ESP-Mosaico 桌宠为什么会误睡？AS312 PIR 原理、休眠逻辑与排错方法

我用 ESP-Mosaico 和 Interaction V0.2 交互板做了一个"有人靠近才醒来"的桌面小精灵：检测到活动时睁眼并亮灯；一段时间没有活动，先进入困倦表情，再关闭屏幕。

实测时出现了一个容易被误判为 Bug 的现象：人还坐在桌前，小精灵有时却睡着了。

原因不一定是漏读，也不一定是 PIR 损坏。关键在于：PIR 检测的是热红外变化，不是持续的人体存在。

一、Interaction V0.2 上的 PIR 是什么

交互板正面下方的白色半球不是摄像头，而是 PIR 的菲涅尔透镜。透镜后面是原理图标注的 AS312 数字式热释电红外传感器。

菲涅尔透镜把前方空间划分成多个感应区域，并把不同方向的红外能量集中到热释电元件。人体移动、跨过这些区域时，传感器接收到的红外能量发生变化，AS312 经过内部滤波和比较后输出数字电平。

Interaction V0.2 原理图中的关键信息如下：

项目	配置
PIR 型号	AS312
供电	3.3 V
传感器输出	`REL`
板级信号	`PIR_DAT`
插在右侧 H1	GPIO5
插在左侧 H2	GPIO4

因此，换插槽后如果仍读取原来的 GPIO，就会表现为"PIR 完全没反应"。

二、PIR 真正检测的是什么

PIR 是 Passive Infrared，也就是被动红外。它不主动发射无线电波，不测距离，也不会生成图像，只接收环境中的红外变化。

可以把完整链路简化为：

text 复制代码

人体移动
→ 不同感应区的红外能量发生变化
→ 热释电元件产生微弱电信号
→ AS312 内部滤波、比较
→ REL 输出高电平
→ ESP32-S31 记录"最近发生过活动"

AS312 的输出高电平时间约为 2.3 秒。一次动作触发后，即使人还在原地，如果没有新的有效变化，输出仍会回到低电平。

所以，正确的电平解释应该是：

读数	更准确的含义	不能直接推出
`PIR=1`	最近出现了满足阈值的红外变化	一定是人、人数、距离
`PIR=0`	当前没有新的有效红外变化	房间里一定没人

三、为什么静坐的人会"消失"

热释电器件对变化敏感，对稳定状态不敏感。人刚走到桌前时会跨过多个感应区，很容易触发；坐下后，如果只看屏幕或做幅度很小的动作，红外分布逐渐稳定，PIR 就可能不再产生新触发。

下面这些条件会进一步降低触发概率：

身体动作太小，没有明显跨过透镜形成的感应区；
人正对传感器缓慢靠近或远离，而不是横向移动；
显示器、桌面、衣物或外壳遮挡人体红外；
环境温度接近人体表面温度，人与背景的红外对比下降；
安装方向没有覆盖上半身和手臂活动区域；
在透镜前加了普通玻璃或亚克力，削弱了长波红外。

四、桌宠的 60 秒休眠逻辑

程序没有把一次低电平直接判断为"人已经离开"，而是维护一个最后活动时间。

当前实现包含三层缓冲：

上电预热 30 秒，让 PIR 和环境状态稳定；
PIR、屏幕触摸、交互板电容触摸，任一输入都刷新活动时间；
连续 60 秒无活动后进入困倦，约 2 秒后关闭屏幕。

核心逻辑可以简化为：

c 复制代码

bool active = pir_ready && pir_high;
active = active || screen_touch || board_touch;

if (active) {
    last_active_ms = now_ms;
}

if (now_ms - last_active_ms >= 60000) {
    enter_drowsy();
}

这里的 60 秒是应用层容错时间，不是 PIR 的检测时长。程序用长计时器把零散动作连接成"最近有人活动"。

当前的"睡眠"也只是界面休眠：屏幕进入 Sleep In，ESP32-S31、PIR、RGB 灯和触摸检测仍然运行，并非 MCU Deep Sleep。因此，重新检测到动作或触摸后仍能唤醒屏幕。

五、排错顺序

遇到"人靠近但桌宠不醒"时，建议按以下顺序排查。

1. 先确认插槽和 GPIO

右侧 H1：GPIO5；
左侧 H2：GPIO4。

不要只看丝印方向，要对照原理图和程序的板卡位置配置。

2. 给 PIR 留出预热时间

上电后的前 30 秒先不要据此判断硬件异常。可以在屏幕或串口输出倒计时，明确区分"预热中"和"正常检测"。

3. 直接打印原始电平和时间戳

c 复制代码

printf("pir=%d, now=%lu, idle=%lu\n",
       gpio_get_level(PIR_GPIO),
       now_ms,
       now_ms - last_active_ms);

先验证原始 GPIO 是否变化，再检查状态机和界面。不要一开始就把问题归因于动画。

4. 横向移动测试

在传感器前横向走动或挥手，比正对传感器缓慢前后移动更容易跨过多个感应区，也更适合验证 PIR 是否正常。

5. 检查遮挡与安装角度

让白色透镜正对上半身或手臂常活动区域，前方不要有普通玻璃、亚克力、显示器边框等遮挡。

6. 分开验证三种活动输入

分别记录 pir_high、screen_touch 和 board_touch，确认每种输入都能独立刷新 last_active_ms。这样可以快速判断是传感器、触摸驱动，还是状态合并逻辑出了问题。

六、怎样减少误睡

方案一：延长超时

把 60 秒改为 3～5 分钟，成本最低。缺点是人离开后屏幕也会多亮一段时间。

c 复制代码

#define IDLE_TIMEOUT_MS (3 * 60 * 1000)

方案二：融合已有交互

把屏幕触摸、板上电容触摸、按键或上位机活动统一视为"用户仍在"，比只依赖 PIR 更符合桌宠场景。

方案三：优化传感器位置

让常见动作横向穿过 PIR 感应区，并减少桌面和显示器遮挡。硬件位置调整常常比继续堆软件阈值更有效。

方案四：更换存在检测方案

如果目标是确认"人一直坐着"，PIR 本身就不是最合适的单一传感器：

方案	优势	代价与限制
毫米波雷达	能感知细微运动，更适合静态存在	成本、功耗、调参复杂度更高
ToF 测距	可判断固定方向是否有物体	不能天然确认物体是不是人
摄像头视觉	信息量最大	算力、功耗、遮挡与隐私成本高
PIR + 触摸等输入	成本低，能复用现有硬件	仍属于间接推断

七、这次排错真正解决了什么

"人体感应器"这个日常叫法，很容易让人误以为它能持续输出"有人"。但从物理层看，PIR 检测的是红外能量的变化；从程序层看，我们拿到的只是一个高低电平，再依据最近一次触发时间推测是否有人活动。

因此，桌宠在人静坐时睡着，并不必然说明硬件或代码坏了。更准确的结论是：当前传感器解决的是运动检测，而产品需求逐渐变成了持续存在检测。

理解这个差异以后，60 秒就不再是一个神秘故障，而只是一个需要按场景调整的设计参数。

我是阿白，感谢你的观看。