| Supported Targets | ESP32 |
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本示例旨在：
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演示 ESP32-MeshKit-Sense 如何通过读取传感器数值，检测外设传感器的状态变化，实现与 ESP32-MeshKit-Light 之间的联动控制，以及；
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结合 ESP32 在 Deep-sleep 模式下能够使用 ULP (Ultra Low Power) 协处理器读取传感器的功能，实现低功耗传感器方案。
关于 ESP32-MeshKit-Sense 与其他设备的联动控制，目前只支持根据光照强度传感器的数值，控制 ESP32-MeshKit-Light 的开关，后续会增加通过检测温湿度传感器的数值，控制更多其他类型设备。
ESP32-MeshKit-Sense 开发板集成了温湿度传感器 (HTS221)、光照强度传感器 (BH1750) 和状态指示灯外设。
作为传感器设备，ESP32-MeshKit-Sense 功耗极低，特别适合建筑物角落、工业现场等安装环境受限的情况。此类环境难以采用线缆供电，所以多采用电池进行长时间供电。
ESP32-MeshKit-Sense 与其它硬件设备共同组成了基于 ESP-WIFI-MESH 网络协议的 ESP32-MeshKit 智能家居组网方案。
简言之，ESP-WIFI-MESH 是一种基于 Wi-Fi 协议构建的网络协议，专为 ESP32 芯片研发而成，集 Wi-Fi 和蓝牙两大技术优势，提供了如何运用同一组网设备建立无线网络的创新解决方案。
ESP-MDF (Espressif Mesh Development Framework) 是基于 ESP32 芯片的 ESP-WIFI-MESH 开发框架，为 ESP32-MeshKit-Sense 提供了低功耗传感器的使用例程。
更多乐鑫低功耗方案详情，可参考 ESP32 低功耗方案概述。
- ESP32-MeshKit-Sense 开发板一个
- ESP32-MeshKit-Light 一个或数个
- ESP-Prog 调试器（调试用，非必须）
- 墨水屏（非必须）
- 锂电池（可通过 Mini USB 供电，非必须）
其中，ESP32-MeshKit-Sense 开发板硬件资源主要包括：
- 主控单元：ESP32 模组
- 供电单元：
- Mini USB 供电口
- 外接电池供电口
- 调试单元：ESP-Prog 调试器接口
- 显示单元：
- 显示屏接口
- LED 指示灯
- 传感器单元：
- 温湿度传感器 (HTS221)
- 光照强度传感器 (BH1750)
ESP32-MeshKit-Sense 开发板上有 5 处跳线，其功能和接法如下：
| 跳线位置 | 连接 | 功能 | 接法 |
|---|---|---|---|
| EXT5V-CH5V | USB 输入的 5 V 与充电管理芯片的输入之间的连接 | 连接后才可使用电池充电功能 | 仅充电时接上 |
| CHVBA-VBA | 充电管理芯片的输出和电池正极之间的连接 | 连接后才可使用电池充电功能 | 仅充电时接上 |
| DCVCC-SUFVCC | 供电电源与 DC-DC 的输入之间的连接 | 可测量整个板子工作时的总电流 | USB 和电池供电时都要接上 |
| 3.3V-PER_3.3V | 总路 3.3 V 与所有外设供电的连接 | 可测量外设工作时的电流 | 需要使用外设时接上 |
| 3.3V-3.3V_ESP32 | 总路 3.3 V 与模组供电的连接 | 可测量模组部分（包含 Reset Protect 芯片和模组）工作时的电流 | 需要使用模组时接上 |
6 个 LED 指示灯，其功能和指示的状态如下：
| 指示灯 | 功能 | 状态指示 |
|---|---|---|
| Charge 指示灯（双色灯） | 指示充电状态 | 红色表示正在充电； 绿色表示充电完成。 |
| BAT 指示灯（双色灯） | 指示电量 | 红色表示电量低； 绿色表示电量充足。 |
| WiFi 指示灯 | 指示 WiFi 连接状态 | 慢闪表示处于配网状态； 快闪表示处于组网状态； 常亮表示组网成功。 |
| Network 指示灯 | 指示网络连接状态 | 暂不适用于本示例 |
| Sensor 指示灯 | 指示传感器是否处于工作状态 | 亮起表示正在工作； 不亮表示处于掉电模式。 |
| Screen 指示灯 | 指示显示屏是否处于工作状态 | 亮起表示正在工作； 不亮表示处于掉电模式。 |
现在，您可以开始搭建编译环境，并配置 ULP 汇编环境，然后进行示例配置。
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搭建编译环境
请参阅 ESP-MDF 入门指南完成以下两个步骤：
- 获取 ESP-MDF
- 设置 ESP-MDF 路径
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配置 ULP 汇编环境
ULP 协处理器目前只支持汇编开发, 需要配置 ULP 协处理器编译环境, 详见: ESP32 的 ULP 协处理器简介和汇编编译环境设置。
注: 不支持多线程编译, 即不能使用
make -j -
示例配置
拷贝
development_kit/meshkit_sense到~/esp目录，连接您的板子。然后， 进入
~/esp/development_kit/meshkit_sense，通过命令make menuconfig进行示例配置。
ESP32 配置
在菜单中，进入 Example Configuration，配置以下参数：
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Deep-sleep 唤醒源
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ULP 唤醒（
ulp 用作唤醒源）如果 ULP 读取传感器的值满足唤醒条件，则将主 CPU 唤醒。
如果设置了 ULP 唤醒，则需要继续配置以下参数：
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ULP 采集数据间隔（
ulp 读取传感器数据的时间间隔）：在 Deep-sleep 模式下，ULP 每隔设置的时间间隔采集一次传感器数据； -
光照强度阈值下限（
触发唤醒的光照强度最低阈值）：当环境光照强度低于阈值下限时，将主 CPU 唤醒； -
光照强度阈值上限（
触发唤醒的光照强度最高阈值）：当环境光照强度高于阈值上限时，将主 CPU 唤醒。
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GPIO 唤醒（
extern interrupt 1 用作唤醒源）通过 WakeUp 按键 (GPIO34) 将主 CPU 唤醒，之后设备将一直保持在 Mesh 模式。
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Timer 唤醒（
timer 用作唤醒源）设置定时器，定时将主 CPU 唤醒（默认关闭）。
如果设置了 Timer 唤醒，需要进一步设置唤醒的间隔（
deepsleep 唤醒间隔），即每隔多久（单位毫秒）唤醒设备。
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墨水屏使能：使能墨水屏后，墨水屏将会显示醒来后 ULP 读取到的最新一组数值。
通过以下命令进行代码烧录，并启动日志监视程序：make erase_flash flash monitor -j5。
如果上述过程没有错误，则 ESP32-MeshKit-Sense 开发板上的 Sensor 指示灯红色常亮，表示设备正常上电运行。WiFi 指示灯绿色慢闪，表示设备处于配网模式。
下一步需要使用 ESP-Mesh App（安卓版或 iOS 版）进行配网操作，详情请参见配网操作指导视频。
在本示例中，ESP32-MeshKit-Sense 具有三种工作模式：
- 配网模式
- Mesh 模式
- Deep-sleep 模式
初次上电，默认直接进入配网模式，组网成功后会默认进入 Mesh 模式，然后快速切换至 Deep-sleep 模式。
初次上电或者配置信息已清除，ESP32-MeshKit-Sense 进入此模式。
ESP32-MeshKit-Sense 加入 ESP-WIFI-MESH 网络后，进入 Mesh 模式，此时即是一个普通的 Mesh 设备，具有 ESP-MDF 提供的各种功能，包括组网、控制、升级等。
ESP32-MeshKit-Sense 在一段时间内无任何操作，便会进入 Deep-sleep 模式。此时，主 CPU 关闭，系统以极低的功耗运行。同时，ULP 定期获取传感器数据，并在每次获取数据后，与设定的数值进行比较。当传感器数据满足唤醒条件时，将唤醒主 CPU，设备进入 Mesh 模式，并根据当前的环境触发联动操作，联动操作完成后继续进入 Deep-sleep 模式。
ESP32-MeshKit-Sense 通过 WakeUp 按键 (GPIO34) 进行模式切换。
WakeUp 按键定义了如下操作：
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在 Deep-sleep 模式下，按下该按键：唤醒主 CPU，唤醒后设备进入 Mesh 模式
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在 Mesh 模式下
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再次按下该按键：设备进入 Deep-sleep 模式
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长按 3 s：将设备配置信息清除，并重启进入配网模式
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ESP32-MeshKit-Sense 操作流程
左侧为程序运行的大致流程，右侧为进入 Deep-sleep 模式后的运行流程。
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初次上电或者配置信息已清除，ESP32-MeshKit-Sense 中无配网信息，WiFi 指示灯慢闪，表明设备已进入配网模式；
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此时 WiFi 指示灯快闪，表明设备已进入组网状态；
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配网成功后，WiFi 指示灯由快闪变为常亮，表示设备组网成功，此时设备处于 Mesh 模式；
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设备在一段时间内无操作，便进入 Deep-sleep 模式；
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在 Deep-sleep 模式下，ULP 会周期性醒来读取传感器数值，此时 Sensor 指示灯：
- 闪烁：ULP 正在读取传感器数值
- 熄灭：ULP 进入睡眠状态
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当满足一定唤醒条件时：
- ULP 唤醒 CPU
- 设备接入到 ESP-WIFI-MESH 网络，进行联动操作
- 操作完成后，设备再次进入 Deep-sleep 模式
关于本地联动控制功能的使用，需按照以下步骤进行设置：
- 通过 ESP32-Mesh App 将 ESP32-MeshKit-Sense 和 ESP32-MeshKit-Light 配置成同一个 ESP-WIFI-MESH 网络；
注： ESP32-MeshKit-Sense 只能加入已建立的 ESP-WIFI-MESH 网络。更多详情，请参照 ESP32-MeshKit 指南。
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使用 ESP32-Mesh App 将 ESP32-MeshKit-Sense 和 ESP32-MeshKit-Light 进行关联，此时，
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若环境亮度低于设定的阈值下限，ESP32-MeshKit-Sense 将控制 ESP32-MeshKit-Light 打开；
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若环境亮度高于设定的阈值上限，ESP32-MeshKit-Sense 将控制 ESP32-MeshKit-Light 关闭。
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按下 ESP32-MeshKit-Sense 上的 WakeUp 按键，ESP32-MeshKit-Sense 开发板上将只有 Sensor 指示灯闪烁，说明 ESP32-MeshKit-Sense 已进入 Deep-sleep 模式，此时 ULP 正在运行并定时（默认 500 毫秒，可配置）读取传感器数值。
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使用遮挡物将光照强度传感器挡住，此时 ESP32-MeshKit-Sense 将会被唤醒，并控制 ESP32-MeshKit-Light 打开，一段时间后再次进入 Deep-sleep 模式；
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使用强光照射光照强度传感器，此时 ESP32-MeshKit-Sense 将会被唤醒，并控制 ESP32-MeshKit-Light 关闭，一段时间后再次进入 Deep-sleep 模式。
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您可以设置触发 ESP32-MeshKit-Sense 唤醒的阈值，包括最大值、最小值和变化量。
meshkit_sense/sense_driver/ulp_operation/ulp_sensor.c 目录下存有设定相应触发条件的接口函数：
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set_ulp_hts221_humidity_threshold(...)：设定湿度传感器触发设备唤醒的阈值 -
set_ulp_hts221_temperature_threshold(...)：设定温度传感器触发设备唤醒的阈值 -
set_ulp_bh1750_luminance_threshold(...)：设定光照强度传感器触发设备唤醒的阈值
注： 根据变化量进行唤醒指以 ESP32-MeshKit-Sense 进入 Deep-sleep 模式时读取的传感器值作为初始值，在 ESP32-MeshKit-Sense 进入 Deep-sleep 模式后，将 ULP 读取的对应的传感器值与初始值之间做差值运算，若结果大于设定变化量时，就会触发 ESP32-MeshKit-Sense 唤醒。例如：将变化量设定为 100，在进入 Deep-sleep 模式时传感器的数值为 400，当 ULP 读取到的对应传感器的值小于 300 或者大于 500 就会进行唤醒 ESP32-MeshKit-Sense。
ESP32-MeshKit-Sense 被唤醒之后，可以使用以下三个接口函数获取在 Deep-sleep 模式下 ULP 读取的最新数值：
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get_ulp_bh1750_luminance(...)：获取亮度值 -
get_ulp_hts221_temperature(...)：获取温度值 -
get_ulp_hts221_humidity(...)：获取湿度值
ESP32 在 Deep-sleep 模式下能够使用 ULP (Ultra Low Power) 协处理器读取传感器数据，因而 ESP32-MeshKit-Sense 主打的是低功耗传感器方案，并在功耗上进行了严格的设计。
下表列出了本示例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 |
|---|---|---|
| Deep-sleep 模式下 ULP 睡眠 | 21 uA | 自定义（默认值为 1000 ms） |
| Deep-sleep 模式下 ULP 读取传感器数据 | 3.4 mA | 150 ms |
| 唤醒后的启动过程 | 40 mA | 1000 ms |
| 正常运行 | 100 mA | < 3000 ms |
在 ULP 睡眠的模式下，功耗非常低，处于这个模式的时间越长，则平均功耗就会越低，但对环境参数的检测时间间隔就会越长，灵敏度也就越低，所以用户可以根据实际的使用环境和要求设置一个合理的时间。