一台物联网模块灯的制作

在本文上篇中，我谈到了一个模糊的想法——一台物联网模块灯——这个想法可用于布置我新生宝宝的房间。准备工作已经完成，现在就开始动手制作原型机吧！
制作原型机
如前文图一方块图所示，一个与TPS92512 连接的ti SimpleLink™ Wi-Fi® CC3200无线微型控制器(MCU) LaunchPad™工具包可用来驱动LED光束。我用了一个12V的开关电源器作为电源供应，并用Energia为CC3200撰写了固件。你也可以使用代码生成器™集成开发环境（IDE）撰写固件，这是我最喜爱的工具，但在这里，代码示例和Arduino界面可大大加快我们制作原型机的进程。
我用最新的固件创建了CC3200无线微型控制器LaunchPad工具包，并编程工具箱使之可在MQTT（消息列队遥测传输）代理器上就某特定话题进行对话。MQTT是一种小型传输协议，开销很小，可允许服务器与客户机在网络上建立通讯连接。Facebook即时通信就使用了MQTT协议，该协议被认为是推动未来物联网发展最重要的协议工程之一。
我还为这个项目设计了一个小型的印刷电路板（PCB），框架为一个加强包™插入式组件；结果请见图1。多个PCB可以叠加，以取得想要的LED驱动器通道数量。


我的设计可适配50mm x 50mm形状因子，这样就可以降低量产的生产成本。图2所示的是最终版的电路布置图截屏，包括了四个安装孔，以及一致的组件引线。


我使用了评估模块的原理图和布置图作为设计指导。
Würth Elektronik提供了线圈和机电元件，且机电元件都已经蚀刻好了足迹，这简直帮了我的一个大忙。面板设计的准备工作并不困难：如图3所示，我打印出电路布置图，核对了足迹，确保一切正常。


客户端设计
凭借对HTML、代码生成器集成开发环境（IDE）和JavaScript®的基本了解，我创建了一个简单的用户界面。我的想法是在网页界面创建按钮，使用JavaScript将命令通过MQTT协议发送至代理器并最终到达物联网灯。我用代码生成器创建了网页，并用JavaScript的Paho程序库对网页进行了美化。图4即该网页的截图。


我在家庭自动化前端设计上多少有点走极端，但你能明白我的意思，我想要的是一种人们愿意花钱购买的外观和感觉。设计的四个按钮都是我所需要的，且功能都相当不错。网页的设计用到了推特的引导程序，也就是说，同一个网页在不同的屏幕尺寸下，其显示的外观是不同的。
爱和浪漫
我已经搞定了项目的技术细节，毕竟这多多少少是个科学项目。但我的妻子提议将这个原型机转化为真正的产品供我们自己使用，这才是真正的挑战。当时妻子正在待产，她希望可以远程调节宝宝房间的灯光亮度。这盏灯既可以作为房间的照明灯，也可以用作夜明灯、以及“半夜为宝宝换尿布灯”。我没有选择用3D打印技术制作灯外壳，而是回收利用了一个旧液晶显示屏、一些旧玻璃以及结婚前的生日卡片。我和妻子间的浪漫还在，现在该用这一份浪漫去点亮台灯。图5所示的是手工布置的模块灯外壳内的元件布置图。


把废弃的物品重新搭配起来是个很有意思的过程。图6所示即是成品。


严格来说，最终的成品不能称之为是产品，更遑论是一件融合了个性化手工艺术的科技产品。但我们的宝宝很喜欢盯着婴儿床上方这件设计产品看，对此我们深感欣慰。
下一步的工作
目前我正致力于在相同概念基础上开发室内水耕种植所需的生长灯，这正代表了另一种应用程序。
对这个样品来说，安全从来都不是关键，但对物联网产品，安全问题至关重要。因此我目前正在尝试去开发一个安全的解决方案。我用树莓派（Raspberry Pi）做实验，将它设置为本地代理，并考虑将整个网页用户界面移植到SimpleLink Wi-Fi CC3200设备上。这两种办法都可行，但由于都不再接入互联网、或不能从网络上接入，因此不能作为物联网产品安全问题的解决方案。
结语
这个项目只是一个我个人参与的概念验证。有很多朋友请我帮忙做一个同样的产品，现在我都拒绝了他们，但以后说不定我可以给他们一台飞利浦Hue照明灯作为替代。
这个项目最重要的一点是它证明了只要有资源，快速制作一个物联网原型机也是一件很轻松的事。感谢德州仪器、Würth Elektronik和14元素的大力支持。前途一片光明！