設(shè)計(jì)一臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)模塊燈—第二部分

在本文上篇中，我談到了一個(gè)模糊的想法——一臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)模塊燈——這個(gè)想法可用于布置我新生寶寶的房間。準(zhǔn)備工作已經(jīng)完成，現(xiàn)在就開(kāi)始動(dòng)手制作原型機(jī)吧！

制作原型機(jī)

如前文圖一方塊圖所示，一個(gè)與TPS92512 連接的TI SimpleLink? Wi-Fi? CC3200無(wú)線微型控制器（MCU） LaunchPad?工具包可用來(lái)驅(qū)動(dòng)LED光束。我用了一個(gè)12V的開(kāi)關(guān)電源器作為電源供應(yīng)，并用Energia為CC3200撰寫(xiě)了固件。你也可以使用代碼生成器?集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）撰寫(xiě)固件，這是我最喜愛(ài)的工具，但在這里，代碼示例和Arduino界面可大大加快我們制作原型機(jī)的進(jìn)程。

我用最新的固件創(chuàng)建了CC3200無(wú)線微型控制器LaunchPad工具包，并編程工具箱使之可在MQTT（消息列隊(duì)遙測(cè)傳輸）代理器上就某特定話題進(jìn)行對(duì)話。MQTT是一種小型傳輸協(xié)議，開(kāi)銷(xiāo)很小，可允許服務(wù)器與客戶(hù)機(jī)在網(wǎng)絡(luò)上建立通訊連接。Facebook即時(shí)通信就使用了MQTT協(xié)議，該協(xié)議被認(rèn)為是推動(dòng)未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展最重要的協(xié)議工程之一。

我還為這個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)了一個(gè)小型的印刷電路板（PCB），框架為一個(gè)加強(qiáng)包?插入式組件；結(jié)果請(qǐng)見(jiàn)圖1。多個(gè)PCB可以疊加，以取得想要的LED驅(qū)動(dòng)器通道數(shù)量。

我的設(shè)計(jì)可適配50mm x 50mm形狀因子，這樣就可以降低量產(chǎn)的生產(chǎn)成本。圖2所示的是最終版的電路布置圖截屏，包括了四個(gè)安裝孔，以及一致的組件引線。

我使用了評(píng)估模塊的原理圖和布置圖作為設(shè)計(jì)指導(dǎo)。

Würth Elektronik提供了線圈和機(jī)電元件，且機(jī)電元件都已經(jīng)蝕刻好了足跡，這簡(jiǎn)直幫了我的一個(gè)大忙。面板設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作并不困難：如圖3所示，我打印出電路布置圖，核對(duì)了足跡，確保一切正常。

客戶(hù)端設(shè)計(jì)

憑借對(duì)HTML、代碼生成器集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）和JavaScript?的基本了解，我創(chuàng)建了一個(gè)簡(jiǎn)單的用戶(hù)界面。我的想法是在網(wǎng)頁(yè)界面創(chuàng)建按鈕，使用JavaScript將命令通過(guò)MQTT協(xié)議發(fā)送至代理器并最終到達(dá)物聯(lián)網(wǎng)燈。我用代碼生成器創(chuàng)建了網(wǎng)頁(yè)，并用JavaScript的Paho程序庫(kù)對(duì)網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行了美化。圖4即該網(wǎng)頁(yè)的截圖。

我在家庭自動(dòng)化前端設(shè)計(jì)上多少有點(diǎn)走極端，但你能明白我的意思，我想要的是一種人們?cè)敢饣ㄥX(qián)購(gòu)買(mǎi)的外觀和感覺(jué)。設(shè)計(jì)的四個(gè)按鈕都是我所需要的，且功能都相當(dāng)不錯(cuò)。網(wǎng)頁(yè)的設(shè)計(jì)用到了推特的引導(dǎo)程序，也就是說(shuō)，同一個(gè)網(wǎng)頁(yè)在不同的屏幕尺寸下，其顯示的外觀是不同的。

愛(ài)和浪漫

我已經(jīng)搞定了項(xiàng)目的技術(shù)細(xì)節(jié)，畢竟這多多少少是個(gè)科學(xué)項(xiàng)目。但我的妻子提議將這個(gè)原型機(jī)轉(zhuǎn)化為真正的產(chǎn)品供我們自己使用，這才是真正的挑戰(zhàn)。當(dāng)時(shí)妻子正在待產(chǎn)，她希望可以遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)寶寶房間的燈光亮度。這盞燈既可以作為房間的照明燈，也可以用作夜明燈、以及“半夜為寶寶換尿布燈”。我沒(méi)有選擇用3D打印技術(shù)制作燈外殼，而是回收利用了一個(gè)舊液晶顯示屏、一些舊玻璃以及結(jié)婚前的生日卡片。我和妻子間的浪漫還在，現(xiàn)在該用這一份浪漫去點(diǎn)亮臺(tái)燈。圖5所示的是手工布置的模塊燈外殼內(nèi)的元件布置圖。

把廢棄的物品重新搭配起來(lái)是個(gè)很有意思的過(guò)程。圖6所示即是成品。

嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，最終的成品不能稱(chēng)之為是產(chǎn)品，更遑論是一件融合了個(gè)性化手工藝術(shù)的科技產(chǎn)品。但我們的寶寶很喜歡盯著嬰兒床上方這件設(shè)計(jì)產(chǎn)品看，對(duì)此我們深感欣慰。

下一步的工作

目前我正致力于在相同概念基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)室內(nèi)水耕種植所需的生長(zhǎng)燈，這正代表了另一種應(yīng)用程序。

對(duì)這個(gè)樣品來(lái)說(shuō)，安全從來(lái)都不是關(guān)鍵，但對(duì)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，安全問(wèn)題至關(guān)重要。因此我目前正在嘗試去開(kāi)發(fā)一個(gè)安全的解決方案。我用樹(shù)莓派（Raspberry Pi）做實(shí)驗(yàn)，將它設(shè)置為本地代理，并考慮將整個(gè)網(wǎng)頁(yè)用戶(hù)界面移植到SimpleLink Wi-Fi CC3200設(shè)備上。這兩種辦法都可行，但由于都不再接入互聯(lián)網(wǎng)、或不能從網(wǎng)絡(luò)上接入，因此不能作為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品安全問(wèn)題的解決方案。

結(jié)語(yǔ)

這個(gè)項(xiàng)目只是一個(gè)我個(gè)人參與的概念驗(yàn)證。有很多朋友請(qǐng)我?guī)兔ψ鲆粋€(gè)同樣的產(chǎn)品，現(xiàn)在我都拒絕了他們，但以后說(shuō)不定我可以給他們一臺(tái)飛利浦Hue照明燈作為替代。

這個(gè)項(xiàng)目最重要的一點(diǎn)是它證明了只要有資源，快速制作一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)原型機(jī)也是一件很輕松的事。感謝德州儀器、Würth Elektronik和14元素的大力支持。前途一片光明！

審核編輯：金巧