO18接到红外二极管正极，通过一个220欧的电阻再到GND，我担心把IO搞坏掉，所以电阻阻值比较大，在220欧的情况下，红外发射距离大致只有5m。所以后面打样的PCB中设计的电路如下：

具体的AD文件

如果图片不显示，请科学上网。或者到/docs/images/目录下查看。

环境搭建

ESP-IDF
ESP HomeKit SDK

ESP-IDF

要搞好关于ESP-IDF的安装，需要一个比较好的网络，我安装失败了很多次，几乎都是网络问题。具体请参考官方教程。我只是补充一下，如果用windows的ESP-IDF 工具安装器嫌麻烦建议直接下载离线版本，虽然大，但是解千愁，不会出现什么失败的问题。如果是想用VS Code的IDE插件的话，也最好找个网好的地方安装，如果本地没有esp-idf，那么要是esp-idf下载失败就会从头开始下载，即使使用本地的esp-idf文件，但是还是需要下载其他东西的，而且这些东西，也挺容易下载失败的，我自己下的时候就算科学上网也是失败了很多次。我下载的时候是4.2版本的，后面更新到4.3也是可以的（4.3好像会弹一些警告），下面以VS Code的IDE插件为例。

ESP HomeKit SDK

具体也请参考官方教程，前提是先安装好ESP-IDF。

项目编译、烧录

编译准备

1、先把这个项目文件夹放到/esp-homekit-sdk/examples目录下面.

切记项目文件夹的路径不要太深，导致路径太长，这样会导致编译过程中出现问题。

因为默认CMakeList.txt的文件是读取上上级目录中的HomeKitSDK的路径，如下面所示。或者修改根目录下的CMakeLists.txt文件里面添加HomeKitSDK的组件也可以，CMakeLists文件说明传送门。或者自己定义系统变量HOMEKIT_PATH

if(DEFINED ENV{HOMEKIT_PATH})
  set(HOMEKIT_PATH $ENV{HOMEKIT_PATH})
else()
  set(HOMEKIT_PATH ${CMAKE_CURRENT_LIST_DIR}/../..)
endif(DEFINED ENV{HOMEKIT_PATH})

2、使用VS Code打开这个项目文件夹，先clean一下项目，按F1输入ESP Full Clean Project（如果有build文件夹就是把build文件夹删除）要不然里面的某些文件路径可能会导致编译会报错，除非项目路径和我编译时候的一模一样。

3、F1打开输入ESP Device configuration 选择自己使用的设备。

4、选择端口，同样的F1后输入ESP Select port to use选择使用的端口，要先插上板子才会显示。

5、提前设置好wifi的名称和密码，点击左下角的插件中的齿轮图标，然后点击App Wi-Fi，选择使用 Use Hardcoded，填入wifi名称和密码，保存。

这个如果使用的是ESP-IDF的CMD或者PowerShell的话（就是安装完ESP-IDF，开始菜单里面多的那俩），再进入到项目根目录下敲入idf.py menuconfig这个命令，也会出现相同的设置。这个设置完后，我的理解是把设置的信息都保存到了一个sdkconfig文件里面，如果上面的wifi名称有中文，那么这个文件里面的CONFIG_APP_WIFI_SSID的值实际上是乱码的，需要在sdkconfig文件中找到CONFIG_APP_WIFI_SSID这个定义然后改正确

或者在App WiFi中也可以不选择Use HardCode而选择Use Provisioning，这样不需要先准备好wifi名称和密码，而是在烧录完程序后，他会弹出个二维码，需要下载ESP BLE Prov这个App去扫描，用蓝牙连接后再设置wifi。

这里还可以改变到时候在家庭App中配对的代码，默认是11122333，也可以在sdkconfig文件中修改。

如果上面的过程中遇到什么问题了，先别忘了clean project，然后可以试一试ESP-IDF PowerShell来搞上面的这些，我在使用的时候，有时候就是VS Code插件里面的会报错，但是ESP-IDF PowerShell里就不会。

编译、下载、监视一条龙服务

上面没问题的话，就可以点击左下角的火焰按钮了，或者依次点击左边三个也是一样的。

下载的时候，先把GPIO0拉低（按住GPIO0的按钮SW1不放），然后让EN引脚拉低一下（按下EN的按钮SW2松开），看见控制台有提示连接上后就可以松开GPIO0的按钮SW1了。

在监视的输出界面中，他会弹出个二维码，在iOS设备和ESP32在同一个wifi的情况下，使用家庭App扫描这个二维码就可以配对了，这样就不需要输出那个配对码11122333了

如果二维码扫描不了，但是又想扫的话，可以点击二维码下面的链接。

或者也可以选择“我没有或无法扫描代码”，手动输入配对码添加配件。

一般没有问题的话，他会直接找到这个配件，就像下面这样，点击后输入11122333就可以配对了。

没有MFI认证就会有这个弹窗，点击仍然添加就是啦

配对完成后，监视控制台应该也可看到相应的输出，按“Ctrl+]”可以退出监视器。

使用

在家庭App刚刚添加的这个空调配件中，自动模式、制冷模式、制热模式、关闭和设置温度都可以使用，只要不是关闭其他模式都会打开空调。

温度虽然可以设定为小数xx.5℃，但是实际上设定的温度会去掉小数部分。关于设定范围，这个问题在开头提了。

下面的风扇速度对应着空调的风速，因为是一个滑块，滑倒最左边相当于关闭空调，0~33％低风，33~66％中风，66~99％高风，100％也就是最右边为自动风。

因为这个滑块在滑动的时候会不断的发送新的值给配件，所以在配件程序里设置了一个延时发送的程序，如果在接收到新的指令后的1.5S内，没有新的指令到来了，才发送红外指令，如果有新的指令，那么上一个指令会被覆盖，再等待1.5S，直到没有新的指令到来后才发送。

所以存在1.5S+的延时，有种反应速度慢的感觉。

有一个值得提醒的是：你在长按配件打开详情界面时，这时会发送一次红外指令出去，也就是你当时设置的状态。

至于延时关机开机的功能，没有加上去，第一因为懒，第二是因为在快捷指令App中的自动化可以完成这些功能。

具体的细节，硬件设计思路，程序思路可以参考本人的笔记。

遇到的bug

在添加DFS和light-sleep调试的时候，遇到过下载程序后复位发生两次或者数次重启的情况，在断开USB接口重新插入后正常启动，后来这些bug莫名其妙消失了，也许是因为清空了FLASH。
在IOS15时，添加配件完成后，对配件进行相关操作时，家庭App中无法切换至显示操作后的状态，比如一开始是关闭状态，要设置为制冷模式，家庭App中设置以后，配件实际上执行了相应的操作，但是在家庭App中还是立马切换至了关闭的状态。这种情况关闭家庭App后重新打开即可。
IOS15中，改变风速后，遇到过一次配件接收不到相应的指令的情况。也许是因为power save mode设置为minimum modem的原因。

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esp32_homekit_airconditioner's Introduction

接入HomeKit的ESP32空调控制器

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