用 DeviceHive 制作圣诞灯

原文：https://medium.com/hackernoon/making-christmas-lights-with-devicehive-feea7730b20b

DeviceHive 团队致以最热烈的祝愿！

这个项目解释了如何使用 Android Things、Android phone 和物联网平台 DeviceHive 来创建圣诞灯。至于灯本身，我们使用了 WS2812B led 灯条。Android 的东西将使用 Raspberry Pi 3 运行，通过任何具有 SPI 接口的板都可以使用。这些灯将由移动设备控制，并可以根据手机上记录的声音生成图案。

安卓的东西

Android Things 是 Google 提供的构造良好的现代操作系统，允许我们使用 Android API 和第三方 Java 和 Android 库。Raspberry Pi 3 会通过 SPI(串行外设接口)将颜色发送到 led 灯带。

SPI 是同步串行通信接口，代表设备之间的主从关系。Android Things 在 API 中有专门的外围管理器来操作这个总线。

根据原始文档，WS2812B 的数据传输协议使用单 NZR 通信模式。像素上电复位后，DIN 端口从控制器接收数据，条上的第一个 LED 接收前 24 位数据，然后通过 DO 端口将每个后续位发送给条中的下一个 LED。条带中的每个下一个 LED 以相同的方式接收 24 位，因此传输应该包含每个 LED 的数据。

该条的传输协议具有相当简单的行为，数字“1”被编码为长高脉冲，“0”被编码为“Din”上的短脉冲。

Sequence Chart from the original documentation where T0H takes 220ns~380ns, T0L takes 580ns~1.6µs, T1H takes 580ns~1.6µs and T1L takes 220ns~420ns

我们将模拟该协议来使用 SPI。在我们的例子中，Raspberry Pi 3 是主机，WS2812B 是从机。

为了仿真 SPI 协议，我们在 SPI 传输中使用 4 位模块来产生 WS2812B 协议的一位。SPI 速度应选择适合 WS2812B 时序的速度。我们使用 3809523 Hz，每个 4 位(一个 WS2812B 位)传输需要 1.05 s。

打造圣诞灯，我们需要:

覆盆子 Pi3
8GB microSD 卡
5V 电源(功率取决于条带长度)
WS2812B led 灯条
电线

Connection between the RPi3 and LED Strip

Android Things 的安装说明在官方文档中提供。

基本上，从硬件方面来说就是这样！只要确保电源足够强大的 LED 条和板本身。对于长条形，5V 应直接连接到电源，无需通过 Raspberry Pi 3 板。

物联网平台

要将设备与主板和移动设备上的 Android Things 操作系统连接起来，我们需要一个能够提供这种连接的平台。 DeviceHive 平台提供了我们需要的一切。

DeviceHive 将任何连接的设备变成物联网的一部分。它提供通信层、控制软件和多平台库，以引导智能能源、家庭自动化、遥感、遥测、远程控制和监控软件等的开发。

设备配置单元平台设置

DeviceHive 平台为我们提供了支持库。为了开发客户端应用程序，我们可以使用原始的 DeviceHive 客户端 Java 库。DeviceHive 客户端库是一个基于 Java 的开源项目。它可以用来构建任何基于 Java 或 Android 的应用程序。这个库完全支持 Android 的东西。这个库的实现非常简单:

将 JitPack 存储库添加到项目 build.gradle 文件中，并将依赖项添加到模块 build.gradle 文件中。
调用 getInstance()。DeviceHive 对象的 init(String url，String refreshToken)方法，并传递两个参数，REST url 和 refreshToken。
调用 getDevice(String id)方法来获取现有设备或创建新设备。

就是这样。现在我们已经拥有了在项目中使用 DeviceHive 所需的所有东西。在 DeviceHive 支持库建立之后，我们创建了一个包含两个模块的项目:一个 Android Things 应用程序和一个 Android mobile 应用程序。

事物模块

Things 模块只是侦听来自与 DeviceHive 服务器建立的 WebSocket 连接的传入命令，并执行所需的操作。这些命令是:

闪烁，在控制器接收到这个命令后，它打开带有两种预先定义的“圣诞老人”颜色的纸条，红色和白色。灯带上的发光二极管从中心来回移动。
随机，控制器收到该命令后，会在条带上生成随机颜色。
音频，利用该命令，控制器接收两个数据对象，即在移动设备上生成的颜色列表和颜色变化的速度。

Command’s parameters in JSON format

4.关闭，只是关闭 led 灯条。

Commands look in DeviceHive admin console

移动应用程序

移动模块向 Raspberry Pi 3 发送命令。它有一个非常简单的 UI，包括两个屏幕，一个登录屏幕和一个主屏幕。在登录屏幕上，我们必须用 Rest URL、刷新令牌和设备 id 填充三个字段。在主屏幕上，我们有 4 个按钮来执行命令。

在我们点击执行音频命令的按钮后，智能手机开始录制来自智能手机麦克风的声音。然后，它通过快速傅立叶变换算法(FFT)将捕捉到的声音转换为傅立叶级数，并计算节拍。FFT 算法创建一系列独特的灯，为 led 灯条显示一个音频轨道。在这个预处理之后，移动应用程序基于这个 f 系列生成 HSV 颜色。我们使用 HSV 只处理 H(色调)部分，并保持 S(饱和度)和 V(值)相同，这样我们就可以得到明亮的颜色。最后，应用程序发送从 BPM 计算出的颜色和速度信息。

命令发出后，事物模块对其进行处理。

Christmas tree with the Lights

结论

当然，这只是一个有趣的项目，可以用于家庭装修，但因为它是一个完全开源的项目，它可以被用于一些更严重的工作。使用 Android Things 作为 LED 控制器，可以实现更复杂的逻辑，将其连接到其他物联网平台，并创建一个可从一个服务控制的电路板集群。我们希望这个项目能帮助你装饰你的家，创造更先进的照明系统。

DeviceHive 团队致以最热烈的祝愿！