はじめに

esp32io-mqtt-firmware は、ESP32-S3開発ボード向けに自作したMQTTベースの汎用リモートI/Oファームウェアです。
Home AssistantのMQTT Discoveryに対応しており、デバイスをMQTTブローカーに繋ぐだけで、スイッチ・バイナリセンサー・数値センサー・ライトなどが自動的にエンティティとして登録されます。

この記事では、以前の記事で構築したHome Assistantサーバを使用して、

デジタル出力によるLED点灯（スイッチ制御）
デジタル入力によるボタン検知
オンボードNeoPixel（ステータスLED）のRGB制御
I2Cセンサー（BME280）の値表示

を実際に試した手順をまとめます。

使用機材

項目	内容
マイコン	ESP32-S3 開発ボード（ESP32-S3-DevkitC-1）
ファームウェア	esp32io-mqtt-firmware
Home Assistant	Raspberry Pi 4B 8GB上で動作（Docker）
MQTTブローカー	Mosquitto broker（Docker）
LED	デジタル出力用LED × 1個、抵抗 220Ω × 1個
ボタン	タクトスイッチ × 1個
I2Cセンサー	BME280（温湿度・気圧）

ピン配置（本ファームウェア固定）

機能	pin_id	GPIO
Digital Input	0–5	4, 5, 6, 7, 8, 9
Digital Output	0–5	10, 11, 12, 13, 14, 15
ADC Input	0–1	1, 2
PWM Output	0–1	36, 37
ステータスLED（NeoPixel）	-	38
I2C（SDA, SCL）	-	40, 41
リセットボタン	-	0（BOOT）

配線図

実際の写真

1. 事前準備：Home Assistant側のMQTT設定

こちらの記事を参考に、Raspberry Pi上でHome AssistantとMosquitto brokerを起動しておきます。

2. ファームウェア書き込みと初期セットアップ

Arduino IDE（またはPlatformIO等）で以下のライブラリを導入します。
- ArduinoJson (v7)
- PubSubClient（Nick O'Leary氏）
- Adafruit BME280 / MPU6050 / SSD1306 / VL53L1X（使用しないセンサもすべて導入してください）
ESP32IO_MQTT フォルダのスケッチをESP32-S3に書き込みます。

本記事ではESP32-S3-DevkitC-1 PCB Rev1.1を使用しています。PCB Rev1.0やサードパーティ製ボードを使う場合は、使用する基板に合わせてConfig.hの以下の部分を変更してください（サードパーティ製ボードではRGB_PINが48の場合が多いようです）。

   // --- ピンマッピング (ESP32-S3 DevKitC-1) ---
   const int DIO_IN_PINS[]   = {4, 5, 6, 7, 8, 9};
   const int DIO_OUT_PINS[]  = {10, 11, 12, 13, 14, 15};
   const int ADC_PINS[]      = {1, 2};
   const int PWM_PINS[]      = {36, 37};
   const int BOOT_BUTTON_PIN = 0;   // 内蔵Bootボタン (ファクトリーリセット用)
   const int RGB_PIN         = 38;  // 内蔵WS2812 (NeoPixel)

起動後、ESP32IO_MQTT_<MACサフィックス> という名前のWiFi APが立ち上がるので、スマホ等から接続します（パスワード: esp32setup）。
ブラウザで http://192.168.4.1/ を開き、自宅WiFiのSSID/パスワードと、MQTTブローカー（Raspberry PiのIPアドレス）のホスト/ポート/ユーザー名/パスワードを入力して保存します。

今回の記事では以下の設定を使用します。
デバイスが再起動し、WiFiとMQTTブローカーに接続します。Home Assistant側のMQTT integrationが有効であれば、この時点で自動的にデバイスと各IOエンティティが検出されます。

「設定」→「デバイスとサービス」→「統合を追加」→「MQTT」から、ESP32IO_MQTT_XXXXXX というデバイスが追加されていることを確認します。

3. LED点灯（デジタル出力のスイッチ制御）

デジタル出力（GPIO10〜15、do/0〜do/5）はHome Assistant上で switch エンティティとして自動登録されます。

Home Assistantのデバイス詳細画面にはDO 0のエンティティが表示されます。LEDをGPIO10（do/0）に接続した場合、このDO 0をONするとLEDが点灯します。

トグルをタップするとLEDが点灯/消灯します。裏側では以下のMQTTトピックがpublish/subscribeされています。

State:   esp32io/<device_id>/do/0/state
Command: esp32io/<device_id>/do/0/set

4. ボタン入力（デジタル入力のバイナリセンサー）

デジタル入力（GPIO4〜9、di/0〜di/5）は binary_sensor として登録され、ボタンの押下状態をHome Assistant上で監視できます。

Home Assistantのデバイス詳細画面にはDI 0のエンティティが表示されます。タクトスイッチをGPIO4（di/0）に接続した場合、タクトスイッチを押すとDI 0がONします。

裏側では以下のMQTTトピックがpublishされています。

State: esp32io/<device_id>/di/0/state

5. オンボードLED（NeoPixel ステータスLED）の制御

GPIO38に接続されたNeoPixelは、Home Assistant上で light（JSON schema、rgb/set）と select（LEDモード、led_mode/set）の2つのエンティティとして登録されます。

light エンティティからは色（RGB）や明るさを直接指定でき、カラーマップで選んだ色に光ります。

6. I2Cセンサー値の表示

I2C（SDA: GPIO40, SCL: GPIO41）に接続したBME280などのセンサーは、接続するだけで自動的に sensor エンティティとして登録されます（例：BME280の場合、温度・湿度・気圧の3エンティティ）。

まとめ

esp32io-mqtt-firmwareを使うことで、YAMLでの手動設定なしにESP32-S3のI/OやI2CセンサーをHome Assistantのエンティティとして扱えることが確認できました。

LED点灯 → switch エンティティで制御
ボタン入力 → binary_sensor エンティティで検知
オンボードLED → light / select エンティティで制御
I2Cセンサー値 → sensor エンティティで自動表示

今回紹介したのは基本機能の一部で、esp32io-mqtt-firmwareにはこの他にもさまざまな機能が実装されています。詳しくはリポジトリのREADMEをご覧ください。ほかの機能についても、今後順次記事化していく予定です。

質問や不明点、「こういう使い方はできる？」といったご要望があれば、コメント欄で気軽に聞いてください。可能な範囲でお答えします。

参考リンク

GitHub：https://github.com/noritama-lab/esp32io-mqtt-firmware
ハブ記事：https://qiita.com/Noritama-Lab/items/4532265ec6197ea5deee