Rust 嵌入式：咖啡机实时萃取监控 + HomeAssistant 联动

MaraTUI 是面向 Lelit Mara X 咖啡机的开源 ESP32 监控固件。实现本地屏幕实时查看萃取状态、温度曲线与出杯统计，MQTT 上报设备数据，无缝对接智能家居；配套 PC 模拟器，降低嵌入式 UI 开发门槛。

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oshw_hqzl2026-08-19 17:06:17MIT
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详细介绍

一、项目概述

MaraTUI 是一个基于 Rust 嵌入式开发、运行在 ESP32 硬件平台的开源固件项目，专门为 Lelit Mara X 意式咖啡机开发扩展控制系统。项目利用咖啡机原生 UART 接口读取机器内部运行遥测数据，外接 ILI9341 SPI‑TFT 显示屏实现本地可视化操作，同时通过 MQTT 协议把咖啡机各项状态对外输出，原生支持 Home Assistant 智能家居自动接入。项目配套 PC 端软件模拟器，无需真实硬件即可完成 UI 界面开发调试，硬件侧开放 KiCad 工程、PCB 渲染图、Gerber 生产文件，可自制硬件电路板。

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二、项目背景

Lelit Mara X 是一款家用商用意式咖啡机，机器内部具备串口输出机器工作数据，但原厂无外接显示屏，用户只能依靠机器本体指示灯获取有限信息，萃取温度、热交换器状态、萃取计时、出杯质量等关键参数无法直观查看，也无法对接智能家居系统。 MaraTUI 项目解决该痛点：外接 ESP32 外设，读取咖啡机串口原始数据，把萃取全流程信息可视化，同时打通物联网，实现状态上报、设备统计。

三、核心功能

1. 本地 TUI 显示界面

硬件驱动 2.8 寸 ILI9341（320×240）SPI 显示屏，多页面交互，实体按键切换页面，长按唤起调试浮层。

  1. Dashboard 仪表盘（主页面）

    • 机器工作模式识别：COFFEE / STEAM / OFFLINE，不同模式颜色区分；

    • 锅炉温度实时显示：当前温度、目标温度，冷暖色视觉提示；

    • HX 热交换器温度指示，标记 80‑95℃理想萃取区间；

    • 加热、水泵工作状态指示灯；

    • 萃取计时器：萃取过程计时，界面颜色随萃取进度变化；

    • 萃取质量评估：自动判断 UNDEREXTRACTED / GOOD / PERFECT / LONG SHOT / BLONDEING；

    • 总出杯计数统计。

  2. Graphs 温度曲线页面 5 分钟滚动时间窗口，1Hz 采样速率，绘制锅炉当前温度、锅炉目标温度、HX 热交换器温度历史曲线，直观观察萃取温度稳定性。

  3. Debug 调试浮层（长按呼出） 查看 WiFi 连接、MQTT 连接状态、设备内存信息、原始 UART 串口帧、最近 10 条遥测事件，用于排错调试。

2. MQTT 物联网遥测

ESP32 连接 WiFi 后，启动 MQTT 客户端：

  • 高频上报咖啡机实时遥测数据（1Hz）；

  • 事件推送：萃取开始 / 结束、水箱补水、机器模式切换等事件；

  • 上报设备自身状态：WiFi 信号、内存、运行堆信息；

  • 支持订阅 MQTT 主题，接收外部的出杯计数。

3. Home Assistant 原生集成

编译开启home‑assistant功能特性，固件内置 MQTT 发现报文，无需额外中间件（Node‑RED / 桥接器）。设备连上 MQTT Broker 之后，设备实体自动在 Home Assistant 中注册，可直接读取咖啡机全部状态、萃取统计数据，用于自动化、数据记录。

4. PC 模拟器（开发工具）

项目提供 SDL2 实现的主机模拟器，不连接 ESP32 硬件，电脑上直接运行完整 UI 逻辑。

  • 支持 Linux/macOS/Windows 多系统；

  • 键盘模拟按键操作，可手动注入模拟萃取帧、模拟 MQTT 事件；

  • 用于 UI 迭代、逻辑调试，降低嵌入式开发调试成本。

5. 硬件开源

  • 主控：ESP32 Type‑C 开发板；

  • 显示：ILI9341 2.8 寸 SPI TFT 屏幕；

  • 输入：1 个物理按键；

  • 仓库hardware目录：KiCad 源工程、PCB 3D 渲染效果图、Gerber 制版文件、完整引脚接线说明，可以直接打板自制转接硬件。

四、工作流程

  1. ESP32 上电启动，读取固件内置 WiFi、MQTT 配置；

  2. 连接 WiFi 网络，建立 MQTT 客户端连接；

  3. 通过 UART 串口和 Lelit Mara X 咖啡机通信，持续读取机器原始遥测帧；

  4. 解析数据，驱动屏幕刷新仪表盘、温度曲线界面；

  5. 将解析后的机器状态、萃取事件发布到 MQTT 对应主题；

  6. MQTT Broker 推送数据至 Home Assistant 完成设备发现与状态同步。

五、配置与安全说明

  1. 通过.env配置文件，配置 WiFi 账号密码、MQTT 服务器地址、客户端 ID、主题前缀；

  2. ESP32 固件编译阶段，会将 WiFi、MQTT 凭证烧录进 Flash 存储，固件镜像可以提取出凭证，固件镜像不建议对外分发；

  3. 默认配置指向公共测试 MQTT 服务器，实际部署务必切换为私有 MQTT 服务；生产环境建议启用 TLS 加密通信；

  4. WiFi 密码为空时，设备会启动开放 AP 热点，无加密，生产环境避免该状态。

六、技术栈

  • 固件语言：Rust（嵌入式 Rust）

  • 微控制器：ESP32

  • 显示驱动：ILI9341 SPI‑TFT

  • 通信：UART（咖啡机）、WiFi、MQTT

  • 模拟器：SDL2

  • 硬件工程：KiCad

七、项目展望（Roadmap）

  • 实现 NVS 非易失存储，支持离线模式。

八、适配场景

  • 咖啡爱好者 DIY 改造 Lelit Mara X 咖啡机；

  • 嵌入式 Rust 学习实践项目；

  • 智能家居物联网咖啡设备扩展方案。

九、License

MIT license

十、项目地址

https://github.com/ololonly/maratui