以Thunderboard Sense 2创建智能家居的蓝牙照明应用示例

SiliconLabs 2020-05-20 00:00

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Silicon Labs Thunderboard™ Sense 2是一个高集成度、紧凑型的多传感器和多协议无线开发套件。该工具包具有广泛的传感器，基于强大的EFR32™ Mighty Gecko无线系统芯片(SoC)。它还包括四个高亮度的RGB LED。对于开发电池驱动的物联网(IoT)设备而言，Thunderboard Sense 2是一个非常理想的平台。

EFR32 Mighty Gecko无线SoC支持专有协议栈和常见的物联网无线标准协议，如Zigbee、Thread和Bluetooth®低功耗。在这个项目中，我们将使用几个Thunderboard Sense 2板建立一个蓝牙网状网络。将供应两块板作为灯，一块板作为开关。由Silicon Labs开发的蓝牙网状智能手机应用程序，可以控制单个灯或群体灯。此外，所供应的设备可以控制同一组中的所有灯。

蓝牙网状网络

蓝牙网状网络是蓝牙低功耗设备的一种新拓扑结构。该技术于 2017 年发布，允许多对多设备通信。蓝牙 mesh 能够在更大规模的蓝牙设备之间实现多跳通信，这使得它成为智能家居应用的理想选择，例如照明和无线传感器节点。在蓝牙 mesh 之前，所有的蓝牙设备都必须连接到一个中心集线器，也就是所谓的 “ 星形网络 ” 拓扑。这意味着恒星网络中的节点之间不能相互通信。以前，所有消息都位于节点和中心集线器之间。但有了网状网络，所有设备都可以互相通信。这允许以数千个节点的数量扩展网络的范围。

入网配置

添加到网状网络的设备必须首先通过 Provisioning 的程序配置给网状网络。供应主要是一个安全过程，在此过程中，供应者发现未供应的设备并向设备发送加入网络的邀请。然后，提供程序和要提供的设备交换公钥。然后，每个设备生成一个会话密钥，用于保护连接以交换供应数据。供应数据包括网络密钥、设备密钥、称为 IV 索引的安全参数及其单播地址。在此之后，未供应的设备现在称为网状网络中的节点。

发布和订阅

蓝牙 Mesh 中使用的通信机制称为发布和订阅。在蓝牙网状网络中，节点通常被配置成组。例如，房间里所有的灯可以组合在一起。这意味着组中的所有节点都可以接收相同的消息。在网状网络中，每个组分配一个组地址，多播消息用于向所有设备发送消息。

软件设置

在这个演示中，我们将使用三个 Thunderboard Sense 2 传感器来演示一个基本的蓝牙网状网络照明应用程序。至少需要两块 TBS2 板才能构建网状网络。

首先，您需要下载由 Silicon Labs 提供的 Integrated DriveElectronics (IDE) Simplicity Studio ，并展开以下步骤：

安装蓝牙Mesh SDK，打开simple Studio并注册或登录，如果您已经有一个帐户。您必须登录才能访问蓝牙Mesh SDK。
点击“帮助”和“更新软件”，安装管理器应该出现。单击“按产品组安装”。用于安装SDK的安装管理器。
在Wireless & RF下选择“Bluetooth”进行蓝牙包的安装，后单击“Next”接受条款和条件，完成安装。

演示固件

通过 Micro-B USB 将 Thunderboard Sense 2 连接到 PC 上。在 Simplicity Studio 中，面板将出现在左侧顶部面板的 “ 调试适配器 ” 下。选择它，您应该会看到演示软件开始加载在启动程序中。

在 “demo” 下，打开蓝牙 Mesh SDK 。对于这个项目，您将需要用 “SOC - BT Mesh Light” 示例，用 “SOC - BT MeshSwitch” 示例。

Thunderboard Sense 2 配置

在这个步骤中，我们将把设备配置到网络并将它们分组在一起。在智能手机上安装蓝牙mesh移动应用程序。该应用程序适用于iOS和Android。安装应用程序后，打开它并创建一个新的网络。为此，我们创建了一个名为“Demo Smart Home”的网络。你可以通过点击右上角的“+”按钮来创建一个新的网络。如果选择网络，可以创建新的组。该小组将代表智能家居中的一个房间。

将设备配置为 Light 节点

单击“Provisioning”选项卡将设备供应到网络。所有未供应的设备都将出现在列表中。选择蓝牙设备，点击“设置”。配置完成后，您将被引导到设备配置页面，在那里您可以选择更改设备的名称、将其添加到一个组并赋予其功能。为简单起见，我们将light节点的名称更改为“Lamp 1”。接下来，选择要添加light节点的组。最后，选择“Light CTL Server”作为Light节点的功能。CTL表示颜色可调光，这意味着我们的光节点可以接收开/关、色温和亮度信息。