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【NUCLEO-WBA55CG】蓝牙 MQTT 连接 Home Assistant

本文在前面关于开发板工程编译环境搭建及测试的基础上，进一步深入探讨该硬件与网络平台 Home Assistant 的连接，目标是实现开发板数据的网络访问，以及远程控制等功能的实现，以期拓展其物联网功能，为智能家居和智能工业的应用提供参考。

·项目简介

本项目基于 NUCLEO-WBA55CG 开发板官方例程进行二次开发。搭建 MQTT 协议传输平台，将开发板蓝牙传输信息发送至云端，并通过EMQX 平台发送至客户终端 Home Assistant，实现远程网络数据传输和访问。

·项目方法

1.开发板 NUCLEO-WBA55CG 烧录官方例程；

2.搭建 MQTT 协议传输平台，包括 EMQX 和 Home Assistant；

3.使用 MQTTX 软件测试连接状态

4.测试通过后，将数据发送至 Home Assistant 平台。

1 硬件准备

开发板、智能手机、Type-C 转 USB 数据线、Home Assistant 平台（树莓派 4 或 Docker）

2 工程上传

下载 示例工程压缩包，打开目标示例工程 BLE_HealthRate ，

工程路径为

Nucleo-WBA55CG\DocOfficial\STM32CubeWBA\Projects\NUCLEO-WBA55CG\Applications\BLE\BLE_HealthThermometer

工程主函数代码

#include "main.h"

ADC_HandleTypeDef hadc4;
CRC_HandleTypeDef hcrc;
RAMCFG_HandleTypeDef hramcfg_SRAM1;
RNG_HandleTypeDef hrng;
RTC_HandleTypeDef hrtc;
UART_HandleTypeDef huart1;
DMA_HandleTypeDef handle_GPDMA1_Channel1;
DMA_HandleTypeDef handle_GPDMA1_Channel0;

void SystemClock_Config(void);
void PeriphCommonClock_Config(void);
static void SystemPower_Config(void);
int main(void)
{
  HAL_Init();
  MX_APPE_Config();
  SystemClock_Config();
  PeriphCommonClock_Config();
  SystemPower_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_GPDMA1_Init();
  MX_RAMCFG_Init();
  MX_RTC_Init();
  MX_RNG_Init();
  MX_ICACHE_Init();
  ConfigureStandbyWakeupPins();
  MX_APPE_Init(NULL);
  while (1)
  {
    MX_APPE_Process();
  }
}

加载工程至开发板，短按 RESET 键重置并运行程序；

完整工程见附件。

3 终端连接

（1）智能手机应用终端需下载并安装开发板对应的无线蓝牙应用，以识别蓝牙设备，获取发送的传感器数据。

安装 通过 Docker 运行 EMQX 相关资料；

（2）命令行终端 CMD 运行如下指令

docker pull emqx/emqx:5.8.4
docker run -d --name emqx -p 1883:1883 -p 8083:8083 -p 8084:8084 -p 8883:8883 -p 18083:18083 emqx/emqx:5.8.4

自动拉取、下载、部署至 Docker 并运行 EMQX 平台；

在任意目录创建 docker-compose.yml 文件

version: '3'

services:
  emqx1:
    image: emqx:5.8.4
    container_name: emqx1
    environment:
    - "EMQX_NODE_NAME=emqx@node1.emqx.io"
    - "EMQX_CLUSTER__DISCOVERY_STRATEGY=static"
    - "EMQX_CLUSTER__STATIC__SEEDS=[emqx@node1.emqx.io,emqx@node2.emqx.io]"
    healthcheck:
      test: ["CMD", "/opt/emqx/bin/emqx", "ctl", "status"]
      interval: 5s
      timeout: 25s
      retries: 5
    networks:
      emqx-bridge:
        aliases:
        - node1.emqx.io
    ports:
      - 1883:1883
      - 8083:8083
      - 8084:8084
      - 8883:8883
      - 18083:18083 
    # volumes:
    #   - $PWD/emqx1_data:/opt/emqx/data

  emqx2:
    image: emqx:5.8.4
    container_name: emqx2
    environment:
    - "EMQX_NODE_NAME=emqx@node2.emqx.io"
    - "EMQX_CLUSTER__DISCOVERY_STRATEGY=static"
    - "EMQX_CLUSTER__STATIC__SEEDS=[emqx@node1.emqx.io,emqx@node2.emqx.io]"
    healthcheck:
      test: ["CMD", "/opt/emqx/bin/emqx", "ctl", "status"]
      interval: 5s
      timeout: 25s
      retries: 5
    networks:
      emqx-bridge:
        aliases:
        - node2.emqx.io
    # volumes:
    #   - $PWD/emqx2_data:/opt/emqx/data

networks:
  emqx-bridge:
    driver: bridge

通过命令行切换 docker-compose.yml 文件所在目录，并启动 EMQX 集群

cd C:/EMQX
docker-compose up -d

此时可在 Docker Desktop - Images 中找到 emqx/emqx5.8.4 镜像文件，通过指令

docker run -d --name emqx -p 1883:1883 -p 8083:8083 -p 8084:8084 -p 8883:8883 -p 18083:18083 emqx/emqx:5.8.4

即可装载运行 EMQX 平台。

（3）点击 Docker 容器 EMQX 设备链接，进入 EMQX 平台，

初始登录账户名和密码为 admin ，public ；

（4）建立和配置客户端信息

• 依次打开 `访问控制` - `客户端认证` - `创建` - `Password-Based` - `内置数据库` - （默认配置）- `创建` ；

• `用户管理` - `新建用户` - 自定义用户名和密码；

  回到平台主界面，可观察节点和连接数目等信息

  

  观察信息流和连接状态以及数据传输情况，实现后台数据流监控

  

3.部署Home Assistant 智能家居平台

这里我们介绍树莓派部署 Home Assistant 的主要流程

（1）下载 Home Assistant 镜像文件

https://github.com/home-assistant/operating-system/releases/download/14.1/haos_rpi4-64-14.1.img.xz

（2）使用 BalenaEther 软件加载镜像，并烧录至 SD 卡

提示烧录成功后，装载 SD 卡

（3）浏览器输入 http://homeassistant:8123/ 即可进入 Home Assistant 系统界面

（4）添加 MQTT 集成

依次点击设置 - 设备与服务 - 添加集成 - 搜索 MQTT - 填写代理信息，

代理栏输入计算机 IP 地址，端口 1883，用户名和密码为 EMQX 中创建的用户信息；

创建成功后，可在 设备与服务 选项下看到 MQTT 应用图标；

（5）根据开发板蓝牙发送的信息格式，配置 YAML 参数

打开 Home Assistant 安装根目录下的 configuration.yaml 文件，并添加如下代码

# Example configuration.yaml entry
mqtt:
  sensor:
    - name: "Heart Rate"
      state_topic: "phone_ljl/Heart Rate"
      suggested_display_precision: 1
      unit_of_measurement: "bmp"
      value_template: "{{ value_json.heart_rate_measurement }}"

需要注意主题 state_topic 和 value_template 的定义。

在 开发者工具 界面 重新加载 YAML 所有配置 并刷新浏览器界面，即可看到 Heart Rate 传感器选项。

5 连接测试

这里展示使用 MQTTX 软件进行连接测试的方案

（1）下载并安装 MQTTX 软件

（2）点击连接右侧的加号 - 新建连接，配置参数信息，服务器地址、端口、用户名、密码信息与 EMQX 中的客户端对应即可；

点击 添加订阅 按钮，输入手机客户端配置的 Topic 信息，

点击连接按钮即可接收信息。

6 连接 Home Assistant

从接收到的信息条可知，每条消息包含三组数据，分别是心跳速率、能量扩散、测试间隔。

这里我们仅展示心跳速率的数据。

由于前面我们已经配置了 MQTT 集成参数，以及 configuration.yaml 文件，在 概况 界面即显示心跳速率信息。

·项目成果

点击 Home Assistant 网页链接 http://homeassistant:8123/ ，进入传感器面板，即可观察到心跳速率的动态变化，更新时间间隔为 1 秒（可通过 ST BLE Sensor 应用调整采样速率）

历史曲线，描述数据演化过程

动态效果展示

手机端安装 Home Assistant 应用也可获取相同信息。

·总结

本文介绍了 NUCLEO-WBA55CG 开发板通过 MQTT 协议与 Home Assistant 智能家居平台的连接，关键在于 EMQX 平台、Home Assistant 的系统搭建。

在可预见的实际应用项目中，需要考虑成本及稳定性等指标，因此该项目还拥有较大的提升和改进空间。

此外，对于多传感器数据传输、低功耗传输等需求，还有待进一步开发和研究。

附件：

BLE_HeartRate.zip