ESP8266通过MQTT接入Home Assistant实践

此前在《用树莓派构建家庭智能家居控制中心》中介绍了如何在Home Assistant中集成MQTT，以便下一步集成个人DIY设备。本文将用WIFI模块ESP8266来DIY一个智能插座以控制灯带开关，并通过MQTT集成到Home Assistant，实现与小米、华为等厂商的智能家居设备和传感器联动。同理，也可将DIY的传感器集成到Home Assistant，并与其他智能家居设备联动。

qq_31400983

8817人浏览 · 2023-02-10 14:28:09

qq_31400983 · 2023-02-10 14:28:09 发布

此前我在《用树莓派构建家庭智能家居控制中心》一文中介绍了如何在Home Assistant中集成MQTT，以便下一步集成个人DIY设备。本文将用WIFI模块ESP8266来DIY一个智能插座以控制灯的开关，并通过MQTT集成到Home Assistant，实现与小米、华为等厂商的智能家居设备和传感器联动。同理，也可将DIY的传感器集成到Home Assistant，并与其他智能家居设备联动。

一、设计思路

通过ESP8266模块接入WIFI网络，并与MQTT服务器建立连接，在Home Assistant构建MQTT灯光开关控制实例，通过发布灯光的开/关状态和命令主题，来控制继电器吸合/释放，实现对灯光的开/关控制。

二、器件准备

1. ESP8266模块（ESP-01S）

2. 继电器模块

该模块集成了5V转3.3V为ESP8266供电，因此电源可直接使用5V直流电。

3. USB转TTL-CH340模块

一定要将CH340模块的电压跳线调整到3.3V，以免写入程序时烧坏ESP8266模块。

4. 直流5V电源，利旧5V 1A USB充电器

我实际是暴力拆解了一个旧的原装苹果5V 1A充电器，苹果充电器集成度高，占用空间小，发热量也小，适合后期集成到插座里。

三、烧写ESP8266

1. 连接CH340模块和ESP8266模块

按照下表连接CH340模块和ESP8266模块：

esp8266(ESP-01S)	CH340
RX	TX
TX	RX
GND	GND
3.3V	3.3V
IO0	GND

注意：IO0管脚接地为烧录模式，代码烧录完成后需要断开IO0，重新上电程序才能运行。

具体详见：

ch340非一键下载电路烧录esp8266程序_lynch21的博客-CSDN博客_esp8266使用ch340c烧录

2. ESP8266开发环境搭建

本文基于Arduino安装ESP8266开发环境，首先安装Arduino IDE环境，然后在Arduino IDE上“开发板管理”里安装设置esp8266库，还需在“加载库管理”里面新安装MQTT消息组件“PubSubClient”库，再安装CH340驱动程序，将上面已连接ESP8266模块的CH340插入电脑USB接口，在Arduino IDE设置好COM口，就可以开始编程测试了。具体详见：

esp8266开发入门教程(基于Arduino)——环境安装_柒壹漆的博客-CSDN博客_esp8266开发教程

3. 编写ESP8266通讯程序

程序如下：

/*
ESP8266连接MQTT,并订阅发布信息
*/

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>

const char* ssid = "MyWIFI";               //设置Wi-Fi名
const char* password = "123***";           //设置Wi-Fi密码

const char* mqtt_server = "192.168.0.***"; //设置MQTT服务器地址

WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);
long lastMsg = 0;
char msg[50];
int value = 0;
int ledPin = 0;     //设置ESP8266的GPIO0号脚为输出控制脚

//连接wifi
void setup_wifi() {
  delay(10);
  WiFi.begin(ssid, password);
  //等待WiFi连接
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  //wifi连接成功后输出成功信息
  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi Connected!");   //显示wifi连接成功
  Serial.println(WiFi.localIP());       //返回wifi分配的IP
  Serial.println(WiFi.macAddress());  //返回设备的MAC地址
  Serial.println(""); 
  randomSeed(micros());
}

//回调函数
void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
  Serial.print("Message arrived[");
  Serial.print(topic);
  Serial.print("] ");
  for (int i = 0; i < length; i++) {
    Serial.print((char)payload[i]);
  }
  Serial.println();
  // 通过接收的信息 '1'或'0'来控制开或关
  if ((char)payload[0] == '1') {
    digitalWrite(ledPin, HIGH);    //接收到'1'GPIO0输出高电平
    Serial.println("HIGH");
  } else {
    digitalWrite(ledPin, LOW);     //接收到'0'GPIO0输出低电平
    Serial.println("LOW");
  }
}

void reconnect() {
    String clientId = "ESP-01A-711";            //设备名
    if (client.connect(clientId.c_str())) {         //尝试连接MQTT
      Serial.println("MQTT connect success.");   //显示MQTT连接成功
      client.subscribe("LED_Switch");          //设置主题
      client.publish("LED_Switch", "0");        //向主题发送消息
    } else {
      delay(5000);                         //等待5秒重试
    }
}

void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT);             //设置GPIO0为输出脚
  digitalWrite(ledPin, LOW);             //GPIO0初始输出低电平
  Serial.begin(115200);
  setup_wifi();                        //连接wifi
  client.setServer(mqtt_server, 1883);     //设置MQTT服务器
  client.setCallback(callback);            //设置回调函数
}

void loop() {
  if (!client.connected()) {
    reconnect();              //尝试连接MQTT服务器并接收信息
  }
  client.loop();
}

完成程序编译上传后，打开Arduino IDE串口监视器，看程序是否能正常连接WIFI和MQTT服务器，并开始监听LED_Switch主题。如以上正常，在Home Assistant的MQTT集成中向LED_Switch主题发布测试数据，打开订阅监听，同时查看串口监视器，看ESP8266程序能否正常接收MQTT发布的主题信息（“0”关闭灯，“1”打开灯）。

4. 连接测试

将ESP8266插入继电器模块，给继电器模块加5V直流电，在Home Assistant的MQTT集成中向LED_Switch主题发布测试数据，继电器将根据发布的LED_Switch主题“0/1”状态进行释放或吸合动作。

四、配置Home Assistan

在configuration.yaml文件中添加以下配置，以添加MQTT实例：

# add light
mqtt:
  light:
    # Device name
    - name: "Bookcase_Light"
    # State topic
      state_topic: "LED_Switch"
    # Command topic
      command_topic: "LED_Switch"
    # Command type
      payload_on: "1"
      payload_off: "0"
    # unique_ID
      unique_id: "LED1"
    # optimistic set
      optimistic: false

保存后在Home Assistant重新加载MQTT集成，如没有报错信息，MQTT集成将增加一个“Bookcase_light”实例。如没有报错也没有出现实例，请检查configuration.yaml文件格式是否正确，或重启Home Assistant服务器。