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[其他] 智能家居的触手-zigbee杂谈

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发表于 2024-12-3 09:05:27 | 显示全部楼层 |阅读模式
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

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

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

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
页面中找到zigbee选项卡,选择ZHA,复制路径
微信截图_20241203084226.png
打开HA中的添加集成界面,搜索ZHA集成

集成中找到ZHA

集成中找到ZHA

选择串口中选择为手动添加

选择手动添加

选择手动添加

选择无线射频类型为 ZNP

选择ZNP协议

选择ZNP协议

串口设备路径中粘贴刚才复制的路径

输入网关的地址

输入网关的地址

选择创建网络

选择创建网络

选择创建网络

等待网络完成创建

等待网络完成

等待网络完成

创建完成会有提示,这时我们已经可以使用它来添加zigbee子设备了

完成创建

完成创建

进入协调器界面

协调器界面可以添加设备

协调器界面可以添加设备

将zigbee设备进入配对状态,等待一会,就会发现设备

添加设备成功

添加设备成功

后面发现的设备可以自己做自动化操作了

设备状态

设备状态



拓展玩法
我们可以看到设备包含的一个esp32,是带蓝牙的,那么有可能又做zigbee网关,又做蓝牙网关嘛?答案是可以的,具体可以参考https://uzg.zig-star.com/bt-proxy/#web-installation





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隔壁的王叔叔 + 12 这个评测很优秀,我建议下次评测还找你.

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发表于 2024-12-3 09:42:23 | 显示全部楼层
学到不少知识。
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