Пишем свою прошивку для модулей Sonoff TH10-16

в 12:21, , рубрики: esp8266, Sonoff, Интернет вещей, метки:

Пишем свою прошивку для модулей Sonoff TH10-16 - 1

Недавно на Geektimes был обзор про модули ITEAD TH10.
Хочу поделиться опытом разработки собственной прошивки для этих устройств.

SONOFF — серия выключателей, розеток и других приборов категории «Интернета вещей» от компании ITEAD. Их характеризует довольно низкая цена, использование «народного WiFi модуля» ESP8266 и работа в собственном сервисе, расположенном в облаке Amazon AWS global server.

Для этих модулей есть сторонние прошивки. Например, MQTT OTA, собираемой с ESP SDK или тоже самое но в среде Arduino IDE

Я хочу поделиться опытом создания собственной прошивки на Sonnoff в среде Ardiono IDE.

Модули Sonoff мне понравились сразу.
Начиная от упаковки
Пишем свою прошивку для модулей Sonoff TH10-16 - 2
внешнего вида
Пишем свою прошивку для модулей Sonoff TH10-16 - 3
Пишем свою прошивку для модулей Sonoff TH10-16 - 4
качественной сборки и пайки
Пишем свою прошивку для модулей Sonoff TH10-16 - 5
Пишем свою прошивку для модулей Sonoff TH10-16 - 6

и заканчивая проработанной схемотехникой, в которой явно не пожалели транзисторов для управления нагрузкой, подтягивающих и согласующих резисторов и кондеров.
Пишем свою прошивку для модулей Sonoff TH10-16 - 7
Пишем свою прошивку для модулей Sonoff TH10-16 - 8

Поддержкой же и документацией своих устройств компания ITEAD может заткнуть за пояс многих именитых производителей, не утруждающих себя публикацией технических подробностей на свои железки. Да и список продуктов компании ITEAD вполне впечатляет

По сути своей Sonoof TH10/16- это ESP8266 с сетевым блоком питания, периферией в виде реле, светодиодов, датчиков температуры и влажности, с колодкой подключения и в приличном корпусе.
Пишем свою прошивку для модулей Sonoff TH10-16 - 9

Я опущу описание, как подключить Sonoff к облачному сервису и управлять приложением eWeLink на смартфоне. На мой взгляд, полностью неприменимо, когда управление контроллерами зависит от интернета и учетной записи в каком то облаке, пусть и на амазоновских серверах. Поэтому оставим приложение eWeLink для демонстрации возможности Sonoff и напишем свою управляющую программу.

Для этого нужно впаять 4-х штырьковый разъем для подключение к USB/TTL конвертеру.
Пишем свою прошивку для модулей Sonoff TH10-16 - 10

Имея негативный опыт перепрошивки Sonoff POW, очень рекомендую все работы по программированию проводить с отключенной силовой частью Sonoff и питанием через штырек 3.3В.

Последний USB/TTL у меня героически погиб вместе с модулем Sonoff POW, поэтому использую для подключения Arduino UNO с RESETот подтянутым к земле. 3.3-вольтовый стабилизатор Уны отлично справляется с нагрузкой в виде ESP8266 и всей периферии модуля.
Пишем свою прошивку для модулей Sonoff TH10-16 - 11

Как среду разработки буду использовать Arduino IDE и за легкости установки и обилия готовых библиотек и примеров, хотя как программист со стажем по прежнему считаю, что для разработки программ любой сложности вполне достаточно VI и make ))).

Как устанавливать ESP8266 Cire for Arduiono IDE посвящено много материалов в интернете. От себя хочу рекомендовать версию Arduino IDE 1.6.5, как имеющую меньше всего глюков при работе с ESP.
Пишем свою прошивку для модулей Sonoff TH10-16 - 12

Так как на плате установлена микросхема памяти на 1Байт, выбираем соответствующую конфигурацию при загрузке в Board Manager
Пишем свою прошивку для модулей Sonoff TH10-16 - 13
Теперь достаточно нажать кнопку контроллера Sonoff и передернуть питание, устройство переходит в режим загрузки прошивки.
Пишем свою прошивку для модулей Sonoff TH10-16 - 14
Для того чтобы самому программировать контроллер, нужно понимать, к каким портам что подключено. Для этого можно воспользоваться схемой на сайте ITEAD, ссылку на которую я приводил выше и тестером.

Итак, что мы имеем
GPIO0 — кнопка (это понятно, когда мы включали бутлоадер)
GPIO12 — красный светодиод и реле
GPIO13 — синий светодиод
GPIO14 и GPIO4 выведены на разъем подключения датчиков.
Причем оба датчика однопроводные и используют GPIO14

GPIO4 еще нужно включить перемычкой на плате

Да. Не густо, хотя и больше чем у ESP01

GPIO2 и GPIO15 имеют подтягивающие резисторы на плате, можно подпаяться к ним.
GPIO5 и ADC вообще никуда не распаяны и нужно подключаться прямо к микросхеме ESP. Оставим эти четыре вывода в покое и приступим к программированию

Скетч мигания светодиодами на sonoff

/**
* Прошивка SONOFF TH10/16
* Copyright  2016 Алексей Шихарбеев
* http://samopal.pro
*/

#include <arduino.h>

uint8_t PIN_RELAY =   12;
uint8_t PIN_LED2  =   13;

void setup() {
   pinMode(PIN_RELAY,OUTPUT);
   pinMode(PIN_LED2, OUTPUT);    
}

Светодиоды работают в противофазе. Синий загорается, когда на нем низкий уровень. Реле срабатывать не должно из за отсутствия питания 5В.
В дальнейшем я буду использовать синий светодиод для отображения различных режимов. Подробно про это я написал в этой статье

На кнопке я подробно останавливаться не буду. Да управления кнопками я написал удобную библиотеку, которая отлавливает длинное и короткое нажатие, автоповторение при длинном нажатии и давит дребезг контактов. Все это я подробно описал в своем блоге.

Теперь сенсоры. Мне прислали датчик температуры/влажности AM2301 и датчик температуры DS18B20 в водонепроницаемом исполнении.
Пишем свою прошивку для модулей Sonoff TH10-16 - 15

AM2301 совместим с сенсором DHT21. Для его работы нужна библиотека DHT. Форков библиотеки DHT существует великое множество, я рекомендую брать версию от Adafruit в которой есть автонастройка на частоту контроллера и которая корректно работает на ESP8266.

Скетч работы с сенсором AM2301

/**
* Прошивка SONOFF TH10/16
* Copyright  2016 Алексей Шихарбеев
* http://samopal.pro
*/

#include <arduino.h>
// DHT от Adafruit 
// https://github.com/adafruit/DHT-sensor-library
#include <DHT.h> 

uint8_t PIN_DHT = 14;
DHT dht(PIN_DHT, AM2301); 

void setup() {
// Последовательный порт для отладки
   Serial.begin(115200);
   Serial.printf("DHT init ...");
   dht.begin(); 
}

void loop() {
  delay(1000);
  Serial.print("Temperature=");
  Serial.print(dht.readTemperature(),1);
  Serial.println(" C");
  Serial.print("Humidity=");
  Serial.print(dht.readHumidity(),0);
  Serial.println("%");
}

Пишем свою прошивку для модулей Sonoff TH10-16 - 16
Для подключения DS18B20 нужна библиотека OneWire. Полностью совместима с ESP мультиплатформенная версия этой библиотеки
Алгоритм опроса датчика берем из примера

Скетч работы с сенсором DS18B20

/**
* Прошивка SONOFF TH10/16
* Copyright  2016 Алексей Шихарбеев
* http://samopal.pro
*/

#include <arduino.h>
// Мультиплатформенная библиотека
// https://github.com/PaulStoffregen/OneWire
#include <OneWire.h>
#define ERROR_VALUE 2147483647

float  GetDS18X20();
uint8_t PIN_DS = 14;
OneWire ds(PIN_DS);

void setup() {
// Последовательный порт для отладки
   Serial.begin(115200);
   Serial.printf("DS18B20 init ...");
}

void loop() {
  delay(1000);
  float t = GetDS18X20();
  if( t!= ERROR_VALUE ){
     Serial.print("Temperature=");
     Serial.print(t,1);
     Serial.println(" C");
  }
}

/**
* Опрос датчика температуры
*/

float  GetDS18X20(){
  byte i;
  byte present = 0;
  byte type_s;
  byte data[12];
  byte addr[8];
  float celsius;
  
  if ( !ds.search(addr)) {
//    Serial.println("DS18B20: No more addresses.");
    ds.reset_search();
    delay(250);
    return ERROR_VALUE;
  }
  
  if (OneWire::crc8(addr, 7) != addr[7]) {
//      Serial.println("DS1820: CRC is not valid!");
      return ERROR_VALUE;
  }
 
  // the first ROM byte indicates which chip
  switch (addr[0]) {
    case 0x10:
      type_s = 1;
      break;
    case 0x28:
      type_s = 0;
      break;
    case 0x22:
       type_s = 0;
      break;
    default:
//      Serial.println("Device is not a DS18x20 family device.");
      return ERROR_VALUE;
  } 

  ds.reset();
  ds.select(addr);
  ds.write(0x44, 1);        // start conversion, with parasite power on at the end
  
  delay(1000);     // maybe 750ms is enough, maybe not
  // we might do a ds.depower() here, but the reset will take care of it.
  
  present = ds.reset();
  ds.select(addr);    
  ds.write(0xBE);         // Read Scratchpad

  for ( i = 0; i < 9; i++) {           // we need 9 bytes
    data[i] = ds.read();
  }

  // Convert the data to actual temperature
  // because the result is a 16 bit signed integer, it should
  // be stored to an "int16_t" type, which is always 16 bits
  // even when compiled on a 32 bit processor.
  int16_t raw = (data[1] << 8) | data[0];
  if (type_s) {
    raw = raw << 3; // 9 bit resolution default
    if (data[7] == 0x10) {
      // "count remain" gives full 12 bit resolution
      raw = (raw & 0xFFF0) + 12 - data[6];
    }
  } else {
    byte cfg = (data[4] & 0x60);
    // at lower res, the low bits are undefined, so let's zero them
    if (cfg == 0x00) raw = raw & ~7;  // 9 bit resolution, 93.75 ms
    else if (cfg == 0x20) raw = raw & ~3; // 10 bit res, 187.5 ms
    else if (cfg == 0x40) raw = raw & ~1; // 11 bit res, 375 ms
    //// default is 12 bit resolution, 750 ms conversion time
  }
  celsius = (float)raw / 16.0;
  return celsius;
} 

Пишем свою прошивку для модулей Sonoff TH10-16 - 17
Ну вот, периферия работает. Дальше я использую существующие свои наработки. Полностью всю прошивку можно взять отсюда

Особенности прошивки:

  • Автоматическое определение сенсоров AM2301 и DS18B20
  • Длинное нажатие кнопки — вкл/откл режима точки доступа
  • Короткое нажатие кнопки — вкл/откл реле
  • Синий светодиод горит — соединение установлено, двойная вспышка — нет подключения, одинарное мигание — режим точки доступа
  • Локальный WEB-сервер в режиме точки доступа 192.168.4.1
  • при подключении к WiFi по тому IP адресу который настроен
  • Авторизация доступа по паролю. По умолчанию admin/12345
  • Сохранение параметров на сервер в интернете обычным HTTP запросом. Можно настроить любой сервер, например, народный мониторинг. А можно и локальный без всякого интернета.
  • Сохранение настроек в EEPROM
  • При подключении к интернету установка времени по NTP

Пишем свою прошивку для модулей Sonoff TH10-16 - 18
Пишем свою прошивку для модулей Sonoff TH10-16 - 19
Для любителей готовых сервисов. легко прикручивается готовая библиотека MQTT, BLYNK И пр. Но это уже за пределами данной статьи.

Итог

SONOFF — это удобная платформа в первую очередь для тех, кто может самостоятельно разрабатывать и дорабатывать управляющие программы.
Тем кто знаком с ESP8266 — Sonoff это экономия на сборке, пайке и деталях, при условии, что вам нужна именно такая конфигурация устройства, как заложена в конкретном модуле Sonoff.

Самый большой недостаток данных модулей то, что часть GPIO не разведены на разъемы. Ну что стоит сделать компании ITEAD гребенку с 8 pin и завести туда все свободные GPIO от ESP. Я думаю, популярность бы таких модулей при существующей цене сильно бы выросла.

Что касается конкретных применений, такой контроллер вполне можно реализовать на модуле Sonoff TH10.

Автор: sav13

Источник

Поделиться новостью

* - обязательные к заполнению поля