Подключение ESP32 к умному дому по протоколу Matter: Датчик влажности и температуры

14.04.2025Вольтик.руArduino для начинающих, Arduino своими руками, Инструкции и решения проблем2

В прошлой статье мы разобрали, как подготовить Home Assistant для работы с Matter и подключить к нему ESP32 в качестве устройства умного дома. Сегодня мы продолжим эту тему и добавим в систему датчик температуры и влажности AHT10.

Matter — это современный открытый протокол, разработанный альянсом Connectivity Standards Alliance (ранее Zigbee Alliance), который обеспечивает совместимость между устройствами разных производителей. Главное преимущество Matter в том, что он позволяет легко объединять устройства в единую экосистему умного дома без привязки к конкретному бренду.

ESP32 отлично подходит для реализации таких решений благодаря поддержке Matter через Arduino IDE. Это делает процесс разработки доступным даже для начинающих — вам не потребуется сложных инструментов или глубоких знаний в программировании. Всё, что нужно — это сама плата ESP32, датчик AHT10 и несколько простых шагов для настройки.

В этой статье мы:

Подключим AHT10 к ESP32 по I2C
Настроим отправку данных в Home Assistant
Проверим работу датчика в веб-интерфейсе и мобильном приложении

Схема подключения датчика

В этом проекте мы будем использовать отладочную плату ESP32, что значительно упрощает процесс подключения и прототипирования. Эти платы уже содержат все необходимые компоненты для удобной работы, включая USB-UART преобразователь для программирования и стабилизатор питания.

Подключение датчика AHT10 к ESP32 выполняется по интерфейсу I2C — это один из самых простых способов передачи данных между микроконтроллером и периферийными устройствами. Для работы требуется всего 4 провода:

Два сигнальных (SDA и SCL) — для передачи данных и тактового сигнала
Два питающих (VCC и GND) — для подачи питания на датчик

В классической схеме I2C на шины SDA и SCL рекомендуется устанавливать подтягивающие резисторы(обычно 4.7–10 кОм), чтобы обеспечить стабильную передачу данных. Однако в нашем случае это не потребуется — мы будем использовать готовый модуль AHT10, в котором эти резисторы уже установлены на плате.

Подключение ESP32 к умному дому по протоколу Matter: Датчик влажности и температуры

Пример кода в Arduino IDE

Для наглядности мы приведём упрощённый вариант кода, в котором сознательно опущены:

Обработка ошибок
Некоторые callback-функции обработчиков событий
Валидация данных

Такой подход позволяет сосредоточиться на основных аспектах интеграции, не перегружая пример второстепенными деталями.

Важное замечание: для работы с библиотекой Matter в Arduino IDE требуется предварительная настройка среды разработки. Подробная инструкция по установке всех необходимых компонентов (ESP32 Arduino Core, дополнительных библиотек и настройке поддержки Matter) была рассмотрена в нашей предыдущей статье “Подключение ESP32 к умному дому по протоколу Matter“. Если вы еще не выполнили эти шаги, рекомендуем сначала ознакомиться с этим материалом.

#include <Wire.h>  // Библиотека для работы с I2C
#include "Matter.h"  // Основная библиотека Matter
#include <app/server/OnboardingCodesUtil.h>  // Для генерации QR-кода подключения
#include <credentials/examples/DeviceAttestationCredsExample.h>  // Пример сертификатов для Matter

using namespace esp_matter;
using namespace esp_matter::attribute;
using namespace esp_matter::endpoint;
using namespace chip::app::Clusters;

// Настройка пинов I2C
#define SDA 21
#define SCL 22 

// Идентификаторы эндпоинтов (виртуальных устройств в Matter)
uint16_t temperature_sensor_endpoint_id;
uint16_t humidity_sensor_endpoint_id;

// Функция для обновления значения температуры
void UpdateTemperatureValue(nullable<int16_t> temperature) {
  chip::DeviceLayer::SystemLayer().ScheduleLambda([temperature]() {
    // Упаковываем значение в формат Matter
    esp_matter_attr_val_t val = esp_matter_nullable_int16(temperature);
    // Отправляем обновление атрибута
    esp_matter::attribute::update(temperature_sensor_endpoint_id, 
                               TemperatureMeasurement::Id, 
                               TemperatureMeasurement::Attributes::MeasuredValue::Id, 
                               &val);
  });
}

// Функция обновления значения влажности
void UpdateHumidityValue(nullable<uint16_t> humidity) {
  chip::DeviceLayer::SystemLayer().ScheduleLambda([humidity]() {
    // Упаковываем значение в формат Matter
    esp_matter_attr_val_t val = esp_matter_nullable_uint16(humidity);
    // Отправляем обновление атрибута
    esp_matter::attribute::update(humidity_sensor_endpoint_id, 
                               RelativeHumidityMeasurement::Id, 
                               RelativeHumidityMeasurement::Attributes::MeasuredValue::Id, 
                               &val);
  });
}

// Функция чтения температуры с датчика AHT10
float RequestTemperatureFromAHT10() {
  uint8_t CMD[3] = { 0xAC, 0x33, 0x00 };  // Команда для запроса данных
  
  // Начинаем передачу по I2C к устройству с адресом 0x38
  Wire.beginTransmission(0x38);
  Wire.write(CMD, 3);  // Отправляем команду
  Wire.endTransmission();
  
  // Запрашиваем 6 байт данных
  Wire.requestFrom(0x38, 6);
  
  uint8_t data[6];  // Буфер для хранения данных
  
  // Читаем полученные данные
  for (uint8_t i = 0; Wire.available() > 0; i++)
    data[i] = Wire.read();
  
  // Преобразуем сырые данные в температуру в градусах Цельсия
  return (((data[3] & 0x0F) << 16) | (data[4] << 8) | data[5]) * 0.000191 - 50;
}

// Функция чтения влажности с датчика AHT10
float RequestHumidityFromAHT10() {
  uint8_t CMD[3] = { 0xAC, 0x33, 0x00 };  // Команда для запроса данных
  
  // Начинаем передачу по I2C
  Wire.beginTransmission(0x38);
  Wire.write(CMD, 3);  // Отправляем команду
  Wire.endTransmission();
  
  // Запрашиваем 6 байт данных
  Wire.requestFrom(0x38, 6);
  
  uint8_t data[6];  // Буфер для хранения данных
  
  // Читаем полученные данные
  for (uint8_t i = 0; Wire.available() > 0; i++)
    data[i] = Wire.read();
  
  // Преобразуем сырые данные в влажность в процентах
  return (((data[1] << 16) | (data[2] << 8) | data[3]) >> 4) * 0.000095;
}

// Callback-функция, вызываемая по таймеру для обновления значений
void OnTimerUpdate(void *) {
  // Получаем текущие значения с датчика
  float temperature = RequestTemperatureFromAHT10();
  float humidity = RequestHumidityFromAHT10();
  
  // Обновляем значения в Matter (умножаем на 100 для правильного отображения в HomeAssistant)
  UpdateTemperatureValue(static_cast<nullable<int16_t>>(temperature * 100));
  UpdateHumidityValue(static_cast<nullable<uint16_t>>(humidity * 100));
}

void setup() {
  Wire.begin(SDA, SCL);  // Инициализация I2C
  
  Serial.begin(115200);  // Инициализация последовательного порта
  esp_log_level_set("*", ESP_LOG_DEBUG);  // Устанавливаем уровень логирования
  
  // Создаем основной узел Matter
  node::config_t node_config;
  node_t *node = node::create(&node_config, NULL, NULL);
  
  // Создаем эндпоинт для датчика температуры
  temperature_sensor::config_t temp_sensor_config;
  endpoint_t *temperature_sensor_endpoint = temperature_sensor::create(node, &temp_sensor_config, ENDPOINT_FLAG_NONE, NULL);
  
  // Создаем эндпоинт для датчика влажности
  humidity_sensor::config_t humidity_sensor_config;
  endpoint_t *humidity_sensor_endpoint = humidity_sensor::create(node, &humidity_sensor_config, ENDPOINT_FLAG_NONE, NULL);
  
  // Сохраняем идентификаторы эндпоинтов
  temperature_sensor_endpoint_id = endpoint::get_id(temperature_sensor_endpoint);
  humidity_sensor_endpoint_id = endpoint::get_id(humidity_sensor_endpoint);
  
  // Настраиваем таймер для обновления значений
  esp_timer_handle_t timer;
  esp_timer_create_args_t args = {
    .callback = OnTimerUpdate,  // Функция, вызываемая по таймеру
    .arg = NULL,
  };
  esp_timer_create(&args, &timer);
  esp_timer_start_periodic(timer, 5000 * 1000);  // 5 секунд интервал
  
  // Установка сертификатов для Matter (пример из SDK)
  esp_matter::set_custom_dac_provider(chip::Credentials::Examples::GetExampleDACProvider());
  
  // Запуск Matter
  esp_matter::start(NULL);
  
  // Генерация и вывод кодов для подключения
  PrintOnboardingCodes(chip::RendezvousInformationFlags(chip::RendezvousInformationFlag::kBLE));
}

void loop() {
  // Основной цикл пустой - вся работа выполняется по таймеру в callback-функции OnTimerUpdate()
}

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

#include <Wire.h> // Библиотека для работы с I2C

#include "Matter.h" // Основная библиотека Matter

#include <app/server/OnboardingCodesUtil.h> // Для генерации QR-кода подключения

#include <credentials/examples/DeviceAttestationCredsExample.h> // Пример сертификатов для Matter

using namespace esp_matter;

using namespace esp_matter::attribute;

using namespace esp_matter::endpoint;

using namespace chip::app::Clusters;

// Настройка пинов I2C

#define SDA 21

#define SCL 22

// Идентификаторы эндпоинтов (виртуальных устройств в Matter)

uint16_t temperature_sensor_endpoint_id;

uint16_t humidity_sensor_endpoint_id;

// Функция для обновления значения температуры

void UpdateTemperatureValue(nullable<int16_t> temperature) {

chip::DeviceLayer::SystemLayer().ScheduleLambda([temperature]() {

// Упаковываем значение в формат Matter

esp_matter_attr_val_t val = esp_matter_nullable_int16(temperature);

// Отправляем обновление атрибута

esp_matter::attribute::update(temperature_sensor_endpoint_id,

TemperatureMeasurement::Id,

TemperatureMeasurement::Attributes::MeasuredValue::Id,

&val);

});

}

// Функция обновления значения влажности

void UpdateHumidityValue(nullable<uint16_t> humidity) {

chip::DeviceLayer::SystemLayer().ScheduleLambda([humidity]() {

// Упаковываем значение в формат Matter

esp_matter_attr_val_t val = esp_matter_nullable_uint16(humidity);

// Отправляем обновление атрибута

esp_matter::attribute::update(humidity_sensor_endpoint_id,

RelativeHumidityMeasurement::Id,

RelativeHumidityMeasurement::Attributes::MeasuredValue::Id,

&val);

});

}

// Функция чтения температуры с датчика AHT10

float RequestTemperatureFromAHT10() {

uint8_t CMD[3] = { 0xAC, 0x33, 0x00 }; // Команда для запроса данных

// Начинаем передачу по I2C к устройству с адресом 0x38

Wire.beginTransmission(0x38);

Wire.write(CMD, 3); // Отправляем команду

Wire.endTransmission();

// Запрашиваем 6 байт данных

Wire.requestFrom(0x38, 6);

uint8_t data[6]; // Буфер для хранения данных

// Читаем полученные данные

for (uint8_t i = 0; Wire.available() > 0; i++)

data[i] = Wire.read();

// Преобразуем сырые данные в температуру в градусах Цельсия

return (((data[3] & 0x0F) << 16) | (data[4] << 8) | data[5]) * 0.000191 - 50;

}

// Функция чтения влажности с датчика AHT10

float RequestHumidityFromAHT10() {

uint8_t CMD[3] = { 0xAC, 0x33, 0x00 }; // Команда для запроса данных

// Начинаем передачу по I2C

Wire.beginTransmission(0x38);

Wire.write(CMD, 3); // Отправляем команду

Wire.endTransmission();

// Запрашиваем 6 байт данных

Wire.requestFrom(0x38, 6);

uint8_t data[6]; // Буфер для хранения данных

// Читаем полученные данные

for (uint8_t i = 0; Wire.available() > 0; i++)

data[i] = Wire.read();

// Преобразуем сырые данные в влажность в процентах

return (((data[1] << 16) | (data[2] << 8) | data[3]) >> 4) * 0.000095;

}

// Callback-функция, вызываемая по таймеру для обновления значений

void OnTimerUpdate(void *) {

// Получаем текущие значения с датчика

float temperature = RequestTemperatureFromAHT10();

float humidity = RequestHumidityFromAHT10();

// Обновляем значения в Matter (умножаем на 100 для правильного отображения в HomeAssistant)

UpdateTemperatureValue(static_cast<nullable<int16_t>>(temperature * 100));

UpdateHumidityValue(static_cast<nullable<uint16_t>>(humidity * 100));

}

void setup() {

Wire.begin(SDA, SCL); // Инициализация I2C

Serial.begin(115200); // Инициализация последовательного порта

esp_log_level_set("*", ESP_LOG_DEBUG); // Устанавливаем уровень логирования

// Создаем основной узел Matter

node::config_t node_config;

node_t *node = node::create(&node_config, NULL, NULL);

// Создаем эндпоинт для датчика температуры

temperature_sensor::config_t temp_sensor_config;

endpoint_t *temperature_sensor_endpoint = temperature_sensor::create(node, &temp_sensor_config, ENDPOINT_FLAG_NONE, NULL);

// Создаем эндпоинт для датчика влажности

humidity_sensor::config_t humidity_sensor_config;

endpoint_t *humidity_sensor_endpoint = humidity_sensor::create(node, &humidity_sensor_config, ENDPOINT_FLAG_NONE, NULL);

// Сохраняем идентификаторы эндпоинтов

temperature_sensor_endpoint_id = endpoint::get_id(temperature_sensor_endpoint);

humidity_sensor_endpoint_id = endpoint::get_id(humidity_sensor_endpoint);

// Настраиваем таймер для обновления значений

esp_timer_handle_t timer;

esp_timer_create_args_t args = {

.callback = OnTimerUpdate, // Функция, вызываемая по таймеру

.arg = NULL,

};

esp_timer_create(&args, &timer);

esp_timer_start_periodic(timer, 5000 * 1000); // 5 секунд интервал

// Установка сертификатов для Matter (пример из SDK)

esp_matter::set_custom_dac_provider(chip::Credentials::Examples::GetExampleDACProvider());

// Запуск Matter

esp_matter::start(NULL);

// Генерация и вывод кодов для подключения

PrintOnboardingCodes(chip::RendezvousInformationFlags(chip::RendezvousInformationFlag::kBLE));

}

void loop() {

// Основной цикл пустой - вся работа выполняется по таймеру в callback-функции OnTimerUpdate()

}

Спаривание устройства

После загрузки прошивки на ESP32 откройте монитор порта. В логах вы увидите ссылку, которая ведет на страницу с QR-кодом для подключения.

Просто скопируйте эту ссылку и вставьте ее в браузере на любом устройстве. На экране появится QR-код, который нужно будет отсканировать.

Теперь откройте приложение Home Assistant на смартфоне. Перейдите в раздел добавления новых устройств и выберите опцию сканирования QR-кода. Наведите камеру на код — и через пару секунд ESP32 подключится к вашей системе.

Вот и все! Теперь датчик температуры и влажности появится в Home Assistant. Вы сразу сможете просматривать данные и настраивать автоматизации. Весь процесс занимает меньше минуты и работает без сложных настроек — это и есть удобство протокола Matter.

Заключение

В этой статье мы разобрали, как подключить датчик температуры и влажности к ESP32 и интегрировать его в Home Assistant через Matter. Теперь вы можете:

✅ Собирать данные с датчика и передавать их в умный дом
✅ Мониторить температуру и влажность прямо в интерфейсе Home Assistant
✅ Использовать ESP32 как универсальное Matter-устройство для других датчиков

Что дальше?

Попробуйте добавить дополнительные сенсоры (например, CO₂ или освещенности)
Настройте автоматизации в Home Assistant (например, уведомления о слишком низкой/высокой температуре)
Поэкспериментируйте с энергосберегающими режимами ESP32 для создания более энергоэффективных устройств

Matter открывает огромные возможности для создания открытой экосистемы умного дома. С ESP32 и Home Assistant вы можете легко масштабировать систему, добавляя новые устройства без привязки к конкретному производителю.

Вольтик.ру

Вольтик - это слаженная команда амбициозных и заядлых инженеров. Мы создали этот проект с целью вовлечения вас, талантливых и начинающих профессионалов, в увлекательный мир мейкерской микроэлектроники!

2 комментария. Оставить новый

Сергей

22.04.2025 05:30

Добрый день. А можно точно такое же, но под BME280?

Ответить

Вольтик (Техподдержка)

22.04.2025 10:41

Добрый день! Для BME280 нужно изменить только функции запроса влажности и температуры с самого датчика. Вы можете использовать для этого какую-нибудь библиотеку для Arduino IDE. Также можете ознакомиться с нашим примером подключения BME280 к Arduino: https://voltiq.ru/bme280-and-arduino/.