使用 XIAO nRF52840 连接 BTHome 给 Home Assistant 发送数据

在这个wiki中，我们将展示如何使用Seeed Studio XIAO nRF52840的蓝牙5.0 BLE功能与Seeed Studio Grove温湿度传感器(DHT20)，使用bhome协议向Home Assistant广播温度和湿度的测量值。

我们将使用CircuitPython编写代码。

开始

要学习本教程，您需要以下硬件

Seeed Studio XIAO nRF52840-Sense	Seeed Studio Grove Temperature&Humidity Sensor V2.0 (DHT20)

Get One Now 🖱️	Get One Now 🖱️

硬件准备

Grove DHT20传感器使用I2C进行通信。我们需要将其连接到XIAO nRF52840 Sense的I2C引脚上:

我们可以使用带有通用 Universal 4 pin Unbuckled cable（4针无扣电缆）的 XIAO Grove Shield
使用 4 pin Female Jumpe（ 4 针母跳线）至 Grove 4 针转换电缆将 DHT20 传感器直接连接至 XIAO nRF52840 Sense

这是 XIAO nRF52840 Sense 和 XIAO Grove Shield 的引脚排列

pir

硬件类型

接线很简单。无论是否使用Shield，以下 Fritzing（图形化Arduino电路开发软件）示意图显示了如何将组件连接在一起。

Wiring

软件准备

我们将使用Thonny IDEE软件(Linux)和一些相关的库和文件。下面是我们要采取的步骤:

在XIAO nRF52840 Sense上安装CircuitPython
安装必要的库
使用bhome协议编码我们的传感器
配置家庭助手

步骤1 — 安装CircuitPython

下面安装CircuitPython

转到 CircuitPython 下载一个版本的XIAO nRF52840 Sense 选择下载并在搜索字段中开始编写XIAO nRF52840，直到结果显示传感器

CircuitPython Download

接下来，按下下载按钮以获取我们设备的文件。

CircuitPython Download

你应该有一个a .uf2 文件。要安装它，我们需要进入bootloader模式。将XIAO nRF52840连接到计算机，按两次复位按钮。

CircuitPython Download

您的计算机上应该出现了一个名为xiaosense的新驱动器。

XIAO nRF52840 Sense drive

接下来，将下载的文件复制到驱动器。

XIAO nRF52840 Sense drive

过了一会儿，出现了一个名为CIRCUITPY的新驱动器。我们在微控制器上安装了CircuitPython。

XIAO nRF52840 Sense drive

步骤2 — 安装库

要使用我们的Grove温湿度传感器V2.0 (DHT20)，我们需要 Adafruit's AHT20 library.

上一个网站有如何安装库的说明。

安装后，我们应该有以下文件(这是我们的DHT20传感器所需的文件):

XIAO nRF52840 Sense drive

步骤3 — 上传代码

在编写代码之前，我们需要了解 BTHome是什么。

BTHome

BTHome是一个通过低功耗蓝牙(BLE)广播传感器数据和按键的开放标准。它的设计目标是节能、灵活和安全。BTHome由流行的家庭自动化平台支持，如Home Assistant，开箱即用。

BTHome的一些好处:

是一个开放的标准，因此来自不同制造商的设备可以一起工作。
设备被设计成节能的，所以它们可以在一个电池上运行很长时间。
数据是加密的，因此可以防止未经授权的访问。
是一种灵活的格式，因此它可以用来传输各种传感器数据和按键。

BTHome 是一个通用而强大的标准，用于广播传感器数据和在BLE上按下按钮。对于任何想要添加传感器数据和按钮到他们的智能家居的人来说，这是一个很好的选择。

您可以在 official site上阅读有关它的更多信息并了解有关数据格式的信息

代码

下面是CircuitPython代码。

单击此处复制CircuitPython代码

# BTHome with DHT20
# This code is based on the excelent code by Koen Vervloesem
# https://github.com/koenvervloesem/BTHome-Inertial-Sensor-in-CircuitPython
# We don't use deep sleep because it just doesn't work
# on the XIAO nRF52840 Sense. It's a pitty. 

from _bleio import adapter
from time import sleep
import board
# for the Grove sensor
import adafruit_ahtx0


# The size of the name is important. 
DEVICE_NAME = "XIAO nRF52840 Sense"
INTERVAL = 0.1

# Because this is delaying just 0.1s - 100 milliseconds, we don't need to read the sensor
# values everytime. It's overkill - let's just read every 5 minutes. 
# Let's create a timer that will add every INTERVAL
# when it reaches 30 - it will be 5 minutes passed
# then we read the sensor
# INTERVAL * 60 seconds * 5 minutes
# CONVERTING 0.1ms to seconds * 60s * minutes = 300
MINUTES_PER_READING = 5
readTimer = INTERVAL * 10 * 60 * MINUTES_PER_READING


# convert the measurement value to the BTHome format
def value_to_little_endian (measurement):
    
    # Calculate the integer value by dividing the temperature by the factor
    integer_value = int(measurement / 0.01)

    # Extract the lower and upper bytes for little-endian representation
    lower_byte = integer_value & 0xFF
    upper_byte = (integer_value >> 8) & 0xFF

    # Reverse the order of the bytes
    little_endian_bytes = bytes([upper_byte, lower_byte])
    return little_endian_bytes

class BTHomeAdvertisement:
    _ADV_FLAGS = [0x02, 0x01, 0x06]
    _ADV_SVC_DATA = [0x0a, 0x16, 0xd2, 0xfc, 0x40, 0x02, 0x00, 0x00, 0x03, 0xbf, 0x13]    

    def _name2adv(self, local_name):
        adv_element = bytearray([len(local_name) + 1, 0x09])
        adv_element.extend(bytes(local_name, "utf-8"))
        return adv_element

    def __init__(self, local_name=None):
        if local_name:
            self.adv_local_name = self._name2adv(local_name)
        else:
            self.adv_local_name = self._name2adv(adapter.name)

    def adv_data(self, temperature, humidity):
        adv_data = bytearray(self._ADV_FLAGS)
        adv_svc_data = bytearray(self._ADV_SVC_DATA)
        # temperature
        # change values according - 
        temp = value_to_little_endian (temperature)
        # returned value is list
        adv_svc_data[6] = temp[1]
        adv_svc_data[7]= temp[0]
        # humidity
        # change values according - 
        hum = value_to_little_endian (humidity)
        # returned value is list
        adv_svc_data[9] = hum[1]
        adv_svc_data[10]= hum[0]
        adv_data.extend(adv_svc_data)
        adv_data.extend(self.adv_local_name)
        return adv_data


# BTHome
bthome = BTHomeAdvertisement(DEVICE_NAME)

# Create sensor object
sensor = adafruit_ahtx0.AHTx0(board.I2C())

# because we want a initial reading
# let's initialize with the readTimer variable
# so we force the script to read the values
currentTimer = 0
# inital reading
temp = sensor.temperature
hum = sensor.relative_humidity

#DEBUG
#print("\nTemperature: %0.1f C" % temp)
#print("Humidity: %0.1f %%" % hum)
 
while True:
    adv_data = bthome.adv_data(temp,hum)
    adapter.start_advertising(
        adv_data, scan_response=None, connectable=False, interval=INTERVAL * 2
    )
    sleep(INTERVAL)
    adapter.stop_advertising()
    # increase currentTimer
    currentTimer += INTERVAL
    #print (f"Current timer: {currentTimer}")
    if (currentTimer >= readTimer):
        #print (f'Read new values')
        # Read new values
        temp = sensor.temperature
        hum = sensor.relative_humidity
        #reset counter
        currentTimer = 0