Arduino 端口扩展器

通过这个方案，您可以通过 ESPHome 控制远程 Arduino 开发板的引脚。Arduino 作为端口扩展器，允许您使用比标准 ESP8266/ESP32 更多的引脚。

Arduino 通过 I²C 连接到 ESP。大多数 Arduino 使用 A4 和 A5 引脚作为 I²C 总线，因此这些引脚无法从 ESPHome 读取。建议使用 3.3V I/O 电平的 Arduino，但使用 5V Arduino 似乎也可以正常工作。在后一种情况下，您应该用 3.3V 为 5V Arduino 供电，否则 I²C 总线需要电平转换器。

目前支持：

读取数字输入
读取模拟输入
写入数字输出

Arduino 程序可以从这个 gist 获取，您可以将其重命名为 .ino 并使用 Arduino IDE 进行编程。

您需要下载 arduino_port_expander.h 并在 ESPHome 配置中包含 arduino_port_expander.h。

esphome:
  # ...
  includes:
      - arduino_port_expander.h

设置您的 I²C 总线并为其分配一个 id：

i2c:
  id: i2c_component

默认情况下，ESP8266 使用 SDA 引脚 GPIO4，需要连接到 Arduino 的 A4，SCL 为 GPIO5，连接到 Arduino 的 A5。

然后创建一个 custom_component，这将是稍后创建各个 IO 时引用的主组件。

custom_component:
  - id: ape
    lambda: |-
      auto ape_component = new ArduinoPortExpander(i2c_component, 0x08);
      return {ape_component};

默认情况下，I²C 地址为 0x08，但您可以在 Arduino 程序中更改它，以便在同一总线上连接更多设备。

现在是添加端口的时候了。

二进制传感器

添加二进制传感器时，引脚配置为 INPUT_PULLUP，您可以使用 0 到 13 的任何引脚或 A0 到 A3（A4 和 A5 用于 I²C，A6 和 A7 不支持内部上拉）。

NOTE

Arduino 引脚 13 通常连接有 LED，将其用作带有内置内部上拉的数字输入可能会有问题，建议将其用作输出。

要设置二进制传感器，请创建如下所示的自定义平台，在花括号中列出您想要的所有传感器，在下面的示例中，在引脚 9 和 A0（编号 14）上声明了两个二进制传感器。

然后按照 lambda 中声明的相同顺序声明二进制传感器的 ESPHome 引用：

binary_sensor:
  - platform: custom
    lambda: |-
      return {ape_binary_sensor(ape, 9),
              ape_binary_sensor(ape, 14) // 14 = A0
              };

    binary_sensors:
      - id: binary_sensor_pin2
        name: 二进制传感器引脚 2
      - id: binary_sensor_pin3
        name: 二进制传感器引脚 3
        on_press:
          ...

列出的 binary_sensors 支持二进制传感器的所有选项，如自动化和过滤器。

传感器

传感器允许读取模拟引脚的模拟值，范围是 A0 到 A7，除了 A4 和 A5。返回的值范围是 0 到 1023（Arduino analogRead 函数返回的值）。

Arduino 模拟输入测量电压。默认情况下，程序配置为使用 Arduino 内部 VREF 比较器设置为 1 伏，因此更高的电压读取为 1023。您可以将 Arduino 配置为将电压与 VIN 电压进行比较，该电压可能是 5 伏或 3.3 伏，具体取决于您的供电方式。为此，向 hub 构造函数传递一个额外的 true 值：

auto ape_component = new ArduinoPortExpander(i2c_component, 0x08, true);

要设置传感器，请创建如下所示的自定义平台，在花括号中列出您想要的所有传感器，在下面的示例中，在引脚 A1 和 A2 上声明了两个传感器。

然后按照 lambda 中声明的相同顺序声明传感器的 ESPHome 引用：

sensor:
  - platform: custom
    lambda: |-
      return {ape_analog_input(ape, 1),  // 1 = A1
              ape_analog_input(ape, 2)};
    sensors:
      - name: 模拟 A1
        id: analog_a1
        filters:
          - throttle: 1s
      - name: 模拟 A2
        id: analog_a2
        filters:
          - throttle: 2s

列出的 sensors 支持传感器的所有选项，如自动化和过滤器。

NOTE

传感器默认在每个循环周期轮询，因此建议使用 throttle 过滤器以避免网络拥塞。

输出

Arduino 二进制输出支持 0 到 13 引脚。

要设置输出，请创建如下所示的自定义平台，在花括号中列出您想要的所有输出，在下面的示例中，在引脚 3 和 4 上声明了两个输出。

output:
- platform: custom
  type: binary
  lambda: |-
    return {ape_binary_output(ape, 3),
            ape_binary_output(ape, 4)};
  outputs:
    - id: output_pin_3
      inverted: true
    - id: output_pin_4
      inverted: true

switch:
  - platform: output
    name: 开关引脚 3
    output: output_pin_3

light:
  - platform: binary
    name: 开关引脚 4
    output: output_pin_4

完整示例

让我们连接一个 4 通道继电器板和 2 个按钮来切换继电器，一个 PIR 传感器、一个窗户和一个门传感器、一个 LM35 温度传感器和一个电压传感器。对于 ESP8266 来说似乎太多了？您还会有一些备用 I/O。

esphome:
  name: test_arduino
  includes:
    - arduino_port_expander.h

esp8266:
  board: nodemcu

wifi:
  ssid: !secret wifi_ssid
  password: !secret wifi_password

api:

ota:
  platform: esphome

# 定义 i2c 设备
# 对于 ESP8266，SDA 是 D2，连接到 Arduino 的 A4
#                SCL 是 D1，连接到 Arduino 的 A5
i2c:
  id: i2c_component

logger:
  level: DEBUG

# 定义端口扩展器 hub，这里我们定义一个 id 为 'expander1' 的 hub，
# 但您可以定义多个
custom_component:
  - id: expander1
    lambda: |-
      auto expander = new ArduinoPortExpander(i2c_component, 0x08, true);
      return {expander};

# 定义二进制输出，这里有 4 个，因为继电器是反向逻辑
# （接地路径使继电器打开），我们定义了 ESPHome 输出的 inverted: true 选项。
output:
- platform: custom
  type: binary
  lambda: |-
    return {ape_binary_output(expander1, 2),
            ape_binary_output(expander1, 3),
            ape_binary_output(expander1, 4),
            ape_binary_output(expander1, 5)};

  outputs:
    - id: relay_1
      inverted: true
    - id: relay_2
      inverted: true
    - id: relay_3
      inverted: true
    - id: relay_4
      inverted: true

# 将灯连接到前两个继电器
light:
  - platform: binary
    id: ceiling_light
    name: 吊灯
    output: relay_1
  - platform: binary
    id: room_light
    name: 客厅灯
    output: relay_2

# 将风扇连接到第三个继电器
fan:
- platform: binary
  id: ceiling_fan
  output: relay_3
  name: 吊扇

# 将水泵连接到第四个继电器
switch:
  - platform: output
    name: 水箱水泵
    id: tank_pump
    output: relay_4

# 定义二进制传感器，使用 Arduino 引脚编号作为数字引脚，
# 对于模拟引脚使用 14 表示 A0，15 表示 A1，以此类推...
binary_sensor:
  - platform: custom
    lambda: |-
      return {ape_binary_sensor(expander1, 7),
              ape_binary_sensor(expander1, 8),
              ape_binary_sensor(expander1, 9),
              ape_binary_sensor(expander1, 10),
              ape_binary_sensor(expander1, 14) // 14 = A0
              };

    binary_sensors:
      - id: push_button1
        internal: true # 不在 HA 中显示
        on_press:
          - light.toggle: ceiling_light
      - id: push_button2
        internal: true # 不在 HA 中显示
        on_press:
          - light.toggle: room_light
      - id: pir_sensor
        name: 客厅 PIR
        device_class: motion
      - id: window_reed_switch
        name: 客厅窗户
        device_class: window
      - id: garage_door
        name: 车库门
        device_class: garage_door

# 定义模拟传感器
sensor:
  - platform: custom
    lambda: |-
      return {ape_analog_input(expander1, 1),  // 1 = A1
              ape_analog_input(expander1, 2)};
    sensors:
      - name: LM35 客厅温度
        id: lm35_temp
        filters:
          # 每 60 秒更新一次
          - throttle: 60s
          # LM35 输出 0.01v/ºC，1023 表示 3.3 伏
          - lambda: return x * 330.0 / 1023.0;
      - name: 模拟 A2
        id: analog_a2
        filters:
          - throttle: 2s