Беспроводной контроллер бытового кондиционера в OpenHAB по Modbus через RF24Network18.09.2015 11:22

Нужно настроить подключение в OpenHAB. Но, к сожалению, Modbus Binding не умеет «RTU over TCP». На тот момент меня это не остановило — решено было допилить библиотеку ModbusRtu для ардуино c целью изменить формат пакета на TCP. Отличия оказались совсем небольшие и вот контроллер уже работает в связке OpenHAB-(ethernet)-модем-(UART)-контроллер.

Казалось бы, что еще нужно? Но проблема крылась в количестве Item в конфигурации. При тестировании я настроил только 1 Item и его опрос осуществлялся успешно. Но стоило добавить еще несколько — сразу же появлялись ошибки при передаче. Проблема, как мне казалось, была в ассинхронности TCP коннектора со стороны Modbus Binding. Т.е. мой шилд из модема не был рассчитан на несколько одновременных подключений и данные смешивались.

Мои попытки доработать Modbus Binding для возможности синхронизировать опросы Item'ов с одинаковым host-port-slaveID не привели к улучшению ситуации.

Решающим фактором поставить крест на таком решении стало то, что оно не было масштабируемым. При желании добавить в общую систему еще один контроллер потребует еще один такой шилд из модема. Да и беспроводностью здесь и не пахло, хотя удовлетворяло условиям задачи.

#include <RF24Network.h>
#include <RF24.h>
#include <SPI.h>
#include <ModbusRtu.h>
#include <ModbusRtuRF24.h>

#define stlPin  13  // номер выхода индикатора работы (расположен на плате Arduino)

// nRF24L01(+) radio attached using Getting Started board 
RF24 radio(9, 10);

// Network uses that radio
RF24Network network(radio);

// Address of our node
const uint16_t this_node = 0;

//Задаём последовательный порт, выход управления TX
ModbusRF24 proxy(network, 0, 0);
int8_t state = 0;
unsigned long tempus;

void setup() {
    // настраиваем входы и выходы
    io_setup();
    // настраиваем последовательный порт ведомого

    proxy.begin(57600);

    SPI.begin();
    radio.begin();
    network.begin(/*channel*/ 90, /*node address*/ this_node);

    // зажигаем светодиод на 100 мс
    tempus = millis() + 100;
    digitalWrite(stlPin, HIGH);
}

void io_setup() {
    digitalWrite(stlPin, HIGH);
    pinMode(stlPin, OUTPUT);
}

void loop() {

    // Pump the network regularly
    network.update();

    // обработка сообщений
    state = proxy.proxy();

    // если получили пакет без ошибок - зажигаем светодиод на 50 мс 
    if (state > 4) {
        tempus = millis() + 50;
        digitalWrite(stlPin, HIGH);
    }
    if (millis() > tempus) digitalWrite(stlPin, LOW);
}

#include <RF24Network.h>
#include <RF24.h>
#include <SPI.h>
#include <ModbusRtu.h>
#include <ModbusRtuRF24.h>

#define ID   1      // адрес ведомого
#define btnPin  2   // номер входа, подключенный к кнопке
#define ledPin  7  // номер выхода светодиода

// nRF24L01(+) radio attached using Getting Started board 
RF24 radio(9, 10);

// Network uses that radio
RF24Network network(radio);

// Address of our node
const uint16_t this_node = ID;

//Задаём ведомому адрес
ModbusRF24 slave(network, ID);

// массив данных modbus
uint16_t au16data[11];

void io_setup() {
    digitalWrite(ledPin, LOW);
    pinMode(ledPin, OUTPUT);
    pinMode(btnPin, INPUT);
}

void io_poll() {
    //Копируем Coil[1] в Discrete[0]
    au16data[0] = au16data[1];
    //Выводим значение регистра 1.3 на светодиод 
    digitalWrite(ledPin, bitRead(au16data[1], 3));
    //Сохраняем состояние кнопки в регистр 0.3
    bitWrite(au16data[0], 3, digitalRead(btnPin));
    //Копируем Holding[5,6,7] в Input[2,3,4]
    au16data[2] = au16data[5];
    au16data[3] = au16data[6];
    au16data[4] = au16data[7];
    //Сохраняем в регистры отладочную информацию
    au16data[8] = slave.getInCnt();
    au16data[9] = slave.getOutCnt();
    au16data[10] = slave.getErrCnt();
}

void setup() {
    // настраиваем входы и выходы
    io_setup();

    Serial.begin(57600);
    Serial.println("RF24Network/examples/modbus_slave/");

    SPI.begin();
    radio.begin();
    network.begin(/*channel*/ 90, /*node address*/ this_node);
}

void loop() {

    // Pump the network regularly
    network.update();

    if (network.available()) {
        slave.poll(au16data, 11);
    }
    //обновляем данные в регистрах Modbus и в пользовательской программе
    io_poll();
}

#Управление
modbus:serial.ac_hall_power.connection=/dev/ttyACM0:57600:8:none:1:rtu
modbus:serial.ac_hall_power.id=1
modbus:serial.ac_hall_power.start=56
modbus:serial.ac_hall_power.length=4
modbus:serial.ac_hall_power.type=coil

#Часы
modbus:serial.ac_hall_rtc.connection=/dev/ttyACM0:57600:8:none:1:rtu
modbus:serial.ac_hall_rtc.id=1
modbus:serial.ac_hall_rtc.start=4
modbus:serial.ac_hall_rtc.length=1
modbus:serial.ac_hall_rtc.type=holding

#Температура датчики
modbus:serial.ac_hall_temperature.connection=/dev/ttyACM0:57600:8:none:1:rtu
modbus:serial.ac_hall_temperature.id=1
modbus:serial.ac_hall_temperature.start=6
modbus:serial.ac_hall_temperature.length=2
modbus:serial.ac_hall_temperature.type=holding
modbus:serial.ac_hall_temperature.valuetype=int16

#Режим
modbus:serial.ac_hall_mode.connection=/dev/ttyACM0:57600:8:none:1:rtu
modbus:serial.ac_hall_mode.id=1
modbus:serial.ac_hall_mode.start=8
modbus:serial.ac_hall_mode.length=1
modbus:serial.ac_hall_mode.type=holding

#температура режима
modbus:serial.ac_hall_temp.connection=/dev/ttyACM0:57600:8:none:1:rtu
modbus:serial.ac_hall_temp.id=1
modbus:serial.ac_hall_temp.start=9
modbus:serial.ac_hall_temp.length=4
modbus:serial.ac_hall_temp.type=holding

#Скорость режима
modbus:serial.ac_hall_fan.connection=/dev/ttyACM0:57600:8:none:1:rtu
modbus:serial.ac_hall_fan.id=1
modbus:serial.ac_hall_fan.start=13
modbus:serial.ac_hall_fan.length=5
modbus:serial.ac_hall_fan.type=holding

#Шторки
modbus:serial.ac_hall_swing.connection=/dev/ttyACM0:57600:8:none:1:rtu
modbus:serial.ac_hall_swing.id=1
modbus:serial.ac_hall_swing.start=18
modbus:serial.ac_hall_swing.length=2
modbus:serial.ac_hall_swing.type=holding

#Таймеры
modbus:serial.ac_hall_timer.connection=/dev/ttyACM0:57600:8:none:1:rtu
modbus:serial.ac_hall_timer.id=1
modbus:serial.ac_hall_timer.start=320
modbus:serial.ac_hall_timer.length=2
modbus:serial.ac_hall_timer.type=coil

#Время таймеров
modbus:serial.ac_hall_timer_time.connection=/dev/ttyACM0:57600:8:none:1:rtu
modbus:serial.ac_hall_timer_time.id=1
modbus:serial.ac_hall_timer_time.start=21
modbus:serial.ac_hall_timer_time.length=4
modbus:serial.ac_hall_timer_time.type=holding

#Адреса датчиков DS18B20
modbus:serial.ac_hall_ds18b20.connection=/dev/ttyACM0:57600:8:none:1:rtu
modbus:serial.ac_hall_ds18b20.id=1
modbus:serial.ac_hall_ds18b20.start=25
modbus:serial.ac_hall_ds18b20.length=2
modbus:serial.ac_hall_ds18b20.type=holding

Contact AC_HALL_STATE_POWER             "AC_HALL_STATE_POWER [MAP(air_cond.map):%s]"    (){modbus="ac_hall_state:0"}
Contact AC_HALL_STATE_OXYGEN            "AC_HALL_STATE_OXYGEN [MAP(air_cond.map):%s]"   (){modbus="ac_hall_state:1"}
Contact AC_HALL_STATE_ION               "AC_HALL_STATE_ION [MAP(air_cond.map):%s]"      (){modbus="ac_hall_state:2"}
Contact AC_HALL_STATE_QUIET             "AC_HALL_STATE_QUIET [MAP(air_cond.map):%s]"    (){modbus="ac_hall_state:3"}
Contact AC_HALL_STATE_TIMER             "Таймер[MAP(air_cond.map):%s]"                  (){modbus="ac_hall_state:4"}

Switch  AC_HALL_CONTROL_POWER           "Кондиционер"                   <climate>       (){modbus="ac_hall_power:0"}
Switch  AC_HALL_CONTROL_OXYGEN          "Генератор O2"                                  (){modbus="ac_hall_power:1"}
Switch  AC_HALL_CONTROL_ION             "Ионизация"                                     (){modbus="ac_hall_power:2"}
Switch  AC_HALL_CONTROL_QUIET           "Тихий режим"                                   (){modbus="ac_hall_power:3"}

Number  AC_HALL_RTC                     "RTC[%x]"                                       (){modbus="ac_hall_rtc:0"}
String  AC_HALL_RTC_S                   "Время контроллера[%s]"         <clock>         ()

Group   gAC_HALL_TEMPERATURE            "Living Room temp"

Number  AC_HALL_TEMPERATURE_ENV         "Комната[%d]"                                   (){modbus="ac_hall_temperature:0"}
Number  AC_HALL_TEMPERATURE_NOZ         "Поток[%d]"                                     (){modbus="ac_hall_temperature:1"}
Number  AC_HALL_TEMPERATURE_ENVF        "Комната [%.2f °C]"     <temperature>           (gAC_HALL_TEMPERATURE)
Number  AC_HALL_TEMPERATURE_NOZF        "Поток [%.2f °C]"       <temperature>           (gAC_HALL_TEMPERATURE)

Number  AC_HALL_DS18B20_ENV             "ENV[%x]"                                       (){modbus="ac_hall_ds18b20:0"}
Number  AC_HALL_DS18B20_NOZ             "NOZZLES[%x]"                                   (){modbus="ac_hall_ds18b20:1"}

Number  AC_HALL_MODE                    ""                                              (){modbus="ac_hall_mode:0"}

Number  AC_HALL_TEMP_AUTO               "Температура[%d °C]"    <temperature>           (){modbus="ac_hall_temp:0"}
Number  AC_HALL_TEMP_COOL               "Температура[%d °C]"    <temperature>           (){modbus="ac_hall_temp:1"}
Number  AC_HALL_TEMP_HEAT               "Температура[%d °C]"    <temperature>           (){modbus="ac_hall_temp:2"}
Number  AC_HALL_TEMP_DRY                "Температура[%d °C]"    <temperature>           (){modbus="ac_hall_temp:3"}

Number  AC_HALL_FAN_AUTO                "Скорость[%d]"                                  (){modbus="ac_hall_fan:0"}
Number  AC_HALL_FAN_COOL                "Скорость[%d]"                                  (){modbus="ac_hall_fan:1"}
Number  AC_HALL_FAN_HEAT                "Скорость[%d]"                                  (){modbus="ac_hall_fan:2"}
Number  AC_HALL_FAN_DRY                 "Скорость[%d]"                                  (){modbus="ac_hall_fan:3"}
Number  AC_HALL_FAN_SPEED               "Скорость[%d]"                                  (){modbus="ac_hall_fan:4"}

Number  AC_HALL_SWINGV                  ""                                              (){modbus="ac_hall_swing:0"}
Number  AC_HALL_SWINGH                  ""                                              (){modbus="ac_hall_swing:1"}

Switch  AC_HALL_TIMER_ON                "Таймер включения"              <clock>         (){modbus="ac_hall_timer:0"}
Switch  AC_HALL_TIMER_OFF               "Таймер выключения"             <clock>         (){modbus="ac_hall_timer:1"}

Number  AC_HALL_TIME_ON_HR              "Час[%02d]"                                     (){modbus="ac_hall_timer_time:0"}
Number  AC_HALL_TIME_ON_MI              "Минута[%02d]"                                  (){modbus="ac_hall_timer_time:1"}
Number  AC_HALL_TIME_OFF_HR             "Час[%02d]"                                     (){modbus="ac_hall_timer_time:2"}
Number  AC_HALL_TIME_OFF_MI             "Минута[%02d]"                                  (){modbus="ac_hall_timer_time:3"}

import org.openhab.core.library.types.*
import org.openhab.core.persistence.*
import org.openhab.model.script.actions.*
import java.io.File

rule "Update AC_HALL ENV temp"
        when
                Item AC_HALL_TEMPERATURE_ENV received update
        then
                var Number T = AC_HALL_TEMPERATURE_ENV.state as DecimalType
                var Number H = T/100
                postUpdate(AC_HALL_TEMPERATURE_ENVF, H)
end
rule "Update AC_HALL NOZZLES temp"
        when
                Item AC_HALL_TEMPERATURE_NOZ received update
        then
                var Number T = AC_HALL_TEMPERATURE_NOZ.state as DecimalType
                var Number H = T/100
                postUpdate(AC_HALL_TEMPERATURE_NOZF, H)
end
rule "Update AC_HALL_RTC clock"
        when
                Item AC_HALL_RTC received update
        then
                var Number T = AC_HALL_RTC.state as DecimalType
                var H = T.intValue / 256
                var M = T.intValue % 256
                var S = String::format("%02x:%02x",H,M)
                postUpdate(AC_HALL_RTC_S, S)
end

sitemap demo label="Demo House"{
        Frame label="HOME"{
                Text label="Кондиционер зал" icon="ac_cond"{
                        Frame label="Управление" {
                                Switch item= AC_HALL_CONTROL_POWER labelcolor=[AC_HALL_STATE_POWER==OPEN="blue"]
                                Switch item= AC_HALL_CONTROL_OXYGEN labelcolor=[AC_HALL_STATE_OXYGEN==OPEN="blue"]
                                Switch item= AC_HALL_CONTROL_ION labelcolor=[AC_HALL_STATE_ION==OPEN="blue"]
                                Switch item= AC_HALL_CONTROL_QUIET labelcolor=[AC_HALL_STATE_QUIET==OPEN="blue"]
                                Text item=AC_HALL_STATE_TIMER labelcolor=[AC_HALL_STATE_TIMER==OPEN="blue"] icon="clock-on"
                                Text item=AC_HALL_RTC_S
                                Text item=AC_HALL_TEMPERATURE_ENVF
                                Text item=AC_HALL_TEMPERATURE_NOZF
                        }

                        Frame label="Режим"{
                                Selection item=AC_HALL_MODE label="Режим" mappings=[1=AUTO, 2=COOL, 4=HEAT, 8=DRY, 16=FAN]
                                Text item=AC_HALL_TEMP_AUTO visibility=[AC_HALL_MODE==1]
                                Text item=AC_HALL_TEMP_COOL visibility=[AC_HALL_MODE==2]
                                Text item=AC_HALL_TEMP_HEAT visibility=[AC_HALL_MODE==4]
                                Text item=AC_HALL_TEMP_DRY visibility=[AC_HALL_MODE==8]

                                Text item=AC_HALL_FAN_AUTO visibility=[AC_HALL_MODE==1]
                                Text item=AC_HALL_FAN_COOL visibility=[AC_HALL_MODE==2]
                                Text item=AC_HALL_FAN_HEAT visibility=[AC_HALL_MODE==4]
                                Text item=AC_HALL_FAN_DRY visibility=[AC_HALL_MODE==8]
                                Text item=AC_HALL_FAN_SPEED visibility=[AC_HALL_MODE==16]

                                Selection item=AC_HALL_SWINGV label="Вертикальное" mappings=[1=AUTO, 2="0°", 4="15°", 8="30°", 16="45°", 32="60°"]
                                Selection item=AC_HALL_SWINGH label="Горизонтальное" mappings=[1=AUTO, 4="/   /", 8="/   |", 2="|   |", 16="|   \\", 32="\\   \\"]

                                Text label="Настройки" icon="settings"{
                                        Frame label="AUTO"{
                                                Setpoint item=AC_HALL_TEMP_AUTO minValue=16 maxValue=30 step=1
                                                Switch   item=AC_HALL_FAN_AUTO mappings=[0=AUTO, 1="1", 2="2", 3="3", 4="4", 5="5"]
                                        }
                                        Frame label="COOL"{
                                                Setpoint item=AC_HALL_TEMP_COOL minValue=16 maxValue=30 step=1
                                                Switch   item=AC_HALL_FAN_COOL mappings=[0=AUTO, 1="1", 2="2", 3="3", 4="4", 5="5"]
                                        }
                                        Frame label="HEAT"{
                                                Setpoint item=AC_HALL_TEMP_HEAT minValue=16 maxValue=30 step=1
                                                Switch   item=AC_HALL_FAN_HEAT mappings=[0=AUTO, 1="1", 2="2", 3="3", 4="4", 5="5"]
                                        }
                                        Frame label="DRY"{
                                                Setpoint item=AC_HALL_TEMP_DRY minValue=16 maxValue=30 step=1
                                                Switch   item=AC_HALL_FAN_DRY mappings=[0=AUTO, 1="1", 2="2", 3="3", 4="4", 5="5"]
                                        }
                                        Frame label="FAN"{
                                                Switch item=AC_HALL_FAN_SPEED mappings=[0=AUTO, 1="1", 2="2", 3="3", 4="4", 5="5"]
                                        }
                                        Frame label="Прочее"{
                                                Text item=AC_HALL_DS18B20_ENV
                                                Text item=AC_HALL_DS18B20_NOZ
                                        }
                                }
                        }
                        Frame label="Таймер" {
                                Switch item= AC_HALL_TIMER_ON labelcolor=[AC_HALL_STATE_TIMER==OPEN="blue"]
                                Setpoint item=AC_HALL_TIME_ON_HR minValue=0 maxValue=23 step=1
                                Setpoint item=AC_HALL_TIME_ON_MI minValue=0 maxValue=50 step=5

                                Switch item= AC_HALL_TIMER_OFF labelcolor=[AC_HALL_STATE_TIMER==OPEN="blue"]
                                Setpoint item=AC_HALL_TIME_OFF_HR minValue=0 maxValue=23 step=1
                                Setpoint item=AC_HALL_TIME_OFF_MI minValue=0 maxValue=50 step=5
                        }
                }
                Text item=AC_HALL_RTC_S
                Text item=AC_HALL_TEMPERATURE_ENVF{
                        Frame label="Последний час"{
                                Chart item=gAC_HALL_TEMPERATURE period=h refresh=60000
                        }
                        Frame label="Последние 4 часа" {
                                Chart item=gAC_HALL_TEMPERATURE period=4h refresh=600000
                        }
                }
        }
}