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[EN]

Supported Targets ESP32

ESP32-MeshKit-Button

概述

ESP32-MeshKit-Button 是基于 ESP-WIFI-MESH 的智能开关，包含配网、升级和设备联动等功能，它将帮助您更好地了解 ESP-WIFI-MESH 在超低功耗场景下的使用情况。ESP32-MeshKit-Button 仅作为子节点连入 ESP-WIFI-MESH，因此需要配合 ESP32-MeshKit-Light 使用。在运行本示例之前请先详细阅读 ESP32-MeshKit 指南。在编译本示例前请先阅读本文档的最后一部分：唤醒按键检测。

模块设计

硬件说明

ESP32-MeshKit-Button 开发板硬件资源主要包括：

  • 主控单元：ESP32 SoC
  • 供电单元：Mini USB 供电口和外接电池供电口
  • 调试单元：ESP-Prog 调试器接口
  • 控制单元：4 个按键
  • 显示单元：4 个 RGB LED

建立 ESP-WIFI-MESH 网络，您需要：

硬件 数量
ESP32-MeshKit-Button 开发板 1
ESP32-MeshKit-Light 至少 1 个
ESP-Prog 调试器（调试用，非必须） 1
200 mAh 锂电池（可通过 Mini USB 供电，非必须） 1

设备交互

配网

1. 准备

由于 ESP32-MeshKit-Button 不可作为根节点，需要配合使用 ESP32-MeshKit-Light 加入 ESP-WIFI-MESH 网络，请确保 Mesh 网络中至少有一个 ESP32-MeshKit-Light 设备。在使用 ESP32-MeshKit-Button 之前，先启动 ESP32-MeshKit-Light，并完成配网组网。

更多建立 ESP-WIFI-MESH 网络详情，请参照 ESP32-MeshKit 指南。

操作流程

2. 操作流程

可以通过下面两种方式中的任意一种进行配网

靠一靠 配网

将 ESP32-MeshKit-Button 靠近 ESP32-MeshKit-Light 后, 长按任意一个按键 5 秒, LED 绿色闪烁, 表明设备已经完成配网和设置完成默认的关联事件

注: 如果需要修改默认的关联事件,请连接 Mini USB 并使用 APP 进行修改

APP 配网

  • 将 ESP32-MeshKit-Button 连接 Mini USB，LED 黄色闪烁，表明设备已进入配网状态。若设备需要重新配网，同时长按任意两个键 5 秒将重置设备；

  • 根据 ESP-WIFI-MESH App 提示，点击加入网络将设备添加到 Mesh 网络；

  • 配网完成后，ESP32-MeshKit-Button 出现在已添加设备列表中，其 LED 将停止闪烁（由黄色闪烁变为黄色常亮），等待与 ESP32-MeshKit-Light 关联。

注：

  1. ESP32-MeshKit-Button 仅作为子节点，必须配合其他 ESP32-MeshKit 设备进行使用；
  2. ESP32-MeshKit-Button 需要通过添加设备的方法加入配网，不支持单独配网。

加入网络

配网成功

3. 关联

  • 添加设备配⽹成功后，在 ESP-WIFI-MESH App 中打开已添加设备列表，长按 ESP32-MeshKit-Button 设备；

  • 在弹出框中选择 自动化，然后选择关联的方式及设备，点击右上角的 √；

  • 通过拖放的方式为每一个按键绑定关联的事件，点击右上角的 √ 完成关联。设备端的 LED 将显示充电的状态（由黄色变成蓝色或蓝色闪烁）。

选择自动化

选择关联的方式

选择关联的设备

绑定关联的事件

请点击此处观看 ESP32-MeshKit-Button 演示视频。

4. USB 连接

  • ESP32-MeshKit-Button 若连接 Mini USB，当按键触发时处于 ESP-WIFI-MESH 模式。在此模式下，可以对设备进行配网、绑定、升级和控制。

  • ESP32-MeshKit-Button 若未连接 Mini USB 而使用电池供电时，设备处于 ESP-NOW 模式。在此模式下，ESP32 芯片会断开电源，仅在按下按键时重新启动，芯片发送完控制指令后立即断开电源。

5. LED 指示灯

指示灯颜色 USB 接口 状态
黄色（慢闪） 已连接 进入配网模式，未组网
黄色（快闪） 已连接 已配置，正在组网
黄色（常亮） 已连接 已组网但未绑定
蓝色（闪烁） 已连接 已组网且已绑定，正在充电
蓝色（常亮） 已连接 已组网且已绑定，充电完成
红色（闪烁） 已连接 已组网且已绑定，电量不足
熄灭 未连接 进入省电模式，按键可正常工作
绿色（按下任意按键） 已连接/未连接 按键被触发，设备已配置
黄色（闪烁一次） 已连接 按键被触发，设备未配置
从绿色变成黄色 未连接 按键被触发，设备已配置，但未绑定
从绿色变为黄色闪烁 已连接 按键被触发，设备未配置，且未绑定

功能简介

ESP32-MeshKit-Button 上的按键有两种操作⽅式：短按和⻓按。

短按

功能 应用场景
开/关 打开/关闭关联的 ESP32-MeshKit-Light。
亮度调节 随着短按次数增加，灯泡亮度数值依次递增。调节到最大数值后，短按即回到初始数值，依次往复。
色温调节 随着短按次数增加，灯泡色温数值依次递增。调节到最大数值后，短按即回到初始数值，依次往复。
色调调节 随着短按次数增加，灯泡色调不断变化，调节完所有色调后，短按即回到初始色调，依次往复。
明亮模式 灯泡进入明亮模式，发出明亮通透的白光 (H/S/V: 0/0/100)。
阅读模式 灯泡进入阅读模式，发出柔和、适合阅读的光 (H/S/V: 216/10/100)。
温馨模式 灯泡进入温馨模式，发出温馨、淡黄色光 (H/S/V: 60/10.2/100)。
就寝模式 灯泡进入就寝模式，发出色温较暖的黄色光 (H/S/V: 28/63/100)。

长按

功能 应用场景
亮度 为一对按键绑定亮度事件，长按逐渐增加/降低亮度。
色温 为一对按键绑定色温事件，长按逐渐升高/降低色温。
色调 为一对按键绑定色调事件，长按实现前后色调的转换。

功耗及时间

ESP32-MeshKit-Button 是针对超低功耗的按键方案，设备从断电到完成发包需要 1200 ms 左右的时间。下表列出了 ESP32-MeshKit-Button 在各个运行阶段的电流和时间，电流值为电源供电处 “DCVCC-SUFVCC” 的电流。

运行阶段 电流 时间
ESP32 芯片断电 0.1 uA 使用电池供电，按键未触发时长
唤醒后的启动过程 40 mA 800 ms
初始化及 ESP-NOW 发包控制 60 mA 400 ms

根据上述表格，单次按键触发耗电量为 56 mAs (40 mA x 800 ms + 60 mA x 400 ms = 56 mAs)，且考虑到芯片断电时硬件电路也有耗电，因而 200 mAh 的电源可以支持约 10,000 次控制（200 mAh x 3600 / 56 mAs ≈ 12800 - 芯片断电时硬件电路耗电量）。

注：以下方面同样体现出功耗优势

  1. 数据传输：ESP32-MeshKit-Button 作为 ESP-WIFI-MESH 子节点设备，从启动到组网成功需要的时间大约为 500 ms 左右，因为设备在配置完成后，使用 ESP-NOW 进行数据传输，而 ESP-NOW 是基于数据链路层的无连接协议，所以省去设备连接的时间；
  2. 检测时间：在 bootloader 增加了按键检测，无需等待芯片完全启动；
  3. bootloader 启动时间：清除 bootloader 日志，减少 bootloader 的启动时间。

唤醒按键检测

ESP32-MeshKit-Button 使用外接电池供电的情况下，由于 ESP32 芯片断电到唤醒后的启动过程需要 800 ms，如果在芯片完全启动后再检测按键触发，将无法获取短按的操作，因此需要在 bootloader 中加入按键检测。

您需要在 esp-idf/components/bootloader/subproject/main/bootloader_start.c 文件中加入下列检测代码，并在 call_start_cpu0() 函数中调用硬件初始化函数 bootloader_init() 之后用调用 button_bootloader_trigger()。

#include "soc/gpio_periph.h"

void button_bootloader_trigger()
{
#define RTC_SLOW_MEM ((uint32_t*) (0x50000000))       /*!< RTC slow memory, 8k size */
#define BUTTON_GPIO_LED_BLUE (14)
#define BUTTON_GPIO_KEY0     (39)
#define BUTTON_GPIO_KEY1     (34)
#define BUTTON_GPIO_KEY2     (32)
#define BUTTON_GPIO_KEY3     (35)
#define BUTTON_KEY_NUM       (4)

    typedef struct {
        uint32_t gpio_num;
        uint32_t status;
        bool push;
        bool release;
        int backup_tickcount;
    } button_key_t;

    bool key_press_flag = false;
    button_key_t button_key[BUTTON_KEY_NUM] = {
        {.gpio_num = BUTTON_GPIO_KEY0},
        {.gpio_num = BUTTON_GPIO_KEY1},
        {.gpio_num = BUTTON_GPIO_KEY2},
        {.gpio_num = BUTTON_GPIO_KEY3},
    };

    for (int i = 0; i < BUTTON_KEY_NUM; ++i) {
        gpio_pad_select_gpio(button_key[i].gpio_num);
        PIN_INPUT_ENABLE(GPIO_PIN_MUX_REG[button_key[i].gpio_num]);
    }

    uint32_t tm_start = esp_log_early_timestamp();

    do {
        for (int i = 0; !key_press_flag && i < BUTTON_KEY_NUM; ++i) {
            if (GPIO_INPUT_GET(button_key[i].gpio_num)) {
                ets_delay_us(10 * 1000);
            }

            button_key[i].push = GPIO_INPUT_GET(button_key[i].gpio_num);
            key_press_flag |= button_key[i].push;
            ESP_LOGI(TAG, "gpio_num: %d, level: %d", button_key[i].gpio_num, button_key[i].push);
        }
    } while (!key_press_flag && 30 > (esp_log_early_timestamp() - tm_start));

    if (key_press_flag) {
        gpio_pad_select_gpio(BUTTON_GPIO_LED_BLUE);
        GPIO_OUTPUT_SET(BUTTON_GPIO_LED_BLUE, 1);
        ESP_LOGI(TAG, "There is a button pressed");
    }

    memcpy(RTC_SLOW_MEM, button_key, sizeof(button_key_t) * BUTTON_KEY_NUM);
}