🌟 基于xiao的智能家居控制

利用 xiao ESP32 系列芯片，打造低成本、易扩展的智能家居控制系统

🏠 项目背景

随着智能家居的普及，越来越多的用户希望通过简单、低成本的方式实现对家中设备的远程和本地智能控制。
xiao 系列 ESP32 芯片体积小巧、功能强大，非常适合用于分布式智能家居系统的开发。
本项目旨在利用多芯片协作，实现局域网内多设备的互联互控，为智能家居开发者和爱好者提供参考。

✨ 项目简介

主控：xiao esp32c3（AP模式，WiFi热点）
LED灯带：xiao esp32s3
磁吸门锁 & 继电器：xiao esp32c6
风扇：xiao esp32c6
空调控制：xiao esp32c6
通信协议：UDP
人机交互：OLED 屏+按键菜单

所有节点接入主控 AP 后，通过 UDP 协议进行数据通信。主控 OLED 屏幕实时显示和控制各设备状态。

📁 项目目录结构

├── code/                # 各功能模块源代码
│   ├── main_controller/     # 主控代码
│   ├── led_strip/           # LED灯带模块代码
│   ├── relay_lock/          # 继电器/门锁模块代码
│   ├── fan/                 # 风扇模块代码
│   ├── air_conditioner/     # 空调控制模块代码
│   └── libs/                # 打包库文件（ZIP）
├── images/             # 硬件连接图、原理图
├── README.md           # 项目说明

UDP通信协议说明

本系统各节点与主控通过 UDP 协议进行通信，所有命令及反馈均为字符串格式，字段需严格区分大小写。

控制命令

类型	命令	说明	示例	动作/含义
控制	LED_ON	打开LED灯	LED_ON	打开LED灯
控制	LED_OFF	关闭LED灯	LED_OFF	关闭LED灯
控制	FAN_ON	打开风扇	FAN_ON	打开风扇
控制	FAN_OFF	关闭风扇	FAN_OFF	关闭风扇
控制	AC_TEMP_22	设定空调温度为22℃	AC_TEMP_22	空调温度设为22℃

响应/状态反馈

类型	命令/反馈	说明	示例	含义说明
响应	ACK_LED_ON	已成功打开LED灯	ACK_LED_ON	控制命令执行成功
响应	ACK_FAIL	命令执行失败，附带错误原因	ACK_FAIL	失败，具体原因见串口
状态	STATUS_LED:ON/OFF	查询LED灯当前状态	STATUS_LED:ON	LED灯当前为开/关
状态	STATUS_FAN:ON/OFF	查询风扇当前状态	STATUS_FAN:OFF	风扇当前为关

示例数据包

LED_ON
ACK_LED_ON
STATUS_LED:ON

注意事项

所有命令、反馈均为纯英文字符串，大小写敏感。
具体命令及参数请参考各功能模块说明与代码。
网络通信建议使用 UTF-8 编码。

推荐协议格式逐步扩展为 JSON，例如：

{"type":"control", "target":"led", "action":"on"}
{"type":"status", "target":"fan", "state":"off"}

⚠️ 命令/反馈字段请严格区分大小写，避免歧义。具体命令及参数请参考各模块代码与文档。

各模块设计

3.1 主控模块（xiao esp32c3）

🛠️ 原理

作为 AP，无需外部路由器，所有设备连接到 c3
通过 UDP 广播/单播与各节点通信
OLED 显示菜单，按键切换和控制设备

🔌 硬件连接

设备	接口	说明	GPIO分配
xiao esp32c3	WiFi AP	AP模式，无需外部路由器，所有设备连接到 c3	-
OLED	I2C	显示菜单	-
摇杆	GPIO	菜单切换/控制	A0（X轴/上下/进入），A1（Y轴/退回）
电池	3.3V	供电	-

主控模块硬件连接示意图

📦 硬件介绍

xiao esp32c3
- 支持 WiFi AP（热点）功能，可作为局域网中心节点
- 丰富的 GPIO 引脚，支持多种外设扩展
- 集成 ADC，可采集模拟信号，适合传感器输入
- 在 Seeed Bazaar 购买 xiao esp32c3

xiao esp32c3引脚图

xiao 拓展部件
- OLED 屏幕：用于菜单显示和状态反馈
  - 工作原理：主控（xiao esp32c3）通过 I2C 接口向 OLED 发送命令和数据，控制像素点的显示状态，进而显示菜单、图标或文字。
- 电池接口：支持锂电池供电，便于移动应用
- 蜂鸣器：用于声音提示和报警
  - 工作原理：通过控制引脚输出高电平，使蜂鸣器发出声音。
- 在 Seeed Bazaar 购买 xiao 扩展板

xiao_扩展板图

Grove-摇杆
- 采用三路电位器结构，X轴、Y轴、按键（SW）均输出模拟电压信号，通过ADC引脚（如A0、A1）读取
- 常用于菜单切换、方向控制等人机交互场景

功能	输出类型	典型引脚	电压区间与判定说明
X 轴	模拟电压	A0（ADC）	`0~1.2V`为左，`1.2~3.4V`为右
Y 轴	模拟电压	A1（ADC）	`0~1.2V`为上，`1.2~3.4V`为下
按键（SW）	模拟电压	A0/A1（ADC）	3.8V以上为按键按下

在 Seeed Bazaar 购买 Grove-摇杆

摇杆图

控制示例代码（主控发送UDP协议指令）

// 发送控制协议示例（主控菜单操作时调用）
switch (menuId) {
  case 1: // LED 灯带控制
    if (opt == 0) payload = "LED_ON";   // 选择“开灯”
    else if (opt == 1) payload = "LED_OFF"; // 选择“关灯”
    break;
  case 2: // 延时/定时控制
    payload = (opt == 0) ? "DELAY_ON" : "DELAY_OFF"; // 开启/关闭定时
    break;
  case 3: // 风扇控制
    payload = (opt == 0) ? "FAN_ON" : "FAN_OFF"; // 开/关风扇
    break;
  case 4: // 空调控制
    payload = (opt == 0) ? "AIR_ON" : "AIR_OFF"; // 开/关空调
    break;
  default:
    return; // 其他菜单项不处理
}

💻 快速开始

打开 Arduino IDE，安装以下库：
- esp32板载包（v3.2.0）
  https://github.com/espressif/arduino-esp32
- U8g2 ≥ 2.26.0
  https://github.com/olikraus/U8g2_Arduino
上传固件，打开串口（115200 波特）查看启动日志
通过摇杆操作菜单，控制各节点

主控demo演示

---

3.2 LED 灯带模块（xiao esp32s3）

🛠️ 原理

xiao esp32s3 作为 WiFi station 连接主控 AP
监听 UDP 控制指令，控制 LED 灯带亮灭、颜色等
状态变化通过 UDP 回复主控

🔌 硬件连接

设备	接口	说明	GPIO分配
xiao esp32s3	WiFi station	连接主控 AP	-
LED驱动板	GPIO	驱动LED灯带	-
LED灯带	GPIO	WS2812/APA102等	A4
电源	USB/3.3V	供电	-

LED灯带模块硬件连接示意图

📦 硬件介绍

xiao esp32s3
- 支持 WiFi station 功能，轻松接入主控 AP
- 丰富的 GPIO 支持多种外设扩展
- 在 Seeed Bazaar 购买 xiao esp32s3

主控模块引脚图

WS2812B LED灯带
- WS2812B 是集成驱动的智能全彩 LED，每颗灯珠包含 RGB 三色 LED 和驱动电路，多个 WS2812B 可串联组成灯带，支持逐颗编程控制，实现炫彩动态效果。
- 接口说明：
  - VCC（红线）：5V 供电
  - GND（黑线）：地
  - DIN（绿线）：单线串行控制信号输入
- 工作原理：
  - 采用单线串行协议，主控（xiao esp32s3）以 800kHz PWM 数据流写入全部 RGB 数据，第一个 WS2812B 依次转发后续数据，实现级联控制。
  - 每颗像素 3 字节（R/G/B），可实现高速动画和丰富灯效。
- 在 Seeed Bazaar 购买 WS2812 灯带
xiao-LED驱动板
- 该扩展板用于直接驱动 WS2812 灯带，集成电源稳压与信号缓冲，确保兼容性和可靠性。
- 功能说明：
  - 内置电平转换器，将 xiao esp32s3 的 3.3V 数字信号提升至 5V，保证 WS2812 灯带可靠响应
  - 提供大电流供电电路，满足多颗 LED 同时点亮的电流需求
- 控制方式：
  - 灯带数据线连接 xiao esp32s3 的 GPIO（A4），通过库函数控制每颗 LED 的颜色和亮度（strip.setPixelColor(i, color)）
- 在 Seeed Bazaar 购买 xiao-LED驱动板

xiao-LED驱动板实物图

电源
- USB/3.3V/3.7V锂电池供电，便于部署

控制示例代码（节点接收并解析UDP指令）

// 节点端接收主控UDP指令，控制LED灯带
if (strcmp(incomingPacket, "LED_ON") == 0) {
  ledState = STATIC_COLOR;    // 设置为静态常亮模式
  showStatic();               // 显示静态灯效
} else if (strcmp(incomingPacket, "LED_OFF") == 0) {
  ledState = OFF;             // 设置为关闭状态
  pixels.clear();             // 熄灭所有LED
  pixels.show();
} else if (strcmp(incomingPacket, "WATERFALL_LIGHT") == 0) {
  ledState = WATERFALL;       // 设置为流水灯模式
  wfIndex = 0;                // 重置流水灯索引
  lastMillis = millis();      // 记录当前时间用于动画
}

💻 快速开始

打开 Arduino IDE，安装以下库：
- esp32板载包（v3.2.0）
  https://github.com/espressif/arduino-esp32
- Adafruit NeoPixel（如使用WS2812）
  https://github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel
上传固件，打开串口（115200 波特）查看启动日志
通过接收主控发送控制指令，控制灯带亮灭与变色

LED灯带demo演示

3.3 风扇模块（xiao esp32c6）

🛠️ 原理

xiao esp32c6 作为 WiFi station 连接主控 AP
监听 UDP 控制指令，控制风扇开关
状态变化通过 UDP 回复主控

🔌 硬件连接

设备	接口	说明	GPIO分配
xiao esp32c6	WiFi station	连接主控 AP	-
电机驱动板	GPIO	控制电机转动	-
风扇	GPIO	转动	A0
电源	USB/3.3V	供电	-

风扇模块硬件连接示意图

📦 硬件介绍

xiao esp32c6
- 支持 WiFi station 功能，轻松接入主控 AP
- 丰富的 GPIO 支持多种外设扩展
- 在 Seeed Bazaar 购买 xiao esp32c6

xiao_esp32c6引脚图

电机驱动模块
- Grove Mini Fan v1.1，核心为 N 沟 MOSFET + 小型直流风扇
- Grove 标准 4-pin 接口（实际只用 VCC + 控制引脚），典型 5V 供电（3.3V可用但转速降低）
- 工作原理：
  - 主控通过 GPIO 控制 MOSFET 栅极，实现对风扇的电子开关控制
  - HIGH（1）：MOSFET 导通，风扇转动
  - LOW（0）：MOSFET 截止，风扇停止
  - 类似继电器，但速度更快、体积更小
- 在 Seeed Bazaar 购买 Grove-电机驱动模块

电机驱动模块图

风扇
- 支持两种控制方式：
  1. 启停控制（数字控制）：GPIO 输出 HIGH/LOW 控制风扇开/关
  2. 档位控制（PWM 控速）：如风扇支持，可用 analogWrite()/ledcWrite() 实现不同转速档位
- 可通过 GPIO 控制风扇启停及档位
电源
- USB/3.3V 供电，便于部署

💻 控制示例代码（节点接收并解析UDP指令）

// 节点端接收主控UDP指令，控制风扇开关
// incomingPacket 为接收到的 UDP 数据包
if (strcmp(incomingPacket, "FAN_ON") == 0) {
  // 比较接收到的指令，如果是“FAN_ON”，则打开风扇
  digitalWrite(FAN_PIN, HIGH);   // 打开发扇
} else if (strcmp(incomingPacket, "FAN_OFF") == 0) {
  // 如果是“FAN_OFF”，则关闭风扇
  digitalWrite(FAN_PIN, LOW);    // 关闭风扇
}

💻 快速开始

打开 Arduino IDE，安装以下库：
- esp32板载包（v3.2.0）
  https://github.com/espressif/arduino-esp32
上传固件，打开串口（115200 波特）查看启动日志
通过接收主控发送控制指令，控制风扇开关

风扇demo演示

3.4 继电器/磁吸门锁模块（xiao esp32c6）

🛠️ 原理

xiao esp32c6 作为 WiFi station 连接主控 AP
监听 UDP 控制指令，控制继电器通断及磁吸门锁开合
状态变化通过 UDP 回复主控

🔌 硬件连接

设备	接口	说明	GPIO分配
xiao esp32c6	WiFi station	连接主控 AP	-
继电器/磁吸门锁	GPIO	控制门锁/电器通断	D1
电源	USB/3.3V	供电	-

继电器/磁吸门锁模块硬件连接示意图

📦 硬件介绍

xiao esp32c6
- 支持 WiFi station 功能，轻松接入主控 AP
- 丰富的 GPIO 支持多种外设扩展
- 在 Seeed Bazaar 购买 xiao esp32c6
Grove 继电器
- 主控侧通过 Grove 接口 SIG 脚接收 3.3V/5V 控制信号，内部集成 NPN 晶体管或 MOSFET 与反向保护二极管，驱动继电器线圈。
- 负载侧提供 NO（常开）、NC（常闭）、COM（公共端）三端子，可安全切换高压/大电流设备，实现主控与负载物理隔离。
- 在 Seeed Bazaar 购买 Grove 继电器
工作机制：

| 控制引脚状态 | 继电器状态 | 负载连接 | |:------------:|:------------:|:----------------------:| | LOW（默认） | 继电器释放 | NO 断开（设备关闭） | | HIGH（3.3/5V）| 继电器吸合 | NO → COM 接通（设备开启）|

主控 GPIO 输出 HIGH，SIG 脚导通，继电器吸合，安全控制高压电路。

继电器模块图

Grove 磁吸门锁
- 内部为电磁铁，通电后产生磁力吸附门闩或铁片，实现上锁。多数为“通电上锁，断电解锁”（Fail-safe），适合门禁与紧急安全系统。
- 通过 Grove 继电器切换门锁电源通断，实现门的开/关。门锁需 12V 或更高电压，必须通过继电器切换，主控不能直接供电。
- 在 Seeed Bazaar 购买 Grove 磁吸门锁
控制逻辑：

|:---:|:-------:|:---:|:-----------:| | 电源状态 | 门锁状态 | | 通电 | 吸附锁定 | | 断电 | 失电解锁 |

磁吸门锁模块图

电源
- USB/3.3V 供电，便于部署

💻 控制示例代码（节点接收并解析UDP指令）

    if (strcmp(incomingPacket, "DELAY_ON") == 0) {
      digitalWrite(RELAY_PIN, HIGH);
    } else if (strcmp(incomingPacket, "DELAY_OFF") == 0) {
      digitalWrite(RELAY_PIN, LOW);
    }

💻 快速开始

打开 Arduino IDE，安装以下库：
- esp32板载包（v3.2.0）
  https://github.com/espressif/arduino-esp32
上传固件，打开串口（115200 波特）查看启动日志
通过主控发送控制指令，测试门锁/继电器通断

继电器/磁吸门锁模块demo演示

3.5 空调控制模块（xiao esp32s3）

🛠️ 原理

xiao esp32s3 作为 WiFi station 连接主控 AP
监听 UDP 控制指令，控制空调开关与温度调节
状态变化通过 UDP 回复主控

🔌 硬件连接

|:---:|-----------|:---:|-----------|:---:|-------------| | 设备 | 接口 | 说明 | | xiao esp32s3 | WiFi station | 连接主控 AP | | 圆形显示屏拓展板 | GPIO | 显示空调界面 | | 电源 | USB/3.3V | 供电 |

空调控制模块硬件连接示意图

空调控制demo演示

📦 硬件介绍

xiao esp32s3
- 支持 WiFi station 功能，轻松接入主控 AP
- 丰富的 GPIO 支持多种外设扩展
- 在 Seeed Bazaar 购买 xiao esp32s3
圆形显示屏拓展板
- 由 Seeed 专为 XIAO 系列（ESP32S3/C3/NRF）设计，集成多种功能组件，便于空调等智能家居场景开发。
- 在 Seeed Bazaar 购买圆形显示屏拓展板
主要硬件组成：

|:---:|:---------------------:|:---:|:-----------------------------------------:|:---:|:----------------------------------------:| | 组件 | 功能说明 | 用于空调控制中作用 | | 1.28 英寸圆形触控屏 | 240×240 全彩显示，支持电容触控（FT6236） | 显示空调开关状态、当前温度、操作界面等 | | FT6236 电容触控芯片 | 多点触控，I2C 接口 | 实现用户点击“开/关”、“温度调节”功能 | | 电源电路 | 支持 USB/锂电/3.3V 输入，充电管理 | 稳定供电给 XIAO 与屏幕 | | 扩展接口 | 多组 Grove、GPIO、I2C/SPI 排针 | 可连接继电器、温度传感器、蜂鸣器等 | | 其他 | 电池接口、稳压芯片等 | 支持便携部署、移动供电 |

显示与触控原理：
- 屏幕采用 GC9A01 驱动，通过 SPI 与 XIAO 通信。
- 支持 lvgl、TFT_eSPI、Adafruit_GFX 等图形库进行界面绘制。
- 显示内容可包括当前温度（如 26°C）、空调状态（ON/OFF）、升/降温按钮图标（+ / -）等。
电源
- USB/3.3V 供电，便于部署

💻 控制示例代码（节点接收并解析UDP指令）

// 节点端接收主控UDP指令，控制空调开关和温度
if (strcmp(incomingPacket, "AIR_ON") == 0) {
  acOn = true;            // 打开空调
  // 可在此处更新界面显示等
} else if (strcmp(incomingPacket, "AIR_OFF") == 0) {
  acOn = false;           // 关闭空调
  // 可在此处更新界面显示等
} else if (strcmp(incomingPacket, "AIR_UP") == 0 && acOn && temperature < 30) {
  temperature++;          // 温度加1度（上限30）
  // 可在此处更新界面显示等
} else if (strcmp(incomingPacket, "AIR_DOWN") == 0 && acOn && temperature > 16) {
  temperature--;          // 温度减1度（下限16）
  // 可在此处更新界面显示等
}

💻 快速开始

打开 Arduino IDE，安装以下库：
- esp32板载包（v3.2.0）
  https://github.com/espressif/arduino-esp32
上传固件，打开串口（115200 波特）查看启动日志
通过接收主控发送控制指令，控制空调开关与温度调节

🧪 总系统测试

待测试

🚀 待改进部分（Roadmap）

设备类型扩展：计划支持更多传感器、摄像头等模块，欢迎贡献相关驱动和应用示例。
远程访问：增加手机APP、网页端远程控制接口。
主控菜单优化：支持多级菜单、图形化界面和更多交互方式。
代码与文档规范：所有代码将持续优化注释和文档说明，方便二次开发。

📝 代码与文档规范

所有关键函数、协议处理、硬件操作部分均有详细注释
每个模块目录下建议配备 README.md，说明功能、依赖和用法
推荐提交 Pull Request 前先自查注释和文档完整性

🛠️ 开发环境与兼容性

推荐开发环境：Arduino IDE（≥1.8.19）
所有依赖库已在 code/libs 提供 ZIP 包，直接拖入 IDE 即可安装
各模块代码建议使用指定版本库，避免兼容性问题
如需适配其他开发板/环境，请参考各模块 README 说明

🤝 社区贡献指南

欢迎任何开发者参与本项目！

如发现问题或有新需求，请在 GitHub 提 Issue
欢迎提交 Pull Request，建议先 fork 并在分支开发
贡献代码请确保注释、文档齐全，便于他人理解和维护
讨论区欢迎分享你的应用案例和改进建议

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images		images
.gitignore		.gitignore
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UDP通信协议说明

控制命令

响应/状态反馈

示例数据包

注意事项

各模块设计

3.1 主控模块（xiao esp32c3）

🛠️ 原理

🔌 硬件连接

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3.2 LED 灯带模块（xiao esp32s3）

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🔌 硬件连接

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3.3 风扇模块（xiao esp32c6）

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🔌 硬件连接

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3.4 继电器/磁吸门锁模块（xiao esp32c6）

🛠️ 原理

🔌 硬件连接

📦 硬件介绍

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3.5 空调控制模块（xiao esp32s3）

🛠️ 原理

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📦 硬件介绍

💻 控制示例代码（节点接收并解析UDP指令）

💻 快速开始

🧪 总系统测试

🚀 待改进部分（Roadmap）

📝 代码与文档规范

🛠️ 开发环境与兼容性

🤝 社区贡献指南

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