Matter CO2 Sensor Example (ESP32 + SCD41)

Matter 이산화탄소 농도 측정 센서 예제 프로젝트
다음 Matter 클러스터들에 대한 코드 구현 방법을 알아본다

• Carbon Dioxide Concentration Measurement (Cluster Id: 0x040D)
• Temperature Measurement (Cluster ID: 0x0402)
• Relative Humidity Measurement (Cluster ID: 0x0405)

2024년 2월 18일 기준 Apple Home 및 Google Home 모두 Air Quality Device Type 지원하지 않음

Software (Matter)

1개의 Endpoint가 아래와 같이 생성된다. (센서 모듈이 CO2 농도 뿐만 아니라 온도와 상대 습도 데이터도 제공함)

1. Endpoint ID 1
   Device Type: Air Quality Sensor (Classification ID: 0x002C)
   [Clusters]
   • Air Quality (Cluster ID: 0x005B)
   • Carbon Dioxide Concentration Measurement (Cluster ID: 0x040D)
     [Attributes]
     • Measured Value (Attribute ID: 0x0000)
     • Min Measured Value (Attribute ID: 0x0001)
     • Max Measured Value (Attribute ID: 0x0002)
     • Measurement Unit (Attribute ID: 0x0008)
   • Temperature Measurement (Cluster ID: 0x0402)
     [Attributes]
     • Measured Value (Attribute ID: 0x0000)
     • Min Measured Value (Attribute ID: 0x0001)
     • Max Measured Value (Attribute ID: 0x0002)
   • Relative Humidity Measurement (Cluster ID: 0x0405)
     [Attributes]
     • Measured Value (Attribute ID: 0x0000)
     • Min Measured Value (Attribute ID: 0x0001)
     • Max Measured Value (Attribute ID: 0x0002)

Hardware

SCD41: I2C 통신 방식의 CO2 센서 IC 사용

I2C GPIO 핀번호 변경은 /main/include/definition.h에서 아래 항목을 수정
default: SDA = GPIO18 / SCL = GPIO19

#define GPIO_PIN_I2C_SCL 19
#define GPIO_PIN_I2C_SDA 18

SDK Version

• esp-idf: v5.1.2
• esp-matter: fe4f9f69634b060744f06560b7afdaf25d96ba37
• connectedhomeip: d38a6496c3abeb3daf6429b1f11172cfa0112a1a
  • Matter 1.1 released (2023.05.18)
  • Matter 1.2 released (2023.10.23)

SDK Source Code Modification

• esp_matter_cluster.h

  namespace carbon_dioxide_concentration_measurement {
  typedef struct config {
      uint16_t cluster_revision;
      config() : cluster_revision(3) {}
  } config_t;
  
  // 아래 한줄 추가
  cluster_t *create(endpoint_t *endpoint, config_t *config, uint8_t flags);
  } /* carbon_dioxide_concentration_measurement */

• esp_matter_attribute.cpp

  static esp_err_t get_attr_val_from_data(esp_matter_attr_val_t *val, EmberAfAttributeType attribute_type,
                                      uint16_t attribute_size, uint8_t *value,
                                      const EmberAfAttributeMetadata * attribute_metadata)
  {
      switch (attribute_type) {
      /*
      * 기존 코드 유지
      */
      
      // 아래 블록 추가
      case ZCL_SINGLE_ATTRIBUTE_TYPE: {
          using Traits = chip::app::NumericAttributeTraits<float>;
          Traits::StorageType attribute_value;
          memcpy((float *)&attribute_value, value, sizeof(Traits::StorageType));
          if (attribute_metadata->IsNullable()) {
              if (Traits::IsNullValue(attribute_value)) {
                  *val = esp_matter_nullable_float(nullable<float>());
              } else {
                  *val = esp_matter_nullable_float(attribute_value);
              }
          } else {
              *val = esp_matter_float(attribute_value);
          }
          break;
      }
      
      default:
          *val = esp_matter_invalid(NULL);
          break;
      }
  
      return ESP_OK;
  }

Helper Scripts

SDK 클론 및 설치

$ source ./scripts/install_sdk.sh

SDK (idf.py) 준비

$ source ./scripts/prepare_sdk.sh

Build & Flash Firmware

1. Factory Partition (Matter DAC)

   $ source ./scripts/flash_factory_dac_provider.sh

2. Configure project

   $ idf.py set-target esp32

3. Build Firmware

   $ idf.py build

4. Flash Firmware

   $ idf.py -p ${seiral_port} flash monitor

QR Code for commisioning

Read Data using CHIP-TOOL

이산화탄소 농도 측정값 읽기

$ chip-tool carbondioxideconcentrationmeasurement read measured-value {pairing_node_id} 1

온도 측정값 읽기

$ chip-tool temperaturemeasurement read measured-value {pairing_node_id} 1

습도 측정값 읽기

$ chip-tool relativehumiditymeasurement read measured-value {pairing_node_id} 1

References

Matter 이산화탄소 농도 측정 클러스터 개발 예제 (ESP32)