В данной статье мы научимся публиковать показания датчика BME680 с помощью ESP32 и MQTT, используя ESP-IDF. ESP32 будет выступать в качестве клиента-издателя MQTT и публиковать показания датчика, включающие температуру, давление, влажность и качество воздуха, по различным темам. Любой клиент MQTT может получать эти значения датчика, подписавшись на эти темы:
- esp32/bme680/temperature
- esp32/bme680/humidity
- esp32/bme680/pressure
- esp32/bme680/gas
Если вы используете несколько датчиков, вы также можете создать строку JSON и опубликовать значения датчиков в рамках одной темы.

Мы будем использовать MQTT-брокер Mosquitto на Raspberry Pi, но вы также можете установить его на свои компьютеры под управлением Windows и Linux, если вы их используете. Издатель и подписчик установят соединения с MQTT-брокером, установленным на Raspberry Pi. После этого ESP32 будет публиковать показания датчиков в указанные темы каждые несколько секунд.
Прежде чем изучать данную статью советуем прочитать руководство по подключению датчика BME680 к ESP32 с помощью ESP-IDF.
Также на нашем сайте вы можете посмотреть и другие статьи про публикацию показаний различных датчиков с помощью ESP32 и MQTT:
- публикация показаний DS18B20 в Node-Red с помощью ESP32, MQTT и ESP-IDF;
- публикация показаний BME280 в Node-Red с помощью ESP32, MQTT и ESP-IDF.
Датчик BME680
BME680 — это маломощный датчик «четыре в одном», объединяющий датчики температуры, давления, влажности и газа. Он работает от напряжения 1,8–3,8 В и взаимодействует с другими микроконтроллерами по протоколам I2C и SPI. Этот датчик используется в таких областях, как отслеживание качества воздуха, измерение влажности, отслеживание погодных условий, домашняя автоматизация и управление GPS-навигацией.
Схема расположения контактов
Ниже представлена схема расположения контактов датчика BME680:

| Название контакта | Описание контакта |
| VCC | Контакт для питания датчика |
| GND | Общий провод (земля) |
| SCL | Микросхема BME680 предоставляет два интерфейса для получения показаний датчика: SPI и I2C. Этот вывод отвечает за передачу тактового сигнала по последовательному интерфейсу как для I2C, так и для SPI. |
| SDA | При использовании протокола I2C этот вывод работает как SDA (Serial Data pin), а при использовании протокола SPI — как SDI (Serial Data In), также известный как MOSI («Master out Slave in»). |
| SDO | Это вывод SDO (вывод данных ведомого устройства) / MISO (вход ведущего устройства, выход ведомого устройства) для связи по протоколу SPI. Этот вывод используется только для интерфейса SPI. |
| CS | Это контакт выбора микросхемы, используемый в SPI-интерфейсе. Он служит входом для датчика. |
Как видим, распиновка у датчика достаточно продуманная.
Контакты I2C ESP32
Мы будем использовать интерфейс I2C для получения показаний датчика BME680 с помощью ESP32 и ESP-IDF. Теперь давайте обсудим контакты I2C ESP32. На приведенной ниже схеме показана распиновка ESP32, где контакты I2C по умолчанию выделены красным цветом. Это контакты I2C по умолчанию модуля ESP32 DEVKIT. Однако, если вы хотите использовать другие контакты GPIO в качестве контактов I2C, вам придется установить их в коде.
Для более подробной информации по этим вопросам можете прочитать статью про использование интерфейса I2C в ESP32 с помощью ESP-IDF.
Подключение датчика BME680 к ESP32

Для подключения датчика BME680 к плате ESP32 нам потребуются следующие компоненты:
- Плата ESP32.
- Датчик BME680.
- Соединительные провода.
- Макетная плата.
Подключение BME680 к плате ESP32 довольно простое, так как оно включает в себя лишь соединение 4 контактов (GND, VCC, SDA и SCL) с ESP32. Необходимо соединить вывод VCC с контактом 3,3 В, заземление с общим заземлением, контакт SCL датчика с контактом SCL платы ESP32, а контакт SDA датчика с контактом SDA платы ESP32.
В ESP32 по умолчанию для вывода SDA используется GPIO21, а для SCL — GPIO22.
Соединения между устройствами указаны в таблице ниже:
| Датчик BME680 | ESP32 |
| GND | GND |
| VCC | 3.3V |
| SDA | GPIO21(I2C SDA) |
| SCL | GPIO22 (I2C SCL) |

Публикация показаний BME680 с помощью ESP32 и MQTT
Мы разработаем проект в VS Code с расширением ESP-IDF для измерения температуры окружающей среды, барометрического давления, относительной влажности и содержания летучих органических соединений (ЛОС) или качества воздуха в помещении (IAQ) с помощью датчика окружающей среды BME60 и публикации показаний в темах MQTT.
Этот код считывает показания датчика BME680, устанавливает соединение с MQTT-брокером и публикует показания датчика в MQTT-темах. Мы будем использовать библиотеку BME680 ESP-IDF, предоставленную UncleRus на GitHub.
Создание примера проекта
Откройте VS Code и перейдите в меню View > Command Palette («Вид» > «Палитра команд»). Введите в строке поиска ESP-IDF: New Project и нажмите Enter.
Укажите название проекта и каталог, а также плату и целевое устройство ESP-IDF. Для платы ESP-IDF мы выбрали опцию custom board ("пользовательская плата"). Для целевого устройства ESP-IDF мы выбрали модуль ESP32. Нажмите кнопку ‘Choose Template’ ("Выбрать шаблон"), чтобы продолжить.
В разделе «Расширение» выберите опцию ESP-IDF:
На вкладке get-started («Начало работы») мы щелкнем по пункту «sample_project». Затем нажмем ‘Create project using template sample_project’) («Создать проект, используя шаблон sample_project»).
Вы получите уведомление о создании проекта. Чтобы открыть проект в новом окне, нажмите «Да».
Это откроет проект, который мы создали на вкладке «Проводник». Внутри папки проекта находится несколько папок. Это справедливо для каждого проекта, который вы будете создавать с помощью ESP-IDF Explorer.
Для начала добавим необходимые заголовочные файлы для библиотек BME680, требуемых для этого проекта. Создайте новую папку с именем 'components' и добавьте в неё папки bme680, esp_idf_lib_helpers и i2cdev, скопировав их по ссылке ниже:

Теперь перейдите к файлу main.c. В папке main находится исходный код, то есть файл main.c будет находиться здесь. Перейдите в папку main > main.c и откройте его. Скопируйте приведенный ниже код из этого файла и сохраните его.
Код ESP32 для публикации показаний BME680 с помощью MQTT
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 |
#include <stdio.h> #include <stdint.h> #include <stddef.h> #include <string.h> #include "esp_wifi.h" #include "esp_system.h" #include "nvs_flash.h" #include "esp_event.h" #include "esp_netif.h" // #include "protocol_examples_common.h" #include "freertos/FreeRTOS.h" #include "freertos/task.h" #include "freertos/semphr.h" #include "freertos/queue.h" #include "lwip/sockets.h" #include "lwip/dns.h" #include "lwip/netdb.h" #include "esp_log.h" #include "mqtt_client.h" #include "driver/gpio.h" #include "driver/i2c.h" #include "esp_err.h" #include <bme680.h> static const char *TAG = "MQTT_EXAMPLE"; #define EXAMPLE_ESP_WIFI_SSID "HUAWEI-u67E" #define EXAMPLE_ESP_WIFI_PASS "4uF77R2n" #define MAX_RETRY 10 static int retry_cnt = 0; #define MQTT_PUB_TEMP_BME680 "esp32/bme680/temperature" #define MQTT_PUB_HUM_BME680 "esp32/bme680/humidity" #define MQTT_PUB_PRES_BME680 "esp32/bme680/pressure" #define MQTT_PUB_GAS_BME680 "esp32/bme680/gas" #define BME680_I2C_ADDR 0x76 #define PORT 0 #define CONFIG_EXAMPLE_I2C_MASTER_SDA 21 #define CONFIG_EXAMPLE_I2C_MASTER_SCL 22 bme680_t sensor; bme680_values_float_t values; uint32_t duration; uint32_t MQTT_CONNECTED = 0; void init_bme680(void) { memset(&sensor, 0, sizeof(bme680_t)); ESP_ERROR_CHECK(bme680_init_desc(&sensor, BME680_I2C_ADDR, PORT, CONFIG_EXAMPLE_I2C_MASTER_SDA, CONFIG_EXAMPLE_I2C_MASTER_SCL)); // init the sensor ESP_ERROR_CHECK(bme680_init_sensor(&sensor)); // Changes the oversampling rates to 4x oversampling for temperature // and 2x oversampling for humidity. Pressure measurement is skipped. bme680_set_oversampling_rates(&sensor, BME680_OSR_4X, BME680_OSR_2X, BME680_OSR_2X); // Change the IIR filter size for temperature and pressure to 7. bme680_set_filter_size(&sensor, BME680_IIR_SIZE_7); // Change the heater profile 0 to 200 degree Celsius for 100 ms. bme680_set_heater_profile(&sensor, 0, 200, 100); bme680_use_heater_profile(&sensor, 0); // Set ambient temperature to 10 degree Celsius bme680_set_ambient_temperature(&sensor, 10); // as long as sensor configuration isn't changed, duration is constant bme680_get_measurement_duration(&sensor, &duration); } void get_bme680_readings(void) { // trigger the sensor to start one TPHG measurement cycle if (bme680_force_measurement(&sensor) == ESP_OK) { // passive waiting until measurement results are available vTaskDelay(duration); // get the results and do something with them if (bme680_get_results_float(&sensor, &values) == ESP_OK) printf("BME680 Sensor: %.2f °C, %.2f %%, %.2f hPa, %.2f KOhm\n", values.temperature, values.humidity, values.pressure, values.gas_resistance); } } static void mqtt_app_start(void); static esp_err_t wifi_event_handler(void *arg, esp_event_base_t event_base, int32_t event_id, void *event_data) { switch (event_id) { case WIFI_EVENT_STA_START: esp_wifi_connect(); ESP_LOGI(TAG, "Trying to connect with Wi-Fi\n"); break; case WIFI_EVENT_STA_CONNECTED: ESP_LOGI(TAG, "Wi-Fi connected\n"); break; case IP_EVENT_STA_GOT_IP: ESP_LOGI(TAG, "got ip: startibg MQTT Client\n"); mqtt_app_start(); break; case WIFI_EVENT_STA_DISCONNECTED: ESP_LOGI(TAG, "disconnected: Retrying Wi-Fi\n"); if (retry_cnt++ < MAX_RETRY) { esp_wifi_connect(); } else ESP_LOGI(TAG, "Max Retry Failed: Wi-Fi Connection\n"); break; default: break; } return ESP_OK; } void wifi_init(void) { esp_event_loop_create_default(); esp_event_handler_register(WIFI_EVENT, ESP_EVENT_ANY_ID, &wifi_event_handler, NULL); esp_event_handler_register(IP_EVENT, IP_EVENT_STA_GOT_IP, &wifi_event_handler, NULL); wifi_config_t wifi_config = { .sta = { .ssid = EXAMPLE_ESP_WIFI_SSID, .password = EXAMPLE_ESP_WIFI_PASS, .threshold.authmode = WIFI_AUTH_WPA2_PSK, }, }; esp_netif_init(); esp_netif_create_default_wifi_sta(); wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT(); esp_wifi_init(&cfg); esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_STA); esp_wifi_set_config(ESP_IF_WIFI_STA, &wifi_config); esp_wifi_start(); } /* * @brief Event handler registered to receive MQTT events * * This function is called by the MQTT client event loop. * * @param handler_args user data registered to the event. * @param base Event base for the handler(always MQTT Base in this example). * @param event_id The id for the received event. * @param event_data The data for the event, esp_mqtt_event_handle_t. */ static void mqtt_event_handler(void *handler_args, esp_event_base_t base, int32_t event_id, void *event_data) { ESP_LOGD(TAG, "Event dispatched from event loop base=%s, event_id=%d", base, event_id); esp_mqtt_event_handle_t event = event_data; esp_mqtt_client_handle_t client = event->client; int msg_id; switch ((esp_mqtt_event_id_t)event_id) { case MQTT_EVENT_CONNECTED: ESP_LOGI(TAG, "MQTT_EVENT_CONNECTED"); MQTT_CONNECTED = 1; break; case MQTT_EVENT_DISCONNECTED: ESP_LOGI(TAG, "MQTT_EVENT_DISCONNECTED"); MQTT_CONNECTED = 0; break; case MQTT_EVENT_ERROR: ESP_LOGI(TAG, "MQTT_EVENT_ERROR"); break; default: ESP_LOGI(TAG, "Other event id:%d", event->event_id); break; } } esp_mqtt_client_handle_t client = NULL; void Publisher_Task(void *params) { char temperature[12]; char pressure[12]; char humidity[12]; char gas_resistance[12]; while (1) { get_bme680_readings(); sprintf(temperature, "%.2f", values.temperature); sprintf(humidity, "%.2f", values.humidity); sprintf(pressure, "%.2f", values.pressure); sprintf(gas_resistance, "%.2f", values.gas_resistance); if (MQTT_CONNECTED) { esp_mqtt_client_publish(client, MQTT_PUB_TEMP_BME680, temperature, 0, 0, 0); esp_mqtt_client_publish(client, MQTT_PUB_HUM_BME680, humidity, 0, 0, 0); esp_mqtt_client_publish(client, MQTT_PUB_PRES_BME680, pressure, 0, 0, 0); esp_mqtt_client_publish(client, MQTT_PUB_GAS_BME680, gas_resistance, 0, 0, 0); } else { ESP_LOGE(TAG, "MQTT Not connected"); } vTaskDelay(10000 / portTICK_PERIOD_MS); } } static void mqtt_app_start(void) { ESP_LOGI(TAG, "STARTING MQTT"); esp_mqtt_client_config_t mqttConfig = { .uri = "mqtt://192.168.18.8:1883"}; client = esp_mqtt_client_init(&mqttConfig); esp_mqtt_client_register_event(client, ESP_EVENT_ANY_ID, mqtt_event_handler, client); esp_mqtt_client_start(client); ESP_ERROR_CHECK(i2cdev_init()); init_bme680(); xTaskCreate(Publisher_Task, "Publisher_Task", 1024 * 5, NULL, 5, NULL); ESP_LOGI(TAG, "MQTT Publisher_Task is up and running\n"); } void app_main(void) { esp_err_t ret = nvs_flash_init(); if (ret == ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES || ret == ESP_ERR_NVS_NEW_VERSION_FOUND) { ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase()); ret = nvs_flash_init(); } ESP_ERROR_CHECK(ret); wifi_init(); } |
Данный код можно также скачать по следующей ссылке.
Как работает код?
Для начала мы подключим необходимые библиотеки, включая драйвер i2c, драйвер gpio, библиотеку BME680, библиотеки FreeRTOS для генерации задержек, esp_wifi.h для включения Wi-Fi-подключения, esp_event.h для мониторинга событий Wi-Fi и MQTT, mqtt_client.h для настройки протокола MQTT для публикации/подписки и esp_log.h в качестве библиотеки для логирования. Библиотека driver/i2c.h позволит ESP32 взаимодействовать с другими устройствами I2C, в нашем случае это датчик BME680.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 |
#include <stdio.h> #include <stdint.h> #include <stddef.h> #include <string.h> #include "esp_wifi.h" #include "esp_system.h" #include "nvs_flash.h" #include "esp_event.h" #include "esp_netif.h" // #include "protocol_examples_common.h" #include "freertos/FreeRTOS.h" #include "freertos/task.h" #include "freertos/semphr.h" #include "freertos/queue.h" #include "lwip/sockets.h" #include "lwip/dns.h" #include "lwip/netdb.h" #include "esp_log.h" #include "mqtt_client.h" #include "driver/gpio.h" #include "driver/i2c.h" #include "esp_err.h" #include <bme680.h> |
статья в разработке
1 просмотров






