项目目标
不知何故，我盖了房子，一个骨架。 在我的奢华庄园里，没有天然气，并且在不久的将来也不会出现，这就是为什么我选择了骨架-对于我来说，其他所有东西，用电加热都非常昂贵。 好吧，还因为它是最便宜的技术之一。
好吧，我在屋子里扔了水管，挂了电池，一个锅炉，似乎很热，但是出了点问题。
听了自己的话，我意识到这是我不喜欢的蟾蜍，因为当我不在家（每天12-16小时）时，暖气有效。 而且它可能不起作用，只能在到达之前打开它，因为骨架略有惯性并且可以让您快速升高温度。 相同的情况下，很长一段时间要离开家时。 好吧，总的来说，在街上随温度变化运行，转动锅炉的手柄总有点不合逻辑。
很明显，没有自动化，锅炉是最简单的锅炉，但是它具有用于连接外部控制继电器的触点。 当然，您可以立即购买具有所有必要功能的锅炉，但是对我来说，这样的锅炉有些不人道。 另外，我想蹲下来，为灵魂撒尿，学一点C，尽管是arduino版本。
实际上关于要求：
- 设定温度控制
- 根据室外温度或手动控制冷却液温度
- 具有不同设置的时区，白天更冷，晚上更热
- 自动模式，具有自动昼夜转换
- 手动模式，周末无自动转换
- 非自动模式，您可以在其中手动设置任何冷却液温度并打开/关闭锅炉
- 通过按钮和屏幕以及通过网站/移动应用程序在本地进行加热控制
那是一开始，然后我受苦并补充说：
- 路灯控制（LED射灯）
- 基于运动传感器，警笛和路灯的警报系统
- 计量锅炉每天/每月/每年+一年中每个月所消耗的能源
- 仅通过缓慢闪烁指示灯来发出警报模式
- 指示灯快速闪烁并发出警报声的蜂鸣声
- 指示灯快速闪烁并警笛不断鸣叫以发出信号
本文的目的是分享经验，用俄语描述一些我在互联网上找不到的内容。 我认为本文对已经有点编程的初学者Arduino入门者很有用，因为 我没有描述的绝对基本的东西。 我试图编写尽可能清晰的代码，希望我能成功。
一开始是什么
最初，该项目是在大量的Arduino Nano + ESP8266上实现的，但是ESP并不是作为屏蔽，而是作为单独的设备。 为什么这样 是的，因为我已经拥有了所有这些东西，但是这个词根本没有钱，所以我原则上不想买新的铁。 ESP为什么不像盾牌？ 现在我什至不记得了。
Arduino操纵了所有过程，因为它具有所需的GPIO数量，而ESP将所有数据发送到Blynk服务器，因为它知道互联网并且没有足够的GPIO。 他们通过UART连接起来，并互相发送JSON和数据。 该计划是不寻常的，但它运作了一年几乎没有任何投诉。 任何感兴趣的人都可以看到编解码器 。
我马上要预约，当时我还不是很熟练（甚至现在我想做得更好），因此，孕妇和孩子最好不要看。 此外，所有内容都是在Arduino IDE中编写的，到了晚上，它就不会被记住，这在重构方面受到很大限制，那里的一切都非常原始。
铁
因此，一年过去了，资金允许购买具有足够GPIO的ESP32 devkit v1，它可以访问Internet并通常是超级控制器。 除了笑话，我在工作结束时非常喜欢她。
铁表：
- ESP32 devkit v1 noname中国
- 3个温度传感器DS18B20，室内温度，室外温度和管道中的冷却液温度
- 4个继电器块
- 红外传感器HC-SR501
我不会制定一个方案，我认为所有带有引脚名称的宏都将清晰可见。
为什么选择FreeRTOS和Arduino Core
一堆库是在Arduino上编写的，尤其是同一个Blynk，因此您将不会离开Arduino Core。
FreeRTOS，因为它使您可以组织一小块铁片的工作，类似于成熟的工业控制器的工作。 每个任务都可以移动到自己的任务中，可以在需要时停止，启动，创建，删除-与编写一堆冗长的Arduino代码相比，这一切都更加灵活，最终所有事情都在循环函数中完成。
当使用FreeRTOS时，如果仅处理器功率足够，每个任务将在严格指定的时间执行。 相反，在Arduino中，所有代码都在一个函数中执行，并且在一个线程中执行，如果速度变慢，则其余任务将被延迟。 在管理快速流程时，这一点尤其明显。在此项目中，手电筒的闪烁和警报器蜂鸣声将在下面讨论。
关于逻辑
关于FreeRTOS任务
→链接到项目的整个编解码器
因此，在使用FreeRTOS时，设置功能扮演主要功能的角色，进入应用程序的入口，在其中创建FreeRTOS任务（以下称任务），根本无法使用循环功能。
考虑一个用于计算冷却液温度的小任务：
void calculate_water_temp(void *pvParameters) { while (true) { if (heating_mode == 3) {} else { if (temp_outside > -20) max_water_temp = 60; if (temp_outside <= -20 && temp_outside > -25) max_water_temp = 65; if (temp_outside <= -25 && temp_outside > -30) max_water_temp = 70; if (temp_outside <= -30) max_water_temp = 85; } vTaskDelay(1000 / portTICK_RATE_MS); } }
它被声明为必须带有_void pvParameters的函数，该函数内部组织了一个无限循环，我while (true)使用了该循环。
vTaskDelay(1000 / portTICK_RATE_MS)简单的温度计算（如果操作模式允许），然后通过vTaskDelay(1000 / portTICK_RATE_MS)对任务执行安乐死1秒钟。 在这种模式下，它不消耗CPU时间，任务使用的变量（即上下文）存储在堆栈中，以便在时间到时将其移出堆栈。
必须在安装程序中创建下一个任务。 这是通过调用xTaskCreate方法完成的：
xTaskCreate(calculate_water_temp, "calculate_water_temp", 2048, NULL, 1, NULL);
有很多参数，但是对我们来说， calculate_water_temp很重要-包含任务代码的函数的名称，而2048是堆栈的大小（以字节为单位）。
堆栈的大小最初将每个人的大小设置为1024字节，然后我通过键入来计算所需的方法，如果控制器开始因堆栈溢出而崩溃（从uart的输出中可以看出），我只是将堆栈的大小增加了2倍，如果没有帮助，则增加了2倍，依此类推直到它起作用。 当然，这并不会节省太多内存，但是ESP32具有足够的内存，在我的情况下，您不会对此感到烦恼。
您也可以指定任务的句柄-例如，创建后可以用来控制任务的句柄-删除。 这是示例中的最后一个NULL。 这样创建一个句柄：
TaskHandle_t slow_blink_handle;
接下来，在创建任务时，将指向该xTaskCreate的指针传递给xTaskCreate参数：
xTaskCreate(outside_lamp_blinks, "outside_lamp_blynk", 10000, (void *)1000, 1, &slow_blink_handle);
如果要删除任务，请执行以下操作：
vTaskDelete(slow_blink_handle);
可以在panic_control panic_control代码中看到如何使用它。
FreeRTOS Mutex专业人士
Mutex用于消除访问uart，wifi等资源时任务之间的冲突。 就我而言，我需要互斥体来实现wifi和访问闪存。
创建一个指向互斥锁的链接：
SemaphoreHandle_t wifi_mutex;
在setup创建一个互斥锁：
wifi_mutex = xSemaphoreCreateMutex();
此外，当我们需要访问任务资源时，它会使用互斥对象，从而让其余任务知道该资源正在忙碌，而无需尝试使用它：
xSemaphoreTake(wifi_mutex, portMAX_DELAY);
portMAX_DELAY无限期地等待其他任务释放资源和互斥锁，所有时间该任务将进入睡眠状态。
处理完资源后，我们提供互斥锁，以便其他人可以使用它：
xSemaphoreGive(wifi_mutex);
您可以在send_data_to_blynk send_data_to_blynk中更send_data_to_blynk查看代码。
实际上，在控制器的操作过程中不使用互斥锁并不明显，但是在JTAG调试过程中，错误不断消失，使用互斥锁后消失。
tasok的简短说明
get_temps每30秒从传感器接收一次温度，通常不需要这样做。
get_time_task从NTP服务器获取时间。 以前，时间来自RTC模块DS3231，但是经过一年的工作，它开始出现故障，因此我决定完全摆脱它。 我认为这对我没有任何特殊影响，主要是时间会影响加热时区的切换（白天或晚上）。 如果在控制器运行时Internet消失，则时间只会冻结，时区将保持不变。 如果控制器关闭并且打开后没有互联网，则时间将始终为0:00:00-夜间供暖模式。
calculate_water_temp上面已考虑。
detect_pir_move从HC-SR501传感器接收运动信号。 当检测到运动时，传感器形成一个逻辑单元+ 3.3V，通过digitalRead进行检测，顺便说一句，该传感器的检测引脚应上拉至GND- pinMode(pir_pin, INPUT_PULLDOWN);
heating_control切换加热模式。
out_lamp_control路灯的控制。
panic_control检测到运动时控制警笛和聚光灯。 为了产生警报器和闪烁的灯光效果，使用了单独的任务outside_lamp_blinks和siren_beeps 。 当使用FreeRTOS时，闪烁和哔哔声完全按设定的间隔完美地工作，其他任务不会影响其工作，因为 他们生活在不同的溪流中。 FreeRTOS保证任务中的代码将在指定的时间执行。 在loop实现这些功能时loop所有工作都不那么顺利，因为 受其他代码执行的影响。
guard_control保护模式的控制。
send_data_to_blynk将数据发送到Blynk应用程序。
run_blynk根据使用Blynk的手册的要求启动Blynk.run()任务。 据我了解，这是从应用程序到控制器获取数据所必需的。 通常， Blynk.run()应该处于loop ，但是我基本上不想在此放置任何内容并将其作为单独的任务。
write_setting_to_pref记录设置和操作模式，以便在重新启动后捕获它们。 关于首选项将在下面描述。
count_heated_hours计算锅炉的运行时间。 我做的很简单，如果在任务启动时（每30秒一次）打开锅炉，则闪存中所需键的值将增加1。
send_heated_hours_to_app在此任务中，将值提取并乘以0.00833（1/120小时），将锅炉的接收运行小时数发送到Blynk应用程序。
feed_watchdog提要看门狗。 我不得不写看门狗，因为 每隔几天控制器可能会冻结。 它所连接的对象尚不清楚，可能会对电源产生某种干扰，但是使用看门狗可以解决此问题。 看门狗定时器10秒，如果控制器在10秒钟内不可用就可以。
heart_beat带脉冲的任务。 当我通过控制器时，我想知道它工作正常。 因为 在我的板上没有内置LED，我不得不使用UART LED-安装Serial.begin(9600); 并在UART中写入一个长字符串。 效果很好。
ESP32 NVS磨损均衡
下面的描述相当粗糙，字面意义上只是为了传达问题的实质。 更多细节
Arduino使用EEPROM存储器将数据存储在非易失性存储器中。 这是一种小型存储器，其中每个字节可以分别写入和擦除，而闪存仅按扇区擦除。
ESP32中没有EEPROM，但通常有4 Mb的闪存，您可以在其中创建用于控制器固件或用于存储用户数据的分区。 用户数据的节有几种类型-NVS，FATFS和SPIFFS。 应该根据要记录的数据类型进行选择。
因为 该项目中写入的所有数据均为Int类型，因此我选择了NVS-Non-Volitile Storage。 这种类型的分区非常适合存储较小的，经常是可重写的数据。 要了解原因，您应该更深入地了解NVS的组织。
与EEPROM和FLASH一样，对数据进行覆盖也有限制，EEPROM中的字节可以被覆盖100,000到1,000,000次，并且FLASH扇区是相同的。 如果我们每秒写一次数据，那么我们得到60秒x 60分钟x 24小时= 86400次/天。 也就是说，在此模式下，字节将持续11天，这有点。 此后，该字节将不可用于写入和读取。
为了解决这个问题，Arduino EEPROM库的update() put()函数仅在数据更改时才写入数据。 也就是说，您可以每秒写入一些很少更改的设置和模式代码。
NVS使用另一种控制磨损平衡的方法。 如上所述，闪存扇区中的数据可以部分写入，但只能擦除整个扇区。 因此，NVS中的数据记录是以一种日志记录的方式进行的，该日志记录分为几页，这些页放在闪存的一个扇区中。 数据成对地写入key：value。 实际上，它比使用EEPROM更容易，因为 使用有意义的名称比使用内存中的地址更容易。 Upd：密钥长度不超过15个字符！
如果首先将值1写入键somekey ，然后将值2写入相同的键，则第一个值将不会被删除，只会被标记为已删除（已擦除），并且新条目将添加到日志中：
如果尝试通过somekey读取数据， somekey返回此键somekey最后一个值。 因为 由于日志是通用的，因此不同键的值在写入时会紧挨着存储。
该页面的状态为：空-空，没有条目，活动-当前正在向其写入数据，已满-已充满，您无法对其进行写入。 当页面空间不足时，她来自
活动进入完全，然后下一个空白页变为活动。
据我从Espressif网站和各种论坛上的文档中了解到，当免费页面结束时，页面清理就开始了。 更准确地说，据此，仅剩1个可用页面时将进行擦除。
如果需要清除页面，则当前记录（非擦除）将移至另一页，并且该页面将被覆盖。
因此，每个特定页面的写-擦除操作非常少见，页面越多-越少。 基于此，我将NVS分区的大小增加到1 MB，以我的记录速率，这足以满足170年的需求，这通常就足够了。 接下来是关于调整NVS部分的大小。
为了方便使用NVS，用于Arduino Core的ESP32编写了一个便捷的自选设置库， 此处介绍了如何使用它。
关于VisualGDB的一些知识
当我开始使用Arduino IDE时，与Visual Studio相比，该功能的惨痛让我立即感到惊讶。 他们说，尽管VS也很适合我，但它也不是一个源泉，但是在Arduino IDE中写超过50行的内容却很痛苦而且很长。 因此，出现了选择IDE进行开发的问题。 因为 我对VS很熟悉，因此选择了VisualGDB 。
在Arduino IDE之后，ESP32的开发简直就是天堂。 什么是到定义的转换，在项目中搜索调用以及重命名变量的能力。
使用VisualGDB更改ESP32分区表
如上所述，可以使用ESP32分区更改表；我们将考虑如何实现。
该表被编辑为csv文件，默认情况下，VisualGDB写入下表：
Name, Type, SubType, Offset, Size, Flags nvs, data, nvs, 0x9000, 0x5000, otadata, data, ota, 0xe000, 0x2000, app0, app, ota_0, 0x10000, 0x140000, app1, app, ota_1, 0x150000,0x140000, spiffs, data, spiffs, 0x290000,0x170000,
在这里，我们看到NVS下的一个部分，两个应用程序部分以及其他几个部分。 在这些细微差别中，可以注意到，应始终从零地址开始将app0（您的应用程序）写入偏移量0x10000，否则引导加载程序将不会检测到它。 另外，应选择偏移量，以使各部分不会彼此“重叠”。 分区表本身写入偏移量0x8000。 如您所见，在这种情况下，NVS的大小为0x5000-20KB，这不是很大。
我修改了分区表，如下所示：
Name, Type, SubType, Offset, Size, Flags app0, app, ota_0, 0x10000, 0x140000, nvs, data, nvs, , 1M, otadata, data, ota, , 0x2000, spiffs, data, spiffs, , 0x170000,
不要忘记在“名称”之前添加网格，如果使用此表，则需要将此行视为注释。
如您所见，NVS的大小已增加到1 MB。 如果未指定偏移量，则该部分将在上一个偏移量之后立即开始，因此仅指示app0的偏移量就足够了。 可以在记事本中将CSV文件编辑为txt，然后将已保存文件的CSV权限更改为csv。
接下来，分区表必须转换为二进制，因为 它以这种形式进入控制器。 为此，运行转换器：
c:\Users\userName\Documents\ArduinoData\packages\esp32\hardware\esp32\1.0.3\tools\gen_esp32part.exe part_table_name.csv part_table_name.bin 。 第一个参数是CSV，第二个参数是输出二进制文件。
生成的二进制文件应放置在c:\Users\userName\Documents\ArduinoData\packages\esp32\hardware\esp32\1.0.3\tools\partitions\part_table_name.csv ，然后必须指定构建解决方案的负责人，以及没有默认分区表。 您可以通过在文件c:\Users\userName\Documents\ArduinoData\packages\esp32\hardware\esp32\1.0.3\boards.txt写入表的名称来做到这一点c:\Users\userName\Documents\ArduinoData\packages\esp32\hardware\esp32\1.0.3\boards.txt 。 就我而言，这是esp32doit-devkit-v1.build.partitions=part_table_name
经过这些操作后，VisualGDB在构建应用程序时将完全采用您的分区表并将其放入
~project_folder_path\Output\board_name\Debug\project_name.ino.partitions.bin ，已经从那里将其倒入板中。
JTAG调试器CJMC-FT232H
据我所知，这是可以与ESP32一起使用的最便宜的调试器，它花了我大约600卢布，在Aliexpress上有很多。
连接调试器时，Windows在其上安装了不适合的驱动程序，需要使用Zadig程序进行更改，那里的所有操作都很简单，我将不再对其进行描述。
它以以下方式连接到ESP32 devkit-v1：
FT232H-ESP32
AD0-GPIO13
AD1-GPIO12
AD2-GPIO15
AD3-GPIO14
然后，在Project -> VisualGDB Project Properties需要进行以下设置：
然后单击测试。 有时会发生第一次未建立连接，过程似乎冻结，然后您需要中断并重复测试。 如果一切正常，则测试连接过程大约需要5秒钟。
我通常会组装项目，然后通过USB将其上传到ESP32本身（而不是通过调试器），然后使用Debug- Debug -> Attach to Running Embedded Firmware开始调试。 在代码中，您可以设置断点，查看故障时的变量值，在“ Debug -> Windows -> Threads窗口中，您可以看到代码在哪个FreeRTOS任务中停止了，这在调试过程中发生错误时非常有用。 调试器的这些功能足以让我舒适地工作。
当我开始使用NVS时，调试总是会由于晦涩的错误而中断。 据我了解，这是因为调试器需要在默认的NVS部分中创建类似转储的内容，但是此时控制器已经使用了NVS。 当然，可以通过创建2个NVS分区来避免这种情况，其中一个具有用于调试的默认名称，另一个具有其自身的需要。 但是那里没有什么复杂的，在添加的代码中，它第一次起作用，所以我没有检查它。
毛刺ESP32
像任何带有Aliexpress的设备一样，我的ESP32开发板也有自己的，没有描述过的故障。 当她到达时，我从开发板上给一些工作在I2C上的外围设备供电，但过了一段时间，如果在+ 5V引脚上连接了任何消耗性设备甚至电容器，板上开始重启。 为什么这样完全是不可理解的。
现在，我使用0.7A的中文电荷为电路板供电，使用3.3V电路板脚的ds18b20传感器为电路板供电，并使用2A的另一电荷为继电器和运动传感器供电。 电路板的GND脚当然连接到其余熨斗的GND引脚。 便宜而开朗是我们的选择。
关于项目成果
我有机会灵活地控制房屋的供暖，节省了金钱和汗水。 目前，如果加热在室外-5--7处全天保持23度，则锅炉运行大约11个小时。 如果白天将温度保持在20度并仅在晚上加热到23度，那么锅炉已经运行了9个小时。 锅炉容量为6千瓦，当前千瓦价格为2.2卢布，每天约26.4卢布。 我们地区供暖季节的持续时间为200天，供暖季节的平均温度约为-5度。 因此，我们在供暖季节节省了约5000r。
设备的成本不超过2000r，也就是说，成本将在几个月后被退回，更不用说现成的这种自动化系统至少要花费20,000r的事实。 另一件事是，我花了大约一周的纯工作时间来编写固件和调试程序，但是例如在工作过程中，我终于意识到C ++中的指针是什么，并且获得了很多其他经验（例如，许多小时的调试工作，无法理解的故障）。 如您所知，经验很难被高估。
Blynk移动应用程序的屏幕截图：
当然，项目中的代码不是杰作，但是我在缺乏时间的情况下编写了代码，并且主要着眼于可读性。 根本没有时间重构。 总的来说，我有很多借口来解释为什么我的代码如此恐怖，但这是我的最爱，因此，我将对其进行详细介绍，我将不再进一步讨论该主题。
如果我的涂鸦可以帮助某人，我将感到非常高兴。 我将很高兴收到任何评论和建议。