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Wi-Fi Homekit 通用方案

更新时间:2022-03-29 03:53:21下载pdf

涂鸦 Wi-Fi HomeKit 通用方案是指同时连接涂鸦 IoT 和苹果 HomeKit 平台的 MCU 对接方案。设备 MCU 通过串口与涂鸦 Wi-Fi 模组连接,实现设备联网。涂鸦提供具有联网能力的模组、App 及涂鸦 IoT 云端服务。同时,您还可以接入苹果 HomeKit 智能家居平台,丰富产品使用场景。

通信原理

与其他通讯模组方案相比,Wi-Fi HomeKit 模组通过路由器连接云端,无需网关、操作数据便捷、传输速度快、用户体验更好。Wi-Fi HomeKit 通用模组对接方案通信原理图如下:

Wi-Fi Homekit 通用方案

开发流程

本小节介绍涂鸦 Wi-Fi HomeKit 通用方案在 IoT 平台上的开发流程以及硬件开发的相关注意事项:

第一步:创建产品

本章节主要介绍 Wi-Fi HomeKit 通用方案创建产品时的必要信息,更多步骤详情请参考 MCU 对接方案概述 产品创建章节。

  1. 登录 涂鸦 IoT 平台,创建产品。

  2. 根据实际需求选择产品品类,产品方案选择 HomeKit。

    Wi-Fi Homekit 通用方案

  3. 产品创建完成后,可以根据产品实际需求选择功能、面板、模组、固件,并且可以下载MCU开发包。

  4. 在创建产品选择模组时,您会看到推荐的模组型号。

    这里介绍了 Wi-Fi HomeKit 通用方案中使用的 Wi-Fi 模组。目前,可供选择的模组型号有 TYWE3SE、CR3L 等 3 系列模组,市场常见封装,采用板载天线。

    Wi-Fi Homekit 通用方案

  5. 选定模组和固件后,可在线购买模组样品,硬件工程师可以进入画板阶段。硬件开发相关文档如下:

    Wi-Fi HomeKit 通用模组工作平均电流在 100mA 以内,但峰值电流会达到 400mA 以上(持续 us 级别),电源设计时请留有余量。

第二步:配网测试

建议您在编写代码前,使用涂鸦模组调试助手的 MCU 模拟模式 与您购买的 Wi-Fi HomeKit 模组先连接跑通。在验证模组的同时,您可提前熟悉协议交互流程。

Wi-Fi Homekit 通用方案

在 MCU 模拟模式中,涂鸦模组调试助手会模拟 MCU 自动回复模组正确的协议数据,用手机给模组配网后可测试 DP 数据的上报下发。本章节介绍助手和模组配网实操的主要步骤。更多有关涂鸦模组调试助手的使用说明,请参考 模组调试助手

以下为配网测试步骤:

  1. 根据最小系统原理图,搭建模组外围电路。

    如果您只进行简单测试,可采用飞线搭建。

  2. 打开开发包中的涂鸦模组调试助手,导入调试文件,协议选择 WiFi -> HomeKit 协议,MCU 模拟模式。

  3. 将模组串口通过 USB 转 TTL 工具接到电脑端,助手选择对应的串口及波特率,打开串口单击启动,将看到模组和上位机自动进行初始化流程协议交互。

    • 启动调试前,需进行 HomeKit 初始化配置,选择品类、服务、特性信息,否则调试助手将报错。
    • 配置完成后,开始调试。Wi-Fi HomeKit模组上电会不断发送心跳包,收到正确回复后,进行后续初始化协议的交互。若上电无数据发出,请检查模组外围电路是否正确。
  4. 单击重置模组,模组进入配网模式。

    模组可分别连接涂鸦 IoT 平台和苹果 HomeKit 平台。以下连接涂鸦 IoT 平台简称为涂鸦绑定,连接苹果 HomeKit 平台简称为 HAP(HomeKit Accessory Protocol)绑定。以下为注意事项:

    • 涂鸦绑定使用涂鸦 App,HAP绑定使用 HAP App,两个账号体系互不干涉。

    • 使用 Andriod 涂鸦 App 配网后的设备,可以再被同一局域网下的 iOS 手机进行 HAP 绑定。

    • 在涂鸦 App 或 HAP App 中移除设备,只会移除各自的绑定状态。

    • 手动重置会移除涂鸦绑定和 HAP 绑定状态,进入待配网状态。

      • 涂鸦绑定:在云端建立关联,由手机发起绑定,设备不知道被哪个手机账户绑定。目前只支持蓝牙配网方案。

      • HAP 绑定:在本地建立关联,手机和设备都知道和对方的绑定情况。

    有关常见的两种 Wi-Fi 配网模式的介绍,请参考 帮助中心

  5. 根据状态提示,App 进行相应的配网操作,配网操作可阅读 App 使用说明。以下为HomeKit 产品配网模式的操作说明。

    Home App 扫码配网

    1. 打开Home App 扫码配网。

    2. 添加设备至Home App。

    3. 打开设备设置。

    4. 跳转至涂鸦App。

      Wi-Fi Homekit 通用方案

    涂鸦 App 发现并绑定HomeKit设备

    1. 打开Home App 首页弹窗发现HomeKit设备。

    2. 点击添加开始绑定设备。

    3. 添加设备成功。

      Wi-Fi Homekit 通用方案

    涂鸦App个人中心绑定设备

    1. 在Home App中配网成功的设备。

    2. 打开涂鸦App个人中心的HomeKit 信息。

    3. 发现设备,绑定设备至涂鸦App。

      Wi-Fi Homekit 通用方案

    在涂鸦 App 蓝牙发现配网设备

    1. 涂鸦 App 通过蓝牙发现设备,接入云服务–>打开设备详情→扫二维码添加至Home App。
    2. 添加至Home App以后,设备详情会显示已绑定。
      Wi-Fi Homekit 通用方案

第三步:软件开发

在硬件调试环节中,您会看到模组与 MCU 有一系列的串口协议交互数据,有关这些数据的详情,可参考开发包中协议文档。

  • 基础协议:基础协议和产品无关,是模组共有协议,包括模组初始化指令及部分扩展功能指令。有关基础协议的详细内容,请参考 Wi-Fi HomeKit 模组通用串口协议

  • 功能协议:功能协议部分主要基于基础协议的上报下发命令字,对 DP 数据内容格式做了详细说明。

MCU对接涂鸦模组协议,有以下两种途径:

  • 自行对接协议

    若 MCU 资源有限,或不适宜移植 MCU SDK 时,您可以选择自行对接串口协议。串口协议的详细讲解,请参考Wi-Fi HomeKit 模组通用串口协议

  • 移植 MCU SDK

    若 MCU 资源足够,建议您直接移植 MCU SDK,开发高效便捷。开发包中 MCU SDK 是涂鸦提供的基于 C 语言的协议应用代码,可直接添加到 MCU 工程中。MCU SDK 对 MCU 硬件资源需求:

    • Flash 4K 字节

    • RAM 与 DP 点数据长度有关,一百字节左右,如需实现 OTA 功能 RAM 需大于 260 字节

    • 函数嵌套级数 9 级,SDK 包中的函数依然可以作为参考

      更多教程详情,请参考 MCU SDK 移植

第四步:协议验证

移植 MCU SDK 代码开发完成后,您可以使用涂鸦模组调试助手的模组模拟模式,验证 MCU 代码的正确性。

Wi-Fi Homekit 通用方案

  • 模拟模组模式下,模组调试助手会自动发送初始化数据流,验证 MCU 回复是否正确,对于错误数据给予相应提示。初始化交互通过后,可手动单击测试其他拓展功能。

    涂鸦模组调试助手的模组模拟模式,没有联网功能,仅用来验证 MCU 串口协议收发正确性。测试完成,MCU 可接实际模组配网联调。

  • 模拟 MCU 模式下,启动调试助手前需先完成HomeKit品类、服务、特性的配置,否则 HomeKit 初始化失败,无法正常进入调试。

    Wi-Fi Homekit 通用方案

第五步:功能联调

在使用助手验证完毕代码后,MCU 可连接模组使用 App 配网,进入功能联调阶段。功能联调主要测试各 DP 上报下发是否正确。

在调试过程中,您可以根据设备 ID 可查询相关设备后台日志数据,详情请参考 运营中心

视频教程

以下为 Wi-Fi MCU 开发方案中您可以参考的视频教程:

  • 产品创建:从涂鸦 IoT 平台手把手教学创建产品、下载开发资料包

  • 协议解析:涂鸦 Wi-Fi 模组通用串口协议格式及注意事项讲解

  • SDK 移植:MCU SDK 移植全过程讲解

  • SDK 函数:涂鸦 Wi-Fi MCU SDK 函数架构讲解

  • 助手调试:高效率调试助手,对接问题快速定位

    • 视频中为助手最初版本,现在助手已经经过重构,目前开发包中为最新版本助手,可一键切换模式及协议,更加高效便捷。
    • 视频中 App 界面非最新版本,但配网步骤基本一致,可做参考。

本教程包含了以下文档,帮助您快速了解相关概念和流程: