树莓派与EthernetHat：用ChatGPT实现的MQTT智能家居项目！

我们使用Pico、WIZnet W5100S 和 PicoBricks 开发板开发了MQTT RGB灯，通过ChatGPT 4.0生成和优化代码。

项目所需组件

硬件组件

PicoBricks 扩展板 x 1

WIZnet W5100S-EVB-Pico x 1

WIZnet W5500-EVB-Pico

WIZnet以太网HAT x 1

树莓派Pico x 1

软件应用和在线服务

MicroPython

项目背景

有很多关于如何用ChatGPT编码的介绍，我还尝试过用它来创建简单的例子或生成一些逻辑代码。但是有没有可能只用ChatGPT就可以开发一个项目呢？

ChatGPT4最近开放了代码解释器功能，让我们尝试使用这个新功能。我进行了即时书写，没有使用任何命令或扩展应用程序。结果如何？获得了巨大成功。

除了对一些非常简单的代码进行修改之外，大部分代码都是借助 ChatGPT 完成的。

Pico 遥控灯

这是一份总结。请牢记这一点，并查看以下文本，看看它是如何被运用的。

这项工作是通过编写并验证基础库和示例代码，然后将必要的部分进行整合来完成的。

1.如果你正在使用特定的模块/库，请明确指出。

2.执行代码后，如果出现错误，请将错误信息以及疑似出错的代码部分告知GPT，并请求其进行修正。即使你应用了修改后的代码后错误仍然存在，也要坚持不懈地寻求解答。之后，会为你提出一个新的方向。

3.你必须清晰明确地写出你期望实现的功能、触发操作的条件、执行时机等信息，这样才能更接近你想要的执行效果。

4.在创建新类时，如果你能提供一个功能与结构相似的类作为示例，那么将会为你创建一个类似的类。

5.当组合使用各种类时，分别请求每个单独功能的示例并将它们组合起来，往往比直接输入类信息并要求得到一个完整功能的效果更好。

6.如果你想为达到同一结果而采用不同的逻辑，请提供一个逻辑示例，并请求将其应用。

与其绞尽脑汁地过度思考，不如就把它读作：“啊，他们这样用提示来解决这样的问题？”

如果你觉得：“这部分不错！”那就把它记下来，并试着在自己的项目中运用。

设置代码解释器

功能定义

为了创建一个恰当的提示，需清晰勾勒出功能特性。

这部分对于开发以及编写提示都至关重要。当你对功能特性有清晰的理解时，提出的问题就会更加精确，也就能明确划分并着手处理哪些部分。

由于很多时候需要分部分开展工作然后再进行整合，因此理解整体结构就显得更为关键。

- 控制设备

1.控制设备将使用MQTT协议向RGB灯传输JSON格式的数据。这些数据将包含调整灯具RGB颜色和亮度的信息。

2.控制设备将配备一个按钮，用于控制RGB灯的颜色。

当按钮按下时间少于0.5秒时，将选择RGB颜色。

3.控制设备将使用可变电阻来调节灯具的亮度。

电阻值将被映射到1~100的亮度级别。

4.在OLED显示屏上显示RGB灯的颜色和亮度信息。

- RGB灯设备

1.RGB灯设备将通过MQTT协议从控制设备接收JSON格式的数据。

这些数据将包含调整灯具RGB颜色和亮度的信息。

2.RGB灯设备将根据接收到的JSON数据调整其RGB值和亮度。

3.在OLED显示屏上显示RGB灯的颜色和亮度信息。

- 网络：MQTT

1.初始化

如果你正在使用特定的模块/库，请明确指出。

请求网络和MQTT的基础示例。网络和MQTT的相关信息通过define进行声明。

MQTT默认设置

提示1：当然，这里有一个使用MicroPython和WIZNET5K驱动器进行MQTT通信的基础函数示例。在这个函数中，设备被设置为静态IP地址192.168.11.101，网关为192.168.11.1，子网掩码为255.255.255.0，DNS服务器为8.8.8.8。MQTT代理位于IP地址192.168.11.100，主题为ctrl_state。未使用用户名和密码。保持连接时间为60秒。SPI配置：波特率：2,000,000，MOSI：19，MISO：16，SCK：18，CS：17，RESET：20。添加默认订阅和发布功能。

提示2：请在你编写的代码中定义与用户名、IP、网关、子网掩码、DNS和主题相关的内容。

ChatGPT一次性完成了这个任务。我使用Mosquitto测试了订阅和发布功能。

由于MQTT经常在其他项目中使用，我们将其创建为一个库。

提示1：我打算将下面的代码封装成一个库，命名为WIZnetMQTT.py。请将其修改为类格式，以便于作为API使用。

提示2：在你编写的类中，我们打算将初始化函数中的网络初始化部分放到另一个函数中使用。请将其拆分，不包括网络初始化部分，仅保留MQTT初始化部分。

在收到库的更新代码以及主程序的测试示例后，我再次检查了其运行情况，它工作得很好。

2.订阅回调

为了更灵活地使用MQTT库，我们允许注册回调函数来处理订阅的消息。

如果没有提供回调函数，则设计为直接返回主题和消息。

提示1：请修改def sub_cb(self, topic, msg)函数，使其更具通用性。如果提供了回调函数，则使用该回调函数；如果没有提供，则返回主题和消息。

classWIZnetMQTT: def__init__(self, username, broker_ip, topic, keep_alive, callback=None):…self.callback = callback…defsub_cb(self, topic, msg): ifself.callback: returnself.callback(topic, msg) else: returntopic, msg

出于测试目的，我将创建一个订阅回调函数。

由于我们计划接收JSON格式的数据，我将添加一个解析函数。

提示2：另外，你能提供一个使用回调函数的示例吗？接收到的消息是JSON格式的，比如{"color":"R", "brightness": 0}。颜色值可以是'R'、'G'或'B'，亮度值的范围是从0.01到1。在WIZnetMQTT类中，请包含一个能够解析这种JSON消息的回调函数。

defexample_callback(topic, msg): try: data = json.loads(msg) color = data.get("color",None) brightness = data.get("brightness",None) … print(f"Received color:{color}, brightness:{brightness}") exceptjson.JSONDecodeError: print("Error decoding JSON!")

如果直接这样运行，将会出现错误。

执行后，如果发生错误，请将错误信息以及疑似存在错误的代码告知GPT，并请求修正。

即使你应用了修改后的代码但错误仍然存在，也要坚持不懈地寻求答案。随后，会提出一个新的解决方向。

提示：我在下面的example_callback函数中遇到了“AttributeError: 'module' object has no attribute 'JSONDecodeError'”错误。可能是哪里出了问题？

…To handlethis, you cancatcha more general exception, like Exception, to capture any kind of error that arises during the JSON decoding process:…except Exception: # Catch any exception,notjust JSONDecodeError…

你需要检查其是否正常运行。

模块

对于模块而言，我拥有一个之前已经创建好的库。

对于现有的类，我直接使用它们或者在其基础上进行扩展；对于不存在的类，我会创建它们以匹配相似的格式。

（这个库的大部分内容也是使用ChatGPT创建的）

1.电位器

电位器的逻辑相对简单。我将把Pico bricks提供的电位器示例，以及从picobricks_utils.py的类（picobricks_hum_temp）中引用的结构添加到提示中。

你必须清楚地写出你想要实现的功能、触发操作的条件、时间安排等，以便更接近期望的动作。

在创建一个新类时，如果你能提供一个功能与结构相似的类作为示例，那么将为你创建一个类似的类。

提示：这是电位器的基本功能代码。“pot=ADC(Pin(26)) pot_val=((pot.read_u16()/65535.0)*20) +1”。请按照下面类的格式来编写。class picobricks_hum_temp: ...

importmachinefrom machineimportADC, PinclassPotentiometer:...

修改虽然成功了，但输出值是一个介于1到21之间的小数

请将其更改为一个函数，使其能够将该值映射到0到100之间的整数（默认范围是0~100）。

如果你想修改输出的某一部分，无需创建新的提示，只需从已写好的输出中请求修正你希望更改的部分即可。

提示：这个函数的结果是最小值和最大值分别为1.0和21.0之间的小数。请添加一个函数，根据输入的最小值和最大值进行映射。默认值应设为1和100，并且应能够通过init方法中的参数进行配置。

def__init__(self, pot_pin=26, read_timer=2, min_val=0, max_val=100): self.min_val = min_val self.max_val = max_val def_map_value(self, value): # Map the value from [1, 21] range to [self.min_val, self.max_val] range return((value -1) / (21-1)) * (self.max_val -self.min_val) +self.min_val

2.按钮

已经为按钮创建了一个类。

然而，由于目前只有一个切换按钮模式，我将添加一个按压按钮模式以及一个按压回调函数。

此外，我还将添加模式选择功能，以便根据所选模式进行操作。

（由于默认模式是“开/关”，因此与之前编写的示例不会产生冲突）。

提示1：以下是与按钮相关的类。请在此处添加一个新函数，用于识别和控制按压按钮。同时，确保将按压按钮作为回调函数参数接收，并相应地调用它。class picobricks_button:~Omitted~

提示2：请将set_toggle_button_state函数拆分为两种模式：“开/关”（on/off）和“按压”（push）。当处于“按压”模式时，执行按压回调函数。

classpicobricks_button: def__init__(self, btn_pin=10, detect_time_ms=500, mode="on/off"): self.push_callback =None self.mode = mode

它工作得很好。让我们为这个功能创建一个回调函数。

基于按压动作，让我们将状态从红色（R）变为绿色（G），再变为蓝色（B）...并创建一个函数来读取已设置的RGB值。

提示1：创建一个函数以注册到按压回调中。实现一个逻辑，即当按下按压按钮时，RGB状态按照“红（R）”、“绿（G）”、“蓝（B）”的顺序循环变化。

提示2：使用这个函数时，初始值被设置为“蓝（B）”，请修改为从“红（R）”开始。此外，添加一个“获取（get）”函数，以便能够读取当前设置的RGB值。

classRGBController: def__init__(self): defcycle_rgb_state(self):defmain(): btn =picobricks_button(mode="push") btn.set_button_callback(push_callback=rgb_controller.cycle_rgb_state) whileTrue: btn.set_toggle_button_state() time.sleep_ms(50)

我原本请求的是一个函数，但收到的是一个类。不过，由于RGB循环似乎会以多种形式被使用，因此我会将其以类的格式直接添加到picobricks_utils.py文件中。

3.斜坡控制

在组合使用各种类时，相较于直接输入类信息并要求一个完整的功能，为每个单独的功能请求示例并将它们组合起来，往往能获得更好的效果。

基于上述内容，我们将两个功能（按钮控制和斜坡控制）组合起来。

同时，我会在过程中修改错误信息。

提示1：我需要按钮按压和电位器的示例。我需要在主程序中使用的函数。创建一个函数，每当按钮被按下或电位器值发生变化时，就打印当前的RGB值和电位器值/100的结果。~示例按钮/电位器~

提示2：当我进行这些修改时，变化并没有实时更新。可能是什么问题？

提示3：每1秒读取一次值，并在按钮和电位器值与前一次不同时打印变化的值。

提示4：存在一个漏洞，即在没有任何按钮操作的情况下，当电位器值变化时，RGB值会自动改变。请修复这个问题。

并且使用[time.sleep(1)]来实现时间延迟。但这并不是最好的方法。

如果你想为相同的结果应用不同的逻辑，请提供一个逻辑示例并请求其应用。

提示5：设置定时器，每1秒读取一次值。使用'get_time'格式而不是'sleep'。current_pot_value = pot_value_scaled() 如果 current_pot_value != prev_pot_value：打印 f"亮度值已更改为: {current_pot_value:.2f}" prev_pot_value = current_pot_value

提示6：将定时器减少到500毫秒。

4. OLED

我已经为OLED创建了一个类，现在我将添加一个新函数，该函数可以在每一行上显示不同的内容。

由于有多个打印函数，函数名变得不太易读。我请求进行修改。

提示1：请在下面的类中添加一个名为'oled'的函数，该函数允许在5行的每一行中输入不同的内容。

提示2：如果某一行没有输入内容，请确保不调用self.oled.text(line5, 5, 48)（或类似针对该行的文本显示调用）。

提示3：请重命名该函数

使用在按钮和电位器中创建的变量，在OLED上显示当前的颜色和亮度值。

由于之前有提示编写历史，因此无需输入额外的变量信息。

提示1：参考下面的函数，请创建一个函数，该函数在OLED的第一行上打印'Color: {rgb}'，在第二行上打印'Brightness: {current_pot_value}%'，使用提供的cur_rgb和current_pot_value值。

提示2：当值发生变化时，我希望在更改“亮度”时同时更新“颜色”显示，在更改“颜色”时也同时更新“亮度”显示。我希望两者能同时显示，并且只更新发生变化的值。

我们还将使用生成的值创建一个JSON编码函数。

5.灯具控制

创建一个灯具控制设备

首先，我们将使用虚拟数据来生成JSON消息。

利用之前创建的类和函数，根据JSON消息在OLED上显示数据，并控制RGB LED灯。

提示1：这是一个用于解析JSON消息的函数。当“颜色（color）”和“亮度（brightness）”与它们之前的值不同时，创建一个函数来控制Neopixel灯带。请参考Neopixel类。

我已经进行了测试，效果良好。

现在，各个设备的单独功能已经完成，让我们来完善MQTT控制部分。

我将输入两个已完成的代码，并请求将它们合并。

如前所述，与其一开始就要求完整的代码，不如为每个功能编写代码，然后再请求合并，这样更有效率。这种方法可以确保详细功能得到良好实现，并减少尝试次数。

我们还将更改函数名以匹配其功能。

运行代码后，如果出现错误，只需请求修改即可。

提示1：将两个代码合并。

提示2：在调用'update_oled_display'函数时，也使用与'update_oled_display'相同的参数调用'generate_json_message'函数。此外，使用'generate_json_message'返回的消息来执行'publish()'函数。

提示3：修改'update_oled_display'的函数名，以反映其更新后的功能。

提示4：NameError: name 'mqtt' isn't defined（名称错误：未定义名称'mqtt'）

对于控制设备，我们将功能分类为MQTT发布、按钮、电位器和OLED。对于灯具设备，我们将功能分类为MQTT订阅、OLED和受控的RGB LED。

由于这是一个简单的任务，我直接编写了代码。

我将与你分享我在项目开发过程中使用的编写提示的过程。

我所有工作的历史记录，请参考这里的chatgpt日志。其中记录了许多尝试和失败。

项目现已完成。这是一个简单的项目，不是吗？

尽管这是一个小项目，但我们完全使用chatGPT进行了开发。

就像编码一样，练习得越多，水平就越高，使用提示似乎也是如此。

虽然体验大型项目的部分开发过程至关重要，但完成小型项目的从始至终也同样重要。

我经常使用chatGPT，但这是我第一次完全使用提示从开始到结束进行开发，我感觉自己比以前更得心应手了。

虽然这是我第一次尝试，还有些生疏，但我会继续更多地使用它。如果将来有更好的项目，我会带着另一个项目回来。

代码

https://github.com/wiznetmaker/RP2040-PicoBricks-HAT-Micropython/tree/main/example/AI_Lamp

原文地址：

https://www.hackster.io/wizscarlet5986/mqtt-project-with-pico-and-ethernethat-using-chatgpt-prompts-0c44eb