Открыть список
Как стать автором
Обновить
0
Рейтинг
Rainbow
Поставки электронных компонентов, инжиниринг

Управление офисным освещением по Wi-Fi. Часть 3: Управляем светом

Блог компании RainbowПрограммирование микроконтроллеровРазработка для интернета вещей


Сегодня мы, наконец, завершим данный цикл, соединив знания и наработки, полученные в первой и второй частях: будем управлять офисными светильники с помощью сенсорных кнопок по Wi-Fi, используя протокол ModBus TCP через шлюз ModBus-DALI.

Краткое содержание предыдущих серий
Мы научились, используя Wi-Fi модуль WINC1500 от Atmel, коннектится к сторонней точке доступа, а так же подключаться в качестве клиента к TCP-серверу и передавать в него данные. Так же была освоена работа с сенсорными кнопками и слайдерами, о чем было заснято соответствующее видео.

Вспомним общую концепцию. К отладке с микроконтроллером Atmel SAMD21 подключена плата расширения Q-touch, на которой расположены три кнопки, слайдер и ротор. Мы будем использовать одну кнопку для включения освещения, другую для выключения и слайдер для плавной регулировки яркости. Ко второму порту подключена плата с модулем WINC1500. Наше устройство (вернее, прототип) будет выступать в качестве TCP-клиента. Сервером будет выступать DALIGW1 — ModBus TCP устройство, преобразующее ModBus команды в команды протокола DALI (Digital Addressable Lighting Interface) — специальный протокол для цифрового управления освещением. Таким образом, мы будем получать значения положения сенсоров и формировать запросы в соответствии с протоколом Modbus и отправлять по Wi-fi в шлюз.

TCP клиент

Для простоты не будем создавать точку доступа, сканировать доступные сети и просить пользователя подключиться к одной из них, а зададим нужные настройки для нашей офисной локальной сети прямо в коде.
В начале работы можно открыть один из созданных ранее проектов (по предыдущим частям статьи) или проект-пример для Qtouch или WINC1500, и добавить нужные модули с помощью Wizard'а, как описывалось в одной из наших предыдущих статей.

Настраиваем в файле main.h параметры сети:
#define MAIN_WLAN_SSID                   "Habrahabr"    // имя сети
#define MAIN_WLAN_AUTH                    M2M_WIFI_SEC_WPA_PSK    // тип шифрования
#define MAIN_WLAN_PSK                     "123456789" // пароль к сети
#define MAIN_WIFI_M2M_PRODUCT_NAME        "Hello world!\n\r"
#define MAIN_WIFI_M2M_SERVER_IP			   0xc0a81490   // IP адрес сервера (шлюза)

#define MAIN_WIFI_M2M_SERVER_PORT         (502)   // порт сервера. обычно 502 для ModBus TCP


В main.c настраиваем библиотеку для работы с winc1500 в режиме tcp клиент.
     //Initialize the BSP. 
	nm_bsp_init();

	// Initialize socket address structure.
	addr.sin_family = AF_INET;
	addr.sin_port = _htons(MAIN_WIFI_M2M_SERVER_PORT);
	addr.sin_addr.s_addr = _htonl(MAIN_WIFI_M2M_SERVER_IP);

	// Initialize Wi-Fi parameters structure. 
	memset((uint8_t *)&param, 0, sizeof(tstrWifiInitParam));

	// Initialize Wi-Fi driver with data and status callbacks.
	param.pfAppWifiCb = wifi_cb;
	ret = m2m_wifi_init(&param);
	if (M2M_SUCCESS != ret)
	 {
		printf("main: m2m_wifi_init call error!(%d)\r\n", ret);
		while (1);
	}

	// Initialize socket module 
	socketInit();
	registerSocketCallback(socket_cb, NULL);

	// Connect to router. 
	m2m_wifi_connect((char *)MAIN_WLAN_SSID, sizeof(MAIN_WLAN_SSID), MAIN_WLAN_AUTH, (char *)MAIN_WLAN_PSK, M2M_WIFI_CH_ALL);


Не забываем про наши любимые callback’и. Прописываем функции обработки события по сети.
Код callback'ов
static void socket_cb(SOCKET sock, uint8_t u8Msg, void *pvMsg)
{
	switch (u8Msg)
	{
	   // Socket connected 
	   case SOCKET_MSG_CONNECT:
	   {
	      tstrSocketConnectMsg *pstrConnect = (tstrSocketConnectMsg *)pvMsg;
		  if (pstrConnect && pstrConnect->s8Error >= 0)
		  {
		     printf("socket_cb: connect success!\r\n");		
		     if (button_pressed!=0)
		     {
		        send(tcp_client_socket, &data_to_send, 12, 0);
			    printf("socket_number after connection: %d\r\n", tcp_client_socket);
		     }
		     close(tcp_client_socket);
		     delay_ms(50);
		  } 
		  else
		  {
		  	  printf("socket_cb: connect error!\r\n");
			  close(tcp_client_socket);
			  tcp_client_socket = -1;
		  }
	   }
	   break;

	   // Message send 
	   case SOCKET_MSG_SEND:
	   {
		  printf("socket_cb: send success!\r\n");
		  recv(tcp_client_socket, gau8SocketTestBuffer, sizeof(gau8SocketTestBuffer), 0);
	   }
	   break;

	   // Message receive 
	   case SOCKET_MSG_RECV:
	   {
		  tstrSocketRecvMsg *pstrRecv = (tstrSocketRecvMsg *)pvMsg;
		  if (pstrRecv && pstrRecv->s16BufferSize > 0) 
		  {
			  printf("socket_cb: recv success!\r\n");
			  printf("TCP Client Test Complete!\r\n");
		  }
		  else
		  {
			  printf("socket_cb: recv error!\r\n");
			  close(tcp_client_socket);
			  tcp_client_socket = -1;
		  }
	    }
	    break;

	default:
		break;
	}
}

static void wifi_cb(uint8_t u8MsgType, void *pvMsg)
{
	
	printf("wifi_cb: u8MsgType= %d\n",u8MsgType);
	switch (u8MsgType) {
	case M2M_WIFI_RESP_CON_STATE_CHANGED:
	{
		tstrM2mWifiStateChanged *pstrWifiState = (tstrM2mWifiStateChanged *)pvMsg;
		if (pstrWifiState->u8CurrState == M2M_WIFI_CONNECTED) 
		{
			printf("wifi_cb: M2M_WIFI_RESP_CON_STATE_CHANGED: CONNECTED\r\n");
			m2m_wifi_request_dhcp_client();
		}
		else
		{
			if (pstrWifiState->u8CurrState == M2M_WIFI_DISCONNECTED) 
			{
			   printf("wifi_cb: M2M_WIFI_RESP_CON_STATE_CHANGED: DISCONNECTED\r\n");
			   wifi_connected = 0;
			   m2m_wifi_connect((char *)MAIN_WLAN_SSID, sizeof(MAIN_WLAN_SSID), MAIN_WLAN_AUTH, (char *)MAIN_WLAN_PSK, M2M_WIFI_CH_ALL);
			}
		}
		break;
	}

	case M2M_WIFI_REQ_DHCP_CONF:
	{
		uint8_t *pu8IPAddress = (uint8_t *)pvMsg;
		wifi_connected = 1;
		printf("wifi_cb: M2M_WIFI_REQ_DHCP_CONF: IP is %u.%u.%u.%u\r\n", pu8IPAddress[0], pu8IPAddress[1], pu8IPAddress[2], pu8IPAddress[3]);
		printf("wifi_cb: M2M_WIFI_REQ_DHCP_CONF: getaway IP is %u.%u.%u.%u\r\n", pu8IPAddress[4], pu8IPAddress[5], pu8IPAddress[6], pu8IPAddress[7]);
		printf("wifi_cb: M2M_WIFI_REQ_DHCP_CONF: DNS IP is %u.%u.%u.%u\r\n", pu8IPAddress[8], pu8IPAddress[9], pu8IPAddress[10], pu8IPAddress[11]);
		printf("wifi_cb: M2M_WIFI_REQ_DHCP_CONF: mask is %u.%u.%u.%u\r\n", pu8IPAddress[12], pu8IPAddress[13], pu8IPAddress[14], pu8IPAddress[15]);
		break;
	}

	default:
		break;
	}
}



Практически это и есть весь код, необходимый для работы с winc в качестве tcp клиента.

Qtouch

Весь код, описанный во второй части нашей статьи для обработки кнопок и слайдера, переносится полностью, нужно лишь добавить формирование и отправку посылок по tcp.

Собираем все вместе

Протокол ModBus прост, открыт и горячо любим в системах автоматики, потому информации о нем в интернете можно найти массу. Вот что говорит вики. Мы, как уже упоминалось, будем использовать его модификацицию TCP, рассчитанную на работу в локальных сетях.
Так как задача у нас учебно-тренировочная, то реализовывать красивую библиотеку ModBus мы не станем (через отдельные функции, с указанием регистра, данных и пр.), а просто будем формировать соответствующий набор байтиков и отправлять их в открытый сокет. Пакет Modbus в нашем случае будет меняться только в части данных, записываемых в регистр (в соответствии с протоколом работы с нашим шлюзом). Используем команду записи в один регистр — код команды 0x06.
Поля пакета:
  • Transaction ID, Protocol ID в соответствии со спецификацией Modbus
  • длина = 6
  • Unit ID в соответствии со спецификацией Modbus
  • код команды 0x06
  • номер регистра 25 (0x0019)
  • значение регистра: код команды DALI, адрес светильника/группы светильников и данные для команды (в зависимости от типа команды).

Погружать читателя в специфику протокола DALI целью настоящей статьи не ставилось, потому просто перечислю используемые команды с кратким пояснением:
  • OFF — немедленно выключить указанный светильник, повесим на левую сенсорную кнопку
  • RECALL MAX LEVEL — плавно установить максимальную яркость светильника, правая кнопка
  • ON AND STEP UP — если светильник выключен, установить минимальную яркость. будем вызывать перед RECALL MAX LEVEL
  • DIRECT ARC POWER X- плавно установить указанную яркость X для светильника, повесим на слайдер

Примечание: «ученые спорят» о том как правильнее ModBus мастеру (в роли которого выступает наша отладка) общаться со слейвами — закрывать сокет после завершения текущего сеанса связи или держать его открытым. Мы в нашем примере пошли первым путем, исходя из того что на шине могут оказаться и другие мастера, желающие подключиться к нашему шлюзу. Но тут правильного подхода, скорее всего нет, и все зависит от мировоззрения разработчика.

На этом всё. Заключительная часть вышла не особенно объемной, но весь основной фарш был в первых двух частях. Надеюсь было интересно.
Итоговый код main
int main(void)
{
	uint8_t button1_state;
	uint8_t button2_state;
	uint8_t slider_state;
	uint8_t slider_position;
	tstrWifiInitParam param;
	int8_t ret;
	struct sockaddr_in addr;
	// Initialize and configure system and generic clocks.
	// Use conf_clocks.h to configure system and generic clocks.
	system_init();
	// Enable global interrupts.	 
	system_interrupt_enable_global();
	//Initialize delay service.
	delay_init();
    //Initialize timer. (RTC actually)
	timer_init();
	//Initialize QTouch library and configure touch sensors.
	touch_sensors_init();
	// Configure port pins
	configure_port_pins();
	// Turn off all extension board LEDs
	port_pin_set_output_level(LED_0_PIN, 1);
	port_pin_set_output_level(LED_1_PIN, 1);
	port_pin_set_output_level(LED_2_PIN, 1);
	port_pin_set_output_level(LED_3_PIN, 1);
	port_pin_set_output_level(LED_4_PIN, 1);
	port_pin_set_output_level(LED_5_PIN, 1);
	port_pin_set_output_level(LED_6_PIN, 1);
	port_pin_set_output_level(LED_7_PIN, 1);
	port_pin_set_output_level(LED_8_PIN, 1);
	port_pin_set_output_level(LED_9_PIN, 1);
	port_pin_set_output_level(LED_R_PIN, 1);
	port_pin_set_output_level(LED_G_PIN, 1);
	port_pin_set_output_level(LED_B_PIN, 1);

	PWM_Count = 0;
	NVMCTRL->CTRLB.bit.SLEEPPRM = 3;
	system_set_sleepmode(SYSTEM_SLEEPMODE_STANDBY);
	// Initialize the UART console. 
	configure_console();
	printf(STRING_HEADER);

	//Initialize the BSP. 
	nm_bsp_init();

	// Initialize socket address structure.
	addr.sin_family = AF_INET;
	addr.sin_port = _htons(MAIN_WIFI_M2M_SERVER_PORT);
	addr.sin_addr.s_addr = _htonl(MAIN_WIFI_M2M_SERVER_IP);

	// Initialize Wi-Fi parameters structure. 
	memset((uint8_t *)&param, 0, sizeof(tstrWifiInitParam));

	// Initialize Wi-Fi driver with data and status callbacks.
	param.pfAppWifiCb = wifi_cb;
	ret = m2m_wifi_init(&param);
	if (M2M_SUCCESS != ret)
	 {
		printf("main: m2m_wifi_init call error!(%d)\r\n", ret);
		while (1);
	}

	// Initialize socket module 
	socketInit();
	registerSocketCallback(socket_cb, NULL);

	// Connect to router. 
	m2m_wifi_connect((char *)MAIN_WLAN_SSID, sizeof(MAIN_WLAN_SSID), MAIN_WLAN_AUTH, (char *)MAIN_WLAN_PSK, M2M_WIFI_CH_ALL);

	while (1)
	{
		// Goto STANDBY sleep mode, unless woken by timer or PTC interrupt.
		system_sleep();
		// Start touch sensor measurement, if touch_time.time_to_measure_touch flag is set by timer.
		touch_sensors_measure();
		if (measure_tick<INACTIVITY_DELAY)
		{
			measure_tick++;
		}
		if ((p_mutlcap_measure_data->measurement_done_touch == 1u)) 
		{
			p_mutlcap_measure_data->measurement_done_touch = 0u;

			// Get touch sensor states
			button1_state = GET_MUTLCAP_SENSOR_STATE(0);
			button2_state = GET_MUTLCAP_SENSOR_STATE(1);
			rotor_state = GET_MUTLCAP_SENSOR_STATE(2);
			slider_state = GET_MUTLCAP_SENSOR_STATE(3);

			if (button1_state) 
			{
				if(button_pressed!=1)
				{
					port_pin_set_output_level(LED_8_PIN, 0);
					button_pressed=1;
                                        form_modbus_packet(0x05,DALI_OFF );
					tcp_client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
					ret=connect(tcp_client_socket, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(struct sockaddr_in));
				}
			}
			else 
			{
				port_pin_set_output_level(LED_8_PIN, 1);
				if (button_pressed==1)
				{
					button_pressed=0;
				}
			}

			if (button2_state)
			{
				if(button_pressed!=2)
				{
					port_pin_set_output_level(LED_9_PIN, 0);
					button_pressed=2;
                                        form_modbus_packet(0x05,DALI_RECALL_MAX_LEVEL);
					tcp_client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
					ret=connect(tcp_client_socket, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(struct sockaddr_in));
				}
			} 
			else
			{
				port_pin_set_output_level(LED_9_PIN, 1);
				if (button_pressed==2)
				{
				   button_pressed=0;
				}
			}

			// Clear all slider controlled LEDs
			port_pin_set_output_level(LED_0_PIN, 1);
			port_pin_set_output_level(LED_1_PIN, 1);
			port_pin_set_output_level(LED_2_PIN, 1);
			port_pin_set_output_level(LED_3_PIN, 1);
			port_pin_set_output_level(LED_4_PIN, 1);
			port_pin_set_output_level(LED_5_PIN, 1);
			port_pin_set_output_level(LED_6_PIN, 1);
			port_pin_set_output_level(LED_7_PIN, 1);

			// If slider is activated
			if(slider_state)
			{
				 // Parse slider position
				slider_position = GET_MUTLCAP_ROTOR_SLIDER_POSITION(1);
				
			//	slider_position = slider_position >> 5u;
				printf("slider_position= %d\n",slider_position);
				if (measure_tick==INACTIVITY_DELAY)
				{
					button_pressed=4;
                                        form_modbus_packet(0x05,DALI_ON_AND_STEP_UP);
					tcp_client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
					ret=connect(tcp_client_socket, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(struct sockaddr_in));
					delay_ms(500);					
				}
				else
				{
				   if (button_pressed==4)
				   {
						button_pressed=0;
				   }
				   if ((button_pressed!=3)&&(previous_slider_position!=slider_position))
				   {
						button_pressed=3;
						brightness=slider_position;//<<5u;
						if (brightness==255)
						{
							brightness=254;
						}
						printf("brightness= %d \n",brightness);
                                                form_modbus_packet(0x04,brightness);
						tcp_client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
						ret=connect(tcp_client_socket, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(struct sockaddr_in));
						previous_slider_position=slider_position;
				   }
				   else
				   {
				      if (button_pressed==3)
					  {
						 button_pressed=0;
					  }
				   }
				}

				measure_tick=0;				
				switch(slider_position)
				{
					case 0:
						port_pin_set_output_level(LED_0_PIN, 0);
						break;
					case 1:
						port_pin_set_output_level(LED_0_PIN, 0);
						port_pin_set_output_level(LED_1_PIN, 0);
						break;
					case 2:
						port_pin_set_output_level(LED_0_PIN, 0);
						port_pin_set_output_level(LED_1_PIN, 0);
						port_pin_set_output_level(LED_2_PIN, 0);
						break;
					case 3:
						port_pin_set_output_level(LED_0_PIN, 0);
						port_pin_set_output_level(LED_1_PIN, 0);
						port_pin_set_output_level(LED_2_PIN, 0);
						port_pin_set_output_level(LED_3_PIN, 0);
						break;
					case 4:
						port_pin_set_output_level(LED_0_PIN, 0);
						port_pin_set_output_level(LED_1_PIN, 0);
						port_pin_set_output_level(LED_2_PIN, 0);
						port_pin_set_output_level(LED_3_PIN, 0);
						port_pin_set_output_level(LED_4_PIN, 0);
						break;
					case 5:
						port_pin_set_output_level(LED_0_PIN, 0);
						port_pin_set_output_level(LED_1_PIN, 0);
						port_pin_set_output_level(LED_2_PIN, 0);
						port_pin_set_output_level(LED_3_PIN, 0);
						port_pin_set_output_level(LED_4_PIN, 0);
						port_pin_set_output_level(LED_5_PIN, 0);
						break;
					case 6:
						port_pin_set_output_level(LED_0_PIN, 0);
						port_pin_set_output_level(LED_1_PIN, 0);
						port_pin_set_output_level(LED_2_PIN, 0);
						port_pin_set_output_level(LED_3_PIN, 0);
						port_pin_set_output_level(LED_4_PIN, 0);
						port_pin_set_output_level(LED_5_PIN, 0);
						port_pin_set_output_level(LED_6_PIN, 0);
						break;
					case 7:
						port_pin_set_output_level(LED_0_PIN, 0);
						port_pin_set_output_level(LED_1_PIN, 0);
						port_pin_set_output_level(LED_2_PIN, 0);
						port_pin_set_output_level(LED_3_PIN, 0);
						port_pin_set_output_level(LED_4_PIN, 0);
						port_pin_set_output_level(LED_5_PIN, 0);
						port_pin_set_output_level(LED_6_PIN, 0);
						port_pin_set_output_level(LED_7_PIN, 0);
						break;
					default:
						port_pin_set_output_level(LED_0_PIN, 1);
						port_pin_set_output_level(LED_1_PIN, 1);
						port_pin_set_output_level(LED_2_PIN, 1);
						port_pin_set_output_level(LED_3_PIN, 1);
						port_pin_set_output_level(LED_4_PIN, 1);
						port_pin_set_output_level(LED_5_PIN, 1);
						port_pin_set_output_level(LED_6_PIN, 1);
						port_pin_set_output_level(LED_7_PIN, 1);
						break;
				}
			}
		}//measurement done flag
		m2m_wifi_handle_events(NULL);

		if (wifi_connected == M2M_WIFI_CONNECTED)
		{
			// Open client socket.
			if (tcp_client_socket < 0)
			{
				if ((tcp_client_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
				{
					printf("main: failed to create TCP client socket error!\r\n");
					continue;
				}
				// Connect server
				
				printf("socket_number new connection: %d\r\n", tcp_client_socket);
				ret=connect(tcp_client_socket, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(struct sockaddr_in));
				printf("ret value: %d\r\n", ret);
				if (ret < 0)
				{
					close(tcp_client_socket);
					tcp_client_socket = -1;
				}
			}
	   }
    }//while(1)
}//main

Теги:modbuswifiwinc1500atmelsamd21cortex-m0
Хабы: Блог компании Rainbow Программирование микроконтроллеров Разработка для интернета вещей
Всего голосов 7: ↑7 и ↓0 +7
Просмотры8.8K

Комментарии 0

Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

Похожие публикации

Лучшие публикации за сутки