LYWSD03MMC: ZigBee сеть на термометрах
We need to go deeper…
NB: Это скорее шуточная статья, не воспринимайте написанное всерьёз.
В предыдущей статье я описал как можно из Bluetooth датчика сделать ZigBee и добавить его в сеть. Был получен ряд замечаний, часть из которых была исправлена. Сейчас батарейка работает уже гораздо экономичнее, хотя всегда есть куда стремиться.
После того как удалось заставить датчик подключаться к сети, мне стало интересно, а что ещё можно сделать из термометра? Сам чип достаточно функциональный, в нём есть I2C, SPI, несколько UART, и даже USB. Жаль только, что в версии, которая стоит в датчике на выводы чипа выведено немного из того что есть внутри чипа. И ещё сама разводка платы тоже накладывает ограничения, если мы не хотим паяться к ножкам микроконтроллера или разводить отдельную плату под него. Конечно, есть модули с чипом TLSR8258 на алиэкспрессе, TB03F, TB04, но для них требуется отдельная плата или навесной монтаж, потому это не наш вариант.
Итак, что в теории можно сделать? Есть ряд свободных пинов на тестпоинтах. Можно припаять геркон и получить датчик открытия. Можно замыкать провода в воде и сделать датчик протечки. Аналогично можно сделать кнопку и что-нибудь включать. Это всё конечные устройства. Ещё можно сделать что-то посерьёзнее, например счётчик импульсов со счётчика электричества или счётчиков воды. Они всё ещё могут спать до нового импульса, тем самым позволяя работать от батарейки.
Добавляем Mesh
Ещё бывают зигби-роутеры. Это устройства, которые, помимо всего того, что делают конечные устройства, ещё могут передавать сообщения от конечных устройств другим роутерам или координатору. Для них нужно постоянное присутствие в сети, чтобы во сне не пропустить сообщения от конечных устройств, которые к ним подключились. Но тут батарейное питание уже не подойдёт, нужно будет запитать от сети. Тут из LYWSD03MMC можно придумать управление реле через транзистор и сделать умный выключатель, который при замыкании пинов будет отправлять команду на включение-выключение. Или же подключить что-нибудь к встроенному UART, например PZEM-004T и передавать параметры тока. Или же подключить к умному дому датчик воздуха ИКЕА ВИНДРИКТНИНГ. В зигби за работу сети обычно отвечает SDK, потому разработчику достаточно определить нужные кластеры и заполнять их в нужное время значениями. В SDK от Telink есть примеры устройств-роутеров: лампочка, выключатель, потому при желании можно реализовать. (Это всё идеи для DIY, пока нет готовых решений)
Отлично, в нашей воображаемой сети из LYWSD03MMC уже есть конечные устройства и роутеры.
ZigBee координатор
Остаётся место для главного узла zigbee-сети — координатора. У большинства производителей координатор, как и любое зигби устройство, работает сам по себе. Т.е. если уже есть сеть, то можно просто запитать его и он будет как-то работать с сетью, маршрутизировать её, перестраивать маршруты. Взаимодействие с внешним миром осуществляется через отправку и получение команд по UART. Если надо разрешить добавление устройств в сеть, шлём команду. Устройство подключилось — из последовательного порта приходит сообщение в соответствующем формате. Беда только, что у каждого производителя чипов свой формат сообщений.
Что же касается нашего LYWSD03MMC, то у него в ревизии B1.4 как раз на тест-поинтах
P7 — TX
B1 — RX
Картинка взята из проекта pvvx/ATC_MiThermometer для ревизии B1.4
Собираем прошивку координатора из примера в SDK, предварительно указав правильные GPIO для работы UART и включив управление через последовательный порт (можно ещё взаимодействовать по встроенному в чип USB, но его у нас в термометре его нет). И переключаем проводки с прошивки через SWS на нормальные RX/TX для общения с координатором. Теперь мы можем слать команды и термометр-координатор будет нам отвечать.
В SDK от Telink есть приложение для работы с COM портом, собранное под Windows, но есть исходные коды. Приложение написано на python с использованием PySide и Qt6.
ZGC tool
Программа — это хорошо, но мы же не будем вручную рулить сетью. Нам нужен zigbee2mqtt.
Zigbee2mqtt на самом деле состоит из нескольких частей: сама программа, которая обрабатывает события от устройств и отправляет в MQTT и получает оттуда команды, инферфейс, набор конверторов для работы с устройствами, сделанными не по стандарту и zigbee-herdsman, который отвечает за низкоуровневую работу с адаптерами и взаимодействие с з2 м уже в приятном ему формате. Это то, что нужно доработать. Хердсман уже включает в себя протоколы для 4 разных производителей. Значит нам надо добавить ещё один для работы с telink.
Я взял за основу драйвер для zigate, т.к. немного приложил руку к его созданию. Он мне визуально немного знаком, хотя всё равно это куча непонятного кода. Скопировали, переименовали. Убираем всё что относится к протоколу работы zigate, нам надо будет всё заново писать. Запускаем с дебаг сообщениями: что-то ругается. Комментируем, запускаем снова. И так по кругу. Если вкратце, то наша задача описать в формате хердсмана
Возможные сообщения, которые программа получает из COM-порта, например, появление устройства в сети
Парсинг сообщения и конвертация в объект, который понимает zigbee2mqtt
То же самое и с командами, которые мы отправляем координатору. Например, включи режим спаривания на 250 секунд. Надо сообщение от з2 м преобразовать в команду понятную координатору и отправить в COM-порт. Смотрим, на ошибки в логах, добавляем парсер и обработку команды, пробуем дальше. Одним глазом глядя в код ZGC tool, другим в код SDK, где идёт фактическая обработка сообщений, потихоньку добавляю необходимое в код адаптера хердсмана.
Что в результате? У меня получилось реализовать небольшую часть команд, но этого оказалось достаточно чтобы zigbee2mqtt стартовал используя термометр LYWSD03MMC как координатор, общаясь с ним по UART. Я смог подключить к нему датчик открытия дверей Xiaomi MCCGQ01LM, и он даже смог отправлять свой статус — батарейку и открыто/закрыто. Неплохо для термометра!
Конечно, данную работу нельзя назвать законченной, это proof-of-concept для исследования возможностей этого чипа в экосистеме зигби. Но возможности по кастомизации уже радуют.
Наработки по начальной поддержке протокола Telink я выложил на гитхаб.
https://github.com/devbis/zigbee-herdsman-telink/. Ещё раз хочу отметить, что это самая базовая поддержка, 95% функций не будет работать, но можно самостоятельно доработать.
Для желающих повторить эксперимент, нужно склонировать репозиторий, собрать typescript в javascript с помощью npm run build, и затем в рабочей установке z2m заменить node_modules/zigbee-herdsman на содержимое папки. Также нужно в файле settings.schema.json в поле «adapter» добавить «telink» к списку адаптеров, чтобы получилось ["deconz", "zstack", "zigate", "ezsp", "telink", "auto"]. После этого можно указывать telink в конфигурационном файле и запускать.
Зачем эти извращения?!
Мне было интересно исследовать возможности дешевого устройства и, возможно, замотивировать кого-то сделать на его основе пользовательские устройства, которые могут работать в сети зигби. Ведь это в ряде случаев может покрыть часть вопросов, которые решаются народным ESP8266/32 и кого-то избавить от проводов, нужных для питания еспешек. Правда, для этого микроконтроллера пока нет готовых автосборщиков, таких как ESPHome или Tasmota, потому порог входа будет повыше. Конечно, я не ожидаю, что это сподвигнет кого-то менять проверенные временем стики и шлюзы на координаторы на основе чипов Telink. Но и zigbee2mqtt когда-то начилалась с поддержки единственного стэка от Texas Instruments и другие адаптеры были добавлены позже. Так что всё может быть. :)
