描述

最初，我想通過 Zigbee 設備從 Thunderboard 收集溫度和濕度數據來監控另一個房間的環境。我需要一個屏幕來顯示傳感器數據，但我不想使用開發板，所以我決定設計一個漂亮的外殼，創造一個精致的產品。

在考慮了各種外殼之后，我決定為床頭柜或書桌設計一個精美的時鐘狀木制設備，它可以用作智能鬧鐘并顯示傳感器數據。設計如下圖所示。

該設備將顯示一天中的時間，但也能夠根據需要顯示溫度或濕度。我還想添加一些有趣和實用的功能。該設備需要連接到云端，這意味著我需要添加一個 Wi-Fi 模塊。我希望時鐘具有天氣預報接收能力、廣播和警報功能，因此需要一個揚聲器。

下面的家居傳感器集線器組件結構圖就是基于這些必需的功能，我決定將這個互聯家居傳感器集線器稱為“iBox”。

外殼

雖然塑料和 3D 打印技術可以輕松制作出精確且廉價的外殼，但它們無法產生我所追求的精美美學，因此我決定使用實木并開始設計尺寸圖形和 3D 模塊圖形。

尺寸圖的綠色部分是PCB的尺寸。木方前面板上的孔是為7段數碼管預留的，如下圖。

接下來，粘貼一個類似紋理的薄木皮以覆蓋 7 段 LED 數碼管。這使該設備具有實木立方體的外觀。

處理器

我決定使用 EFR32MG12P433F1024GM68 作為 iBox 的處理器。它是一款支持 ZigBee 協議的 2.4 GHz 無線 SoC。它具有 1024 kB 閃存和 256 kB RAM，足以運行多個任務并支持存儲的 OTA 固件。

顯示和用戶交互

iBox的顯示屏使用了三種不同的段式LED數碼管。

我將顯示區域分成三個部分。Main LED 用于顯示主要值，例如時間、傳感器值等。輔助 LED 用于顯示一些附加信息，例如時間的秒值、傳感器索引、網絡狀態等。電池 LED 用于顯示電池電容器上的電量。三個按鈕用于用戶交互。

無線上網

為了簡化 Wi-Fi 開發，Silicon Labs WGM160P Wi-Fi 模塊用于 NCP。需要編寫一個程序來通過 UART 向 WGM160P 發送或接收 TCP 包。套接字接口和驅動程序可以忽略。

WGM160P 支持 AP（接入點）模式和站模式。

· AP 模式：iBox 充當 Wi-Fi 熱點，其他 Wi-Fi 設備可以連接到該熱點。請注意，iBox 工作在 AP 模式，不提供任何互聯網接入；它只是提供了一種在配置過程中進行設置的方法。

· 站模式：iBox 充當普通的 Wi-Fi 設備，就像您的手機、筆記本電腦或平板電腦一樣。

聲音的

XFS5152CE是科大訊飛著名的音頻處理器芯片。它可以接收格式化的字符代碼并將其轉換為模擬語音信號。它支持中文和英文。

印刷電路板

電池

我用了兩節鋰電池；總電容高達 6400 mAh。iBox 充滿電后可工作 8 小時以上。

軟件和功能

RTOS 是軟件開發所必需的，因為我需要運行多個任務來支持不同的功能，例如 LED 顯示屏、Wi-Fi 連接、Zigbee 連接支持等。我計劃使用 Micrium OS 并實現 ZigBee 應用程序和其他任務。

按鈕使用

網絡連接

如果 iBox 是第一次開機，它應該連接到可用的 Wi-Fi 熱點。iBox 將進入 AP 模式，可在其中配置選擇 Wi-Fi 熱點。

· AP模式當iBox首次上電，或長按3號按鈕5秒以上后，將進入AP模式，可以配置一個有用的Wi-Fi熱點。

·連接iBox iBox進入AP模式后，可使用智能手機連接并瀏覽網頁（也可使用筆記本電腦）。默認 Wi-Fi SSID 為 gecko_os-XXX，密碼為“password”。當 iBox 進入 AP 模式時，主 LED 會顯示“PP”，表示它處于 AP 模式。

·選擇 Wi-Fi 熱點連接 iBox 后，訪問http://setup.comf或可用 Wi-Fi 接入點列表。

如果用戶未進行任何網絡連接配置，設備將在 5 分鐘后自動退出 AP 模式。

網絡狀態

斷網時會播報“斷網”，副LED顯示“—”。“斷網”表示兩種可能的狀態：

· iBox 與 Wi-Fi 熱點斷開連接。

· iBox 已連接到 Wi-Fi 熱點，但無法訪問互聯網。

時區和語言

易寶盒子在連接互聯網時可以根據IP地址自動配置時區和語言。默認時區是奧斯汀，默認語言是英語。

時間顯示

易寶盒子會根據 IP 地址自動配置時區并顯示當地時間。使用按鈕 2 使 iBox 在其他模式下返回時間顯示模式。

Zigbee 終端設備連接

我們將Thunderboard Sense 2編程為作為外部傳感器節點進行環境溫度測量，這些傳感器節點通過 Zigbee Mesh 網絡將測量的傳感器數據報告給 iBox。以下是如何設置傳感器節點并將其加入網狀網絡的過程。

按住 iBox 的 Button 2 至少 3 秒將強制它打開網絡加入，并有聲音提醒您 iBox 開始發現新設備。您必須在 30 秒內連接傳感器。之后，iBox 將關閉 Zigbee 網絡。

傳感器顯示

短按按鈕1，傳感器的數據將顯示在主LED中，傳感器ID將顯示在輔助LED中。繼續點擊按鈕 1 將在所有 Zigbee 傳感器之間切換數據。Sensor ID 00 為 iBox 保留，其他值由 Zigbee 終端設備使用。目前它只支持溫度傳感器和濕度傳感器，我們打算很快增加更多的傳感器，比如光、窗簾等，這樣你就可以通過iBox控制它。為了區分不同的傳感器類型，mainLED 會顯示不同的格式。

溫度顯示

格式：XX.X'C傳感器 ID 0 的溫度代表易寶盒的內部溫度，而不是室溫。

濕度顯示

格式：XX'H

時間廣播和健康提示

易寶盒子會在一個小時后報時提醒你休息，從而成為提醒你健康的智能助手。

天氣廣播和預報

如果設備受到震動或敲擊，易寶盒子會播報當日、次日和本周的天氣預報。

新聞助理

此功能僅適用于中國。當您搖晃或敲擊設備時，它可能會播報天氣預報或時事新聞。

活動提醒

易寶盒提供鬧鐘功能，您可以在特定時間設置提醒。為了使用這個功能，我使用了一個云服務器（silabs-iot.com）來開發一個http web server。您需要在 silabs-iot.com 中添加提醒。下面列出了詳細的步驟。

1. 在 silabs-iot.com/signup 申請賬戶

2.綁定你的iBox（你可以在iBox后面找到MAC地址）

3.添加提醒易寶箱

在 silabs-iot 中成功添加提醒后，iBox 應在 1 分鐘內播放“收到提醒”。

收費

電池充電時電池 LED 會閃爍，充滿或未充電時會停止閃爍。電池 LED 指示當前功率級別的容量。LED燈條的數量越多，電池容量越大。請記住在有一個 LED 燈條時充電，充滿時斷開充電器以保護電池。請注意，易寶盒會在電池充滿時提醒您斷開充電器。必須斷開充電器。為保護電池，不要只關閉易寶盒的電源，即使它已關閉，它仍會繼續充電。下圖顯示了充電。

低電量

當電池電容低時，易寶閥芯將關閉除電量 LED 外的所有 LED。要打開 LED，請單擊按鈕 2 或按鈕 1。

固件升級

每當我修復錯誤或添加新功能時，我都會將更新的固件放在云服務器中。如果設備在云服務器中發現新固件，設備將更新固件。下載較新的固件時，易寶盒上的輔助 LED 將閃爍。完整的下載將持續大約 5 到 15 分鐘。

歡迎

iBox 仍在開發中，我們希望添加更多傳感器類型和更多功能。我們歡迎您對新功能提出建議。