智能家居的触手-zigbee杂谈

linoul · 发表于 2024-12-3 09:05:27

本帖最后由 linoul 于 2024-12-6 15:18 编辑

一、前言

智能家居，这个在数年前尚显时髦的概念，如今已在众多厂商的大力推动下，变得极为亲民。当下，几乎没有手机遥控功能的产品都不好意思面市，各种产品借助不同协议实现交互，其中主流的有 Wi-Fi、433MHz、ZigBee、蓝牙以及新兴的 Matter。
在这诸多协议里，ZigBee 究竟具备何种优势呢？很多玩家会说了难道几块钱一片的 ESP 不诱人吗？实则不然，ZigBee 功耗极低且性能卓越。在智能家居体系中，传感器如同敏锐的触手，负责感知周遭环境，唯有如此，方能为后续的 “大脑” 提供精准信息以构建判断逻辑，故而各类环境传感器堪称智能家居不可或缺的关键部分。在此过程中，传感器的布局至关重要，然而其所处位置未必都能获取稳定电力支持，从这一角度考量，低功耗特性就显得弥足珍贵。笔者曾购入一款小米门磁，自 2017 年启用至今，居然尚未更换电池，既无需四处寻觅接电之处，亦不必频繁更换电池，这般良好的使用体验不言而喻。

7年没换过电池的门磁还稳定工作

在自组网协议方面，仅需一个设备充当协调器（即我们常说的网关），其余常电设备皆可扮演路由器角色，各个路由器相互通信构建网络，有力地提升了网络的稳定性并拓展了通讯范围。此外，ZigBee 还有一项独特的绑定功能，部分设备（例如宜家灯泡与宜家遥控器）能够脱离网关直接交互，即便网关处于离线状态，也丝毫不会影响控制操作。笔者家的网络.png

早期的 ZigBee 产品各自为战，彼此之间无法互联互通。直至 Z2M 的惊艳问世，才成功将不同厂家的产品整合归一，相较于愈发封闭的蓝牙，ZigBee 无疑蕴含着无限潜力与可能。在厂家持续迭代更新的浪潮中，众多产品价格大幅跳水，甚至跌至白菜价，与此同时，激烈的竞争也致使不少厂家惨遭淘汰，折戟沉沙。在二手交易平台上，时常会涌现出各类价格亲民的小物件，涵盖 Wi-Fi、蓝牙、ZigBee 等不同协议类型。若想让这些产品重新焕发生机，多数情况下仍需技术高手出手修改。但 ZigBee 却与众不同，只要产品固件基于 ZIGBEE HA 协议，只需进行简单适配，即可接入 ZigBee 网关，实现本地化连接与控制，便捷高效。

在homeassitstant中对于zigbee的支持有2种，ZHA(Zigbee Home Automation)和Z2M(Zigbee2MQTT)，下面以笔者的观点来说一下
ZHA 使用pyhton语言，HA原生集成,和HA结合更紧密开箱即用，添加设备是根据设备簇，即使的没有收录的设备，如果是通用协议也能顺利添加，如果是非通用设备就比较麻烦，比如涂鸦平台的主推设备都是zigbee的（不是标准HA协议，在涂鸦产品的兼容性上Z2M更胜一筹）。
Z2M 基于nodejs 相较起来运行起来资源会要求高一点，设备识别是根据型号，所以如果型号没有支持就会显示不支持，但是文档相当丰富，自己添加支持也很方便，作者更新也很快，所以目前对非通用协议的新设备的支持比ZHA方便很多，webui也做得非常好，新手的推荐使用。

二、关于zigbee网关

上面说了homeassitstant通过ZHA和Z2M来支持zigbee设备，那么这两个模块都需要一个协调器也就是zigbee网关来作为系统和zigbee设备的交互渠道，协调器芯片的性能也就决定了组网的上限。
笔者使用zigbee网关的进程早期从妖神的cc2350网关开始后面进化到e72的usb网关使用至今，终于等到了孜孜不倦的冬瓜大神的zigbee第四弹通用网关的诞生，这是一款类ugz-01网关（国外比较火）现在的https://xzg.xyzroe.cc/固件非常傻瓜，开箱即用，也感谢论坛给予此次评测机会。下面是一些开箱照片
除了主机随机附带一根C线，和一根3dB的天线

开箱

主机上有SMA天线接口，可以自行更换更好的天线，天线接口下面是一个多功能按钮，在XZG固件下短按开关led，长按3秒以上5秒以下，切换网络和usb网关模式，长按5秒以上启动BSL模式（ZIGBEE芯片的刷机模式）

侧面

背面是型号标签，四个垫片揭掉可以看到4颗螺丝，拆除后可以看到内部结构
微信图片_20241203085051.jpg

拆开的内部构造，可以看到预留了POE模块的接口
微信图片_20241203085042.png

网关的主要芯片如下：
ESP32-WROOM-32UE 16M存储作为设备的控制中枢
CC2652P7 zigbee芯片最高支持300+设备直连
lan8720a 网卡芯片经过ESP32 提供有线网络接入的能力
cp2102 串口芯片提供USB网关和刷机能力
网关可以实现USB/WIFI/LAN的网关功能（预留了POE模块接口，自行购买焊接可实现POE供电功能），可以说是支持的相当丰富了。

接入Z2M的教程冬瓜大神的帖子里面写的很详细了，那我就说说ZHA的接入首先将网关接入网络，这里可以选择无线接入还是有线接入，
网关使用开箱预装了XZG固件，可以连接wifi热点选择加入网络或是插入网线后，等待一会浏览器访问http://xzg.local/，就可以看到xzg的网络界面
微信截图_20241203081629.png