Перейти к публикации
iT4iT.CLUB
Kitsum

Замок с радиочастотной идентификацией

Рекомендованные сообщения

Скрытый текст
3 минуты назад, Alex13 сказал:

С появлением высокого уровня порядок, но пока ещё буду тестить!

А вот с пином A0(я так понимаю это активация или отключение режима сигнализации).......... я наверное объяснять толком не умею,:$ попробую нарисовать может тогда получится объяснить чего хочу. 1.thumb.jpg.a9ebb5b45f1fb9e326898c419120

.............. и запускаются(только когда замок закрыт) выходы с уже известным алгоритмом работы!
 

 

Все верно, мы друг друга прекрасно поняли. Только подавать +5v необходимо на A0. На схеме на нем висит двухпозиционный переключатель чтобы показать принцип работы. Выкидываем переключатель и место него используем что угодно от банальной перемычки до GSM сигнализации. Главное, если логика управления идет с другого оборудования, то обязательно объедините GND устройств.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Т.е. если к примеру во время закрытого замка я подам туда высокий логический уровень(ну скажем от датчика движения), то моментально сработают дополнительные выходы!?!

Цитата

Единственное условие, чтобы входа изменяющие поведение контроллера (A0, D8) были притянуты к GND или 5v и не висели в воздухе.

Получается в моём случае, например А0, подтягиваем к минусу через резистор(10 кОм достаточно?), и если подаем туда высокий логический уровень, происходит мгновенный запуск выходов?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
14 часа назад, Alex13 сказал:

Т.е. если к примеру во время закрытого замка я подам туда высокий логический уровень(ну скажем от датчика движения), то моментально сработают дополнительные выходы!?!

Да, это два условия активации сигнализации.

14 часа назад, Alex13 сказал:

Получается в моём случае, например А0, подтягиваем к минусу через резистор(10 кОм достаточно?), и если подаем туда высокий логический уровень, происходит мгновенный запуск выходов?

Резистор не требуется

PIR_Z1.thumb.png.7342aa2a7ca4d562f3d0e87

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

У меня, почему-то не работает!!!:$:(:/ Точнее, работает, но совсем по-другому!:( Попробовал с двумя разными датчиками(движения, удара). Алгоритм работы получается такой:

  • Замок отрыт - ничего не происходит.
  • Замок закрыт - создаю движение или удар сигнализация активируется, но срабатывания выходов происходит, только после третьей попытки чтения не прописанного ключа выходы активируются!

А мне нужно, чтобы остался переключатель ON/OFF сигнализации, чтобы можно было выбирать её состояние и в режиме когда она активна, срабатывание происходило не только от чтения не прописанных ключей, но и от подачи высокого уровня на какой-то любой свободный пин(например А3, как я рисовал).

P.S. Например, замок закрыт, сигнализация активирована, а на хрена злоумышленнику ключ подбирать он и не знает, что дверь на такой замок закрыта, и давай ломиком да кувалдочкой дверь окучивать, вот тут и сработает датчик удара! Или например залезли через окно, на хрена им двери, а тут бац датчик движения проснулся!

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

to Alex13

Видимо изначально я не так понял логику работы дополнительного входа. Оставляем тот же вход A0.

Скрытый текст

/*
 * Программа управления нагрузкой с помощью RFID-RC522 13.56 мГц
 *  
 * - РАСПИНОВКА ----------------------------------------------------------------------------
 *             MFRC522      Arduino       Arduino   Arduino    Arduino          Arduino
 *             Reader/PCD   Uno           Mega      Nano v3    Leonardo/Micro   Pro Micro
 * Signal      Pin          Pin           Pin       Pin        Pin              Pin
 * -----------------------------------------------------------------------------------------
 * RST/Reset   RST          9             5         D9         RESET/ICSP-5     RST
 * SPI SS      SDA(SS)      10            53        D10        10               10
 * SPI MOSI    MOSI         11 / ICSP-4   51        D11        ICSP-4           16
 * SPI MISO    MISO         12 / ICSP-1   50        D12        ICSP-1           14
 * SPI SCK     SCK          13 / ICSP-3   52        D13        ICSP-3           15
 * -----------------------------------------------------------------------------------------
 *
 */

// Необходимые библиотеки
#include <avr/wdt.h>
#include <EEPROM.h>
#include <SPI.h>
#include <MFRC522.h>
#include <Bounce2.h>

// Необходимые пины
#define PIN_RESET      4  // RESER MEMORY
#define PIN_OPEN       2  // OPEN

#define PIN_RELAY      7  // RELAY
#define PIN_TONE       3  // TONE

#define PIN_RST        9  // RFID
#define PIN_SS         10 // RFID

#define PIN_MODE       8  // MODE

#define PIN_ALARM      14 // ALARM ON/OFF
#define PIN_ALARM_1M   15 // ALARM SIGNAL 1M
#define PIN_ALARM_LONG 16 // ALARM SIGNAL LONG TIME         

// Инициализация RFID ридера
MFRC522 mfrc522(PIN_SS, PIN_RST);

// Переменные необходимые для работы со списком ключей
byte **keys;
byte keys_count = EEPROM.read(0);

// Переменные необходимые для режима программирования
byte modeProgTime           = 5;     // Количество секунд удержания мастер ключа для входа\выхода в\из режим\а программирования
bool mode                   = false; // НЕ МЕНЯТЬ!
bool modeLock               = false; // НЕ МЕНЯТЬ!
byte modeClean              = 0;     // НЕ МЕНЯТЬ!
unsigned long modeTimer     = 0;     // НЕ МЕНЯТЬ!
unsigned long resetTimer    = 0;     // НЕ МЕНЯТЬ!

// Переменные для сигнализации
bool invert                 = true;  // Инвертировать выходы сигнализации (A1, A2)
byte alarmCount             = 0;     // НЕ МЕНЯТЬ!
unsigned long alarmTimer    = 0;     // НЕ МЕНЯТЬ!
unsigned long alarmInterval = 0;     // НЕ МЕНЯТЬ!

// Управление замком
unsigned long openTimer = 0;

// Защита кнопок от дребезга
Bounce key_reset = Bounce();
Bounce key_open  = Bounce();
/*
  Якобы программный reset, но мы с Вами знаем, что это не так ;)
*/
void(* resetFunc) (void) = 0;
/*
  Функция звукового оповещения.
  Принимает параметры: количество звуковых сигналов, частота в герцах, продолжительность звука, пауза в милесекундах (не обязательно)
*/
void squeaker(byte count, unsigned int Hz, unsigned int duration, unsigned int sleep = 0) 
{
  for(int i=0; i<count; i++) {
    tone(PIN_TONE, Hz, duration);
    if(sleep > 0) delay(sleep);
  }
}
/*
  Функция читает EEPROM и составляет список активных ключей
  Первый байт в памяти содержит количество ключей
  UID ключа содержит 4 байта
  Общая память 1 + количество ключей * 4
  Максимум можно записать 255 ключей
*/
void keysRead() {
  // Выводим количество ключей
  Serial.print(F("KEYS COUNT: "));
  Serial.println(keys_count);
  int eb = 0;
  keys = (byte**)malloc(sizeof(byte*)*keys_count);
  // Читаем список ключей из EPROM
  Serial.println(F("------------------------------"));
  for(byte i=0; i<keys_count; i++) {
    Serial.print(F("KEY: "));Serial.print(i);Serial.print(" | ");
    keys[i] = (byte*)malloc(sizeof(byte)*4);
    for(byte b=0; b<4; b++) {
      keys[i][b] = EEPROM.read(++eb);
      Serial.print(keys[i][b]);
      if(b < 3) Serial.print(F(" "));
    }
    Serial.println();
  }
  Serial.println(F("------------------------------"));
  Serial.println();
}
/*
  Функция выводит UID ключа и, при необходимости, сопроводительное сообщение
*/
void uidPrint(String text = "") {
  Serial.print(F("UID: "));
  for(byte i=0; i<mfrc522.uid.size; i++) {
    Serial.print(mfrc522.uid.uidByte[i]);
    if(i < mfrc522.uid.size - 1) Serial.print(F(" "));
  }
  Serial.println();
  if(text.length() != 0) Serial.println(text + "\n");
}
/*
  Инициализация программы
*/
void setup() {
  // Настраиваем сторожевой таймер
  wdt_disable();
  delay(8000); // <- ЗАКОМЕНТИРУЙТЕ ЭТУ СТРОКУ, ЕСЛИ ЗНАЕТЕ, ЧТО ТАКОЕ wdt_enable(WDTO_8S);
  wdt_enable(WDTO_8S);
    
  // Инициализация используемых пинов
  // Реле
  pinMode(PIN_RELAY, OUTPUT);
  digitalWrite(PIN_RELAY, HIGH);
  
  // Кнопка сброса памяти
  pinMode(PIN_RESET,INPUT_PULLUP);
  key_reset.attach(PIN_RESET);
  key_reset.interval(5);
  
  // Кнопка открытия двери
  pinMode(PIN_OPEN,INPUT_PULLUP);
  key_open.attach(PIN_OPEN);
  key_open.interval(5);   

  // Перемычка выбора режима работы (0 - автоматическое закрытие двери, 1 - закрытие двери по ключу)
  pinMode(PIN_MODE, INPUT);
  digitalWrite(PIN_MODE, HIGH);

  // Переменные для сигнализации
  pinMode(PIN_ALARM, INPUT_PULLUP);
  digitalWrite(PIN_ALARM, HIGH);

  pinMode(PIN_ALARM_1M, OUTPUT);
  digitalWrite(PIN_ALARM_1M, invert ? HIGH : LOW);

  pinMode(PIN_ALARM_LONG, OUTPUT);
  digitalWrite(PIN_ALARM_LONG, invert ? HIGH : LOW);

  // Инициализация консоли
  Serial.begin(9600);
  while (!Serial);
  // Приглашаем в гости
  Serial.println(F("iT4iT CLUB (C) 2015\nhttps://it4it.club\n"));
  
  // Инициализация ридера
  SPI.begin();
  mfrc522.PCD_Init();

  // Читаем количество ключей
  // Значение должно быть равным или больше 1 т.к первый ключ это мастер
  // В случае утери мастер ключа, мы можем сбросить EEPROM и прикрутить новый мастер ключ
  if(keys_count > 0 and keys_count < 255) {
    keysRead();
  }
  else {
    keys_count = 0;
    Serial.println(F("The master key is not in memory. The first presentation to the key will be the master!\n"));
    digitalWrite(PIN_RELAY, LOW);
  }
}
/*
  Лупаем, что происходит
*/
void loop() {
  // Сбрасываем сторожевой таймер микроконтроллера
  wdt_reset();

  if(alarmInterval > millis()+10000) alarmInterval = 0;
  if(alarmTimer > millis()+10000) alarmTimer = 0;
  if(resetTimer > millis()+10000) resetTimer = 0;
  if(openTimer > millis()+10000) openTimer = 0;
   
  // Изменение режима работы закрытия
  modeLock = !digitalRead(PIN_MODE);
  // Активация сигнализации от входа A0
  if(digitalRead(PIN_ALARM) and alarmTimer == 0) {
    alarmTimer = millis()/1000;
    digitalWrite(PIN_ALARM_1M, invert ? LOW : HIGH);
    digitalWrite(PIN_ALARM_LONG, invert ? LOW : HIGH);
    Serial.println(F("Attention! Reported alarm from an external sensor!\n"));
  }
  // Очистка памяти
  key_reset.update();
  if(key_reset.read() == HIGH) {
    if(resetTimer == 0) resetTimer = millis();
    else {
      if((millis()-resetTimer)/1000 > 5) {
        Serial.println(F("Launched memory cleaning"));
        squeaker(4, 1600, 300, 200);
        wdt_disable();
        for(int i=1; i<=EEPROM.length(); i++) {
          EEPROM.write(i, 0);
          if(!(i%50)) Serial.println(F("#")); else Serial.print(F("#"));
        }
        Serial.println(F("\nMemory cleaning is completed\n"));
        delay(1000);
        resetFunc();
      }
    }
  }
  else if(resetTimer != 0) resetTimer = 0;
  // Открытие двери с кнопки
  key_open.update();
  if(key_open.read() == LOW and openTimer == 0) {
    if(keys_count > 0) {
      if(modeLock or (!modeLock and digitalRead(PIN_RELAY) == HIGH)) {
        openTimer = millis()/1000;
        digitalWrite(PIN_RELAY, LOW);
        Serial.println(F("The door opened from the inside\n"));
        squeaker(5, 3200, 100, 300);
      }
    }
    else Serial.println(F("\nAttempting to open the lock from the inside.\nAccess denied. The master key is unknown. The castle is always open.\n"));
    delay(2000);
  }
  // Автоматическое отключение сигнализации
  if(alarmTimer != 0) {
    if(millis()/1000 - alarmTimer > 60) {
      alarmTimer = 0;
      digitalWrite(PIN_ALARM_1M, invert ? HIGH : LOW);
      Serial.println(F("Automatic shutdown of the first signaling channel.\n"));
    }
  }
  // Сброс счетчика подбора ключа
  if(alarmInterval != 0) {
    if(millis()/1000 - alarmInterval > 60) {
      alarmInterval = 0;
      alarmCount = 0;
      Serial.println(F("Time selection key expired.\n"));
    }
  }
  // Автоматическое закрытие двери
  if(openTimer != 0) {
    if(millis()/1000 - openTimer > 5) {
      openTimer = 0;
      if(modeLock) {
        digitalWrite(PIN_RELAY, HIGH);
        Serial.println(F("* closed lock\n"));
      }
      else {
        if(digitalRead(PIN_RELAY) == LOW) digitalWrite(PIN_RELAY, HIGH);
      }
    }
  }
  // Если ключ отсутствует или не читается, не выполняем дальнейший код
  if(!mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) {
    // Очистка таймера входа в режим программирования, в случае если ридер свободен
    if(modeTimer != 0) {
      if(++modeClean > 5) modeTimer = modeClean = 0;
    }
    return;
  }
  if(!mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) return;
  // Останавливаем режим очистки
  modeClean = 0;
  
  // Кривое создание мастер ключа
  if(keys_count == 0) {
    for(byte i=0; i<4; i++) EEPROM.write(i+1, mfrc522.uid.uidByte[i]);
    EEPROM.write(0, keys_count = 1);
    uidPrint(F("master key is created"));
    digitalWrite(PIN_RELAY, HIGH);
    keysRead();
    squeaker(8, 1200, 100, 100);
    delay(2000);
    return;
  }
  
  // Проверка ключа на соответствие
  bool access = false;
  bool master = false;
  for(byte i=0; i<keys_count; i++) {
    for(byte b=0; b<4; b++) {
      if(keys[i][b] != mfrc522.uid.uidByte[b]) break;
      if(b == 3) {
        access = true;
        if(i == 0) master = true;
        // Останавливаем проверку костылем т.к "break 2;" не работает
        i = keys_count;
      }
    }
  }
  // ========================================================================================
  // Следующая секция имеет двойное назначение:
  //  1. В обычном режиме - контроль доступа
  //  2. В режиме программирования - запись ключа при его отсутствие в EEPROM
  // ========================================================================================
  // ОБЫЧНЫЙ РЕЖИМ
  // ========================================================================================
  if(access and !mode and !master) {
    // Доступ разрешен
    if(modeLock) {
      openTimer = millis()/1000;
      digitalWrite(PIN_RELAY, LOW); 
    }
    else digitalWrite(PIN_RELAY, !digitalRead(PIN_RELAY));
    alarmInterval = alarmTimer = alarmCount = 0;
    if((invert and (!digitalRead(PIN_ALARM_1M) or !digitalRead(PIN_ALARM_LONG))) or (!invert and (digitalRead(PIN_ALARM_1M) or digitalRead(PIN_ALARM_LONG)))) {
      digitalWrite(PIN_ALARM_1M, invert ? HIGH : LOW);
      digitalWrite(PIN_ALARM_LONG, invert ? HIGH : LOW);
      Serial.println(F("Clear active alarms signaling\n"));
    }
    uidPrint(F("access allow"));
    squeaker(2, 2200, 200, 200);
    delay(2000);
  }
  else if(!access and !mode and !master) {
    if(alarmInterval == 0) alarmInterval = millis()/1000;
    if(++alarmCount >= 3) {
      if(alarmCount > 3) alarmCount = 3;
      alarmTimer = millis()/1000;
      digitalWrite(PIN_ALARM_1M, invert ? LOW : HIGH);
      digitalWrite(PIN_ALARM_LONG, invert ? LOW : HIGH);
      Serial.println(F("Attention! Attempt selection key! Activate both signaling channel!\n"));
    }
    // Доступ запрещен
    uidPrint(F("access dany"));
    squeaker(1, 500, 1000);
    delay(2000);
  }
  // ========================================================================================
  // РЕЖИМ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
  // ========================================================================================
  else if(access and mode and !master) {
    // Попытка записи существующего ключа
    uidPrint(F("error: key elrady exists in eeprom"));
    squeaker(2, 500, 300);
    delay(2000);
  }
  else if(!access and mode and !master) {
    // Записываем новый ключ
    // Максимум 255 ключей (с учетом первого байта) для 328 камня
    if(keys_count < 255) {
      for(byte i=0; i<4; i++) EEPROM.write(1 + keys_count*4 + i, mfrc522.uid.uidByte[i]);
      EEPROM.write(0, ++keys_count);
      uidPrint(F("add key in eeprom"));
      keysRead();
      squeaker(2, 2200, 200, 200);      
    }
    else {
      uidPrint(F("error: not enough memory for recording key!"));
      squeaker(2, 500, 300);
    }
    delay(2000);
  }
  // ========================================================================================
  // РАБОТА С МАСТЕР КЛЮЧОМ
  // ========================================================================================
  else if(access and master) {
    alarmInterval = alarmTimer = alarmCount = 0;
    if((invert and (!digitalRead(PIN_ALARM_1M) or !digitalRead(PIN_ALARM_LONG))) or (!invert and (digitalRead(PIN_ALARM_1M) or digitalRead(PIN_ALARM_LONG)))) {
      digitalWrite(PIN_ALARM_1M, invert ? HIGH : LOW);
      digitalWrite(PIN_ALARM_LONG, invert ? HIGH : LOW);
      Serial.println(F("Clear active alarms signaling\n"));
    }
    // Мастер ключ в обычном режиме
    if(modeTimer == 0) {
      modeTimer = millis()/1000;
      if(!mode) {
        if(modeLock) {
          openTimer = millis()/1000;
          digitalWrite(PIN_RELAY, LOW); 
        }
        else digitalWrite(PIN_RELAY, !digitalRead(PIN_RELAY));
        // Сигнал о наличии мастер ключа в обычном режиме
        uidPrint(F("MASTER KEY"));
        squeaker(2, 2200, 200, 200);
      }
    }
    else {
      if(millis()/1000 - modeTimer > modeProgTime and modeTimer != 0) {
        modeTimer = 0;
        if((mode = !mode) == true) {
          // Вход в режим программирования
          digitalWrite(PIN_RELAY, LOW);
          uidPrint(F("MASTER PROGRAMMING MODE ON"));
          squeaker(4, 1200, 200, 200);
        }
        else {
          // Выход из режима программирования
          digitalWrite(PIN_RELAY, HIGH);
          uidPrint(F("MASTER PROGRAMMING MODE OFF"));
          squeaker(4, 2200, 200, 200);
        }
      }
      delay(2000);
      // Дополнительные действия по таймеру modeProgTime
    }
    // Мастер ключ удерживается у ридера
  }
}

 

 

Изменено пользователем Kitsum
обновление программы

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Ну нет, это совсем не то!!! Я даже не понял как это работает!!!

Может лучше оставить переключатель  и добавить отдельный  отдельный пин, как я уже писал!

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

to Alex13

Дорвался до домашнего компьютера, есть возможность на практике все проверить. В коде была ошибка, сейчас все исправлено.

Текущая логика работы (как я её понимаю из всех предыдущих постов):

  1. Проверка подбора ключей работает постоянно и управляет выходами A1 и A2
  2. На пин A0 заведен сенсор (датчик движения, удара и т.п) который также управляет выходами A1 и A2
  3. Если на пин A0 подать 1, то сигнализация активируется (пин A1 будет взведен до тех пор пока не откроют замок, пин A2 будет поднять 1 минуту)
  4. Если на пин A0 подать 0, но ничего не происходит.

Остальная логика осталась без изменения. Напоминаю об инверсии выходов A1 и A2

 

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

СПАСИБО!!! Интересный алгоритм, буду пробовать! Обязательно отпишусь!

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

А из какого поста заливать код?!? Залил из последнего, ничего не изменилось!

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
В 31.01.2016в09:52, Alex13 сказал:

А из какого поста заливать код?!? Залил из последнего, ничего не изменилось!

Из этого

Советую все внимательно перепроверить, все подключения, инверсию сигнала и т.д.

Собрал на столе с инфракрасным датчиком движения. Все работает.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Фуууу......... разобрался, хотел по-быстренькому проверить, а получилось наоборот!!!

У датчика, сигнальный провод видимо подтянут по питанию, а я наскоро тыкаю А0  и на плюс и на минус, а реакция не предсказуемая, O.o подтянул пин А0 к земле через резистор 10 кОм и порядок!!! :D

Теперь буду тестить на на удобство пользования, функциональность, ошибки и надёжность!!!

СПАСИБО!!!

О результатах отпишусь!

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

вот  интересно : какая максимальная длинна провода от ардуины до модуля rc522 . беглый обзор интернета в поисках ответа нечего не дал.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
1 час назад, svchekalin сказал:

вот  интересно : какая максимальная длинна провода от ардуины до модуля rc522 . беглый обзор интернета в поисках ответа нечего не дал.

Думаю, что точного ответа не существует в природе. Надо поднимать спецификацию на SPI, информацию о кабеле, внешней среде и погружаться с калькулятором и кучей формул в расчеты.

Из собственного опыта могу сказать, что при использовании медной многожильной витой пары связь уверенно будет на 1-1.5, возможно даже 2 метрах.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
1 минуту назад, Kitsum сказал:

Думаю, что точного ответа не существует в природе. Надо поднимать спецификацию на SPI, информацию о кабеле, внешней среде и погружаться с калькулятором и кучей формул в расчеты.

Из собственного опыта могу сказать, что при использовании медной многожильной витой пары связь уверенно будет на 1-1.5, возможно даже 2 метрах.

три метра по двухпарнику не держит ,один метр работает

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

А что если раз мы взялись за мускул и уж у нас теперь замок такой умный не взять и не написать скетч заново основываясь именно на доступ в сеть ? Хорошая идея скрестить с погодной станцией и предупреждать человека при выходе из дома не забыть зонтик ?

  • Like 1

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
2 часа назад, Alex13 сказал:
2 часа назад, Alex13 сказал:

Да уж.....O.o, а начиналось всё просто с замка!!! :)

 

на то он и форум чтобы рождались проэкты . одна голова хорошо а две это уже мутант !

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Что будет с замком когда выключат свет.?!

Изменено пользователем EndWar

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

 

16 минуту назад, EndWar сказал:

Что будет с замком когда выключат свет.?!

А что с ним должно быть ? В зависимости от ваших настроек замок или откроится или будет прохладен к вашим действиям а если поставить безперебойник то никто ничего не заметит

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Что значит "или откроется" .?! Самим механизмом запора как я понял является электромагнит... отключи питание и двери настежь... )))

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Пожалуйста, войдите для комментирования

Вы сможете оставить комментарий после входа



Войти сейчас

  • Похожие публикации

    • Автор: Kitsum
      Привет друзья.
      В данной теме пойдет речь о конфигурации микроконтроллера через UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) интерфейс. А рассмотрим мы это на примере MQTT логгера. В данном случае, это будет логгер температуры. Мне это устройство потребовалось на работе, даже не мне, а моим коллегам, и оно действительно работает и приносит огромную пользу т.к контроль температуры производится совместно с отличной, на мой взгляд, системой мониторинга Zabbix с оперативными оповещениями, построением графиков, блэк-джеком и... Подробнее о дружбе Arduino и Zabbix можно почитать тут
      Но как всегда, есть нюансы. А заключаются они в том, что в будущем, обслуживать армию мелких контроллеров придется людям, которые заняты своими задачами и им попросту некогда изучать Arduino, не говоря уже о серьезных альтернативах, разбираться в том, как прописать нужные значения переменных в программу и загрузить её в микроконтроллер. Все настройки необходимо производить быстро, с явным указанием изменяемого параметра и его значения. Ровно также, как это делается с любым промышленным оборудованием.
      И тут на помощь приходит UART
      Микросхема UART to USB имеется в большинстве плат семейства Arduino, а там, где её нет, обычно выведены соответствующие "пины". И все это очень облегчает жизнь т.к позволяет общаться с контроллером, просто подключив его к компьютеру напрямую или через переходник, благо их везде навалом, да и стоят они как пачка семечек. Остается только запустить любой терминал, который умеет доставлять в конец строки символ "перевод строки", что известен в народе как "\n", а в ASCII таблице имеет номер 0A.
      Кстати, в Serial мониторе Arduino IDE выставить символ конца строки можно так

      Ну а дальше только, что и остается, как общаться с устройством на той стороне. И тут мы переходим к основному алгоритму программы. Но перед этим хочу отметить, и это ВАЖНО, что за любое упрощение жизни, всякие красивости и прочее, приходиться платить, и цена довольно высока! В данном случае, это ОЗУ микроконтроллера. Поэтому не раскатываем губы, а если очень хочется, то берем следующий по характеристикам микроконтроллер. А начинать мы будем с ATmega328P, что известен в народе как Arduino UNO, Arduino Nano, IBoard v1.1 и т.д по списку. Заканчивать Вы можете чем угодно, хоть ATmega2560, ESP8266 или ESP32. В противном случае, производим оптимизацию кода, отказываемся от громоздких библиотек, или вообще, от Arduino IDE.
      Что мы хотим получить
      Вся конфигурация микроконтроллера должна храниться в энергонезависимой памяти (ПЗУ) известной нам как EEPROMM. Если в ПЗУ конфигурация отсутствует, необходимо иметь резервный план. И им станет сброс конфигурации на настройки по умолчанию. Это поведение знакомо всем, особенно по домашним дешевым маршрутизаторам, а значит, интуитивно понятно. Выводить справку при начале общения пользователя и устройства, на мой взгляд, как манеры высшего общества. Контроллер должен представляться и сообщать всю необходимую информацию о себе и о том, как с ним вести диалог. Все команды должны быть просты и иметь не двусмысленное значение. И конечно, мы должны иметь возможность просмотра текущего состояния датчиков или процессов, которыми занимается устройство в свободное от общения с нами время. Как сохранять конфигурацию в EEPROM
      Пожалуй, стоит начать с того, как сохранить конфигурацию микроконтроллера в энергонезависимую память. Для этих целей, в стандартный набор инструментов Arduino IDE входит библиотека для работы с EEPROM.
      #include <EEPROM.h> На данный момент нас интересуют две функции, это чтение и запись
      EEPROM.get(address, variable); EEPROM.put(address, variable); Обе принимают два параметра:
      Адрес, начиная с которого будет произведено чтение или запись данных в память Переменная чье содержимое надо сохранить или в которую нужно из памяти прочитать Особенность работы этих функция заключается в том, что в зависимости от типа переданной им переменной во втором параметре, будет произведено чтение или запись ровно того количества данных которое соответствует размеру типа этой самой переменной. На простом языке это означает, что если переменная variable будет иметь типа byte, то и работать мы будем с объемом памяти в 1 байт. И тоже самое произойдет с абсолютно любым типом данных пока мы не упремся в размеры самого EEPROM или ОЗУ микроконтролера. Из этого всего следует, что мы можем создать свой собственный тип данных, разместить в нем необходимую нам информацию и всего лишь двумя функциями помещать его в память и извлекать обратно.
      И в этом нам поможет пользовательский составной тип - структура (struct). Данный тип позволяет объединить в себе различные типы данных, упорядочить их и присвоить им понятные имена.
      Это общий пример для большего понимания, как объединить несколько типов данных в одной структуре, получить к ним доступ, записать и прочитать их из EEPROM.
      Наша структура будет немного сложнее, но суть остается той же самой.
      // Дополнительная структура описывающая IPv4 адреса struct addres { byte a; byte b; byte c; byte d; }; // Структура объекта конфига для хранения в EEPROM struct configObj { addres ip; addres subnet; addres gateway; addres dns; byte mac[6]; byte hex; char server[40]; char topic[40]; } config; Данная структура хранит сетевые настройки для работы с Ethernet модулем (w5100 и выше) Arduino, базовые настройки для связи с MQTT брокером. Сразу при описании структуры мы объявили новую переменную с именем config с типом нашей структуры.
      ВАЖНО: кроме наших данных в структуре имеется дополнительная переменная с именем hex. Её задача, это контроль наличия наших данных в EEPROM. Она всегда должна содержать одно и тоже значение. Представьте ситуацию, что вы взяли контроллер в EEPROM которого находится какая-либо информация (может там чисто, но мы этого не знаем наверняка) и мы прочитаем данные и поместим их в нашу переменную. В итоге мы получим данные которым нельзя доверять, а что еще хуже, это если эти самые данные нарушат работу внешнего оборудования.
      Более правильным, на мой взгляд, будет проверка значений по конкретно определенным адресам. Например, мы знаем, что в 16 байте должно быть значение 0xAA и если оно действительно там, то мы убеждаемся, что это наша информация. Естественно, что контрольных точек может быть несколько и разумеется с разными значениями, это увеличит гарантию того, что данные являются нашими, но 100% гарантии не даст. Для более серьезных проектов есть более серьезные методы, например, подсчет контрольной суммы всего набора данных.
      Также структура может иметь вложенные структуры, у нас ими являются: ip, subnet, gateway, dns. Вы можете отказаться от такого варианта и записывать данные просто в массив байт, как это было сделано с MAC адресом. Естественно, что обращаться к этим полям нужно по-разному.
      Запись данных в поле subnet
      config.subnet = {255, 255, 255, 0}; Запись данных в поле mac
      byte mac[] = {0x00, 0xAA, 0xBB, 0xCC, 0xDE, 0x02}; memcpy(config.mac, mac, 6); С записью данных в поле server все еще проще
      config.server = "mqtt.it4it.club"; Функция, которая возвращает нашу структуру данных с полностью заполненными полями.
      // Начальный конфиг configObj defaultConfig() { configObj config = { {192, 168, 0, 200}, {255, 255, 255, 0}, {192, 168, 0, 1}, {192, 168, 0, 1}, {0x00, 0xAA, 0xBB, 0xCC, 0xDE, 0x02}, 0xAA, // Не трогать! Используется для проверки конфигурации в EEPROM F("mqtt.it4it.club"), F("arduino/serial/config") }; return config; } К примеру, два последних значения записывать не обязательно, тогда эти поля останутся пусты если использовать данную функцию для возврата к "заводским" настройкам.
      Вот пример того, как используя описанную нами структуру, мы проверяем целостность настроек в EEPROM и в случае не совпадения hex значений, загружаем настройки по умолчанию.
      const byte startingAddress = 9; bool configured = false; void loadConfig() { EEPROM.get(startingAddress, config); if (config.hex == 170) configured = true; else config = defaultConfig(); configEthernet(); // Функция производящая настройку сети } Как контроллеру начать понимать, что от него хотят
      В Arduino имеется функция, вызываемая каждый раз, когда в передаваемый буфер данных попадает знакомый нам символ перевода строки.
      void serialEvent() { // Вызывается каждый раз, когда что-то прилетает по UART // Данные передаются посимвольно. Если в строке 100 символов, то функция будет вызвана 100 раз } И в контексте обсуждаемой нами программы, мы можем представить ее в следующем виде
      void serialEvent() {   serialEventTime = millis();   if (console.available()) {     char c = (char)console.read();     if (inputCommands.length() < inputCommandsLength) {       if (c != '\n') inputCommands += c;       else if (inputCommands.length()) inputCommandsComplete = true;     }   } } Её задача, символ за символом, собрать в кучу все переданные нами данные и при получении заветного символа перевода строки (именно он даст нам понять, что передача сообщения завершена) сообщить, что команда получена и передать накопленный буфер данных своей напарнице по цеху.
      Но перед тем как это сделать стоит рассмотреть альтернативную ветку развития событий, а именно тот факт, что нам попросту могут прислать огромную, кучу шлака без волшебного символа, а раз могут, значит рано или поздно пришлют. И мы бесполезно потратим ценные ресурсы микроконтроллера, что может привести к непредсказуемым результатам в дальнейшем. Поэтому, в логику функции, мы добавим дополнительное ограничение на количество переданных символов, если оно достигнуто, то попросту перестаем воспринимать последующие данные.
      Останется только избавиться от них, и самым удобным моментом будет, когда этот поток шлака прекратиться. Чтобы об этом узнать мы будем запоминать время, когда пришел каждый из символов переданной строки перезаписывая соответствующую временную переменную данными о следующем символе и т.д пока поток не иссякнет. И как только расхождение текущего времени CPU и времени, когда поступил последний символ превысит некоторое значение, пусть это будет 1 секунда, мы очистим нашу память. Этот простой механизм напоминающий амнезию позволит избавить нас от лишних проблем.
      Переменная отвечающая за размер принимаемого буфера
      const byte inputCommandsLength = 60; Теперь можно переходить к напарнице предыдущей героини и, по совместительству, основной рабочей лошадки - функции обрабатывающей адекватно полученные данные.
      void serialEventHandler() { // вызывается в loop и проверяет взведена ли переменная inputCommandsComplete // в полученных данных пытается распознать команды } По началу я хотел описать данную функцию в упрощенном варианте, но в процессе понял, что ничего хорошего из этого не выйдет, и я решил описать только ключевые моменты, но их будет достаточно, на мой взгляд.
      Разбор serialEventHandler
      Полученные данные будут переданы нам в переменной inputCommands с типом String
      В первую очередь стоит почистить ее от лишних пробельных символов. Они часто встречаются в начале и в конце строки если пользователь копирует текст, а не набирает его самостоятельно. Это распространенная ситуация, приводящая к отказу принятия команды и бороться с ней очень просто.
      inputCommands.trim(); Далее стоит отсеять команды, не несущие никакой динамической информации, например, help, restart, reset и т.п это предписывающие команды которые заставляют контроллер выполнять строго описанные функции без вмешательства в их работу.
      if (inputCommands == F("help")) { consoleHelp(); } else if (inputCommands == F("restart")) { resetFunc(); } else { // Все сложные команды обрабатываются в этом блоке } Как Вы видите, все очень просто и скучно. Но не в том случае если команда динамическая, то есть содержит не только саму команду (заголовок) но и полезную нагрузку (параметр) которая может меняться раз от раза. Простой пример это команда изменения ip адреса и её варианты:
      ip 37.140.198.90 ip 192.168.0.244 ip 10.10.10.88 В данном случае, нам стоит понять, относится ли данная команда именно к ip адресу. Для этого в наборе String имеется отличный метод, позволяющий производить сравнение переданного ему параметра с началом строки.
      if (inputCommands.startsWith(F("ip"))) { // Строка inputCommands начинается с пары символов "ip" } Если все идет так, как мы задумали, то нам стоит отделить динамическую часть - наш параметр, от заголовка и получить полезную нагрузку. В этом нам поможет, опять же из набора String, метод substring позволяющий получать часть строки с указанием начального и конечного символа подстроки. Последний параметр указывать не обязательно и в таком случае мы получим всю строку начиная с указанного символа.
      inputCommands.substring(4) В данном случае начиная с 4-его и заканчивая последним. И как Вы успели заметить, отсчет мы начинаем не с третьего символа, что соответствует нашей строке без вступительного "ip", а на один больше т.к между заголовком и параметром имеется разделяющий символ в виде пробела.
      Далее, полученную строку мы передадим в функцию, занимающуюся разбором на компоненты и принимающую следующие параметры:
      Указатель на переменную с типом char, для этого нам потребуется преобразовать наш тип String Символ разделителя, что для IPv4 является точка "." Указатель на массив типа byte, которому будет присвоен результат разбора Количество искомых элементов в строке И система счисления, подразумеваемая в качестве исходной для записи элементов подстроки /* Парсинг https://stackoverflow.com/questions/35227449/convert-ip-or-mac-address-from-string-to-byte-array-arduino-or-c */ void parseBytes(const char* str, char sep, byte* bytes, int maxBytes, int base) { for (int i = 0; i < maxBytes; i++) { bytes[i] = strtoul(str, NULL, base); str = strchr(str, sep); if (str == NULL || *str == '\0') break; str++; } } В нашем случае выглядеть это будет следующим образом
      byte ip[4]; parseBytes(inputCommands.substring(4).c_str(), '.', ip, 4, 10); А дале все становится еще проще, попросту проверить попадает ли наш ip адрес, в список правильных адресов. И самой простой проверкой послужит проверка первого байта адреса на несоответствие не угодным нам сетям (0, 127, 255)
      if (ip[0] != 127 and ip[0] != 255 and ip[0] != 0) { // Производим необходимые нам действия с ip адресом, например, запись в конфиг config.ip = {ip[0], ip[1], ip[2], ip[3]}; } Вы в праве реализовать собственные проверки, какие только душе угодны.
      Также хотелось бы отметить, что обрабатывать некоторые параметры проще и быстрее через их короткие записи. К таким можно отнести маску подсети устройства. Например, привычный дня нас адрес 192.168.0.1 с маской подсети 255.255.255.0 можно записать в виде 192.168.0.1/24, где цифра 24 указывает нашу подсеть в краткой форме. А, следовательно, мы можем записать несколько кратких форм масок подсети в следующем виде:
      subnet 255.255.255.0 или subnet 24 subnet 255.255.0.0 или subnet 16 subnet 255.0.0.0 или subnet 8 Это основные маски, и я не описывал все существующие т.к в этом нет нужды, но если Вам интересно, то почитать про них можно в wikipedia.
      if (inputCommands.startsWith(F("subnet"))) {     String input = inputCommands.substring(8);     if (input == F("24"))      config.subnet = {255, 255, 255,   0};     else if (input == F("16")) config.subnet = {255, 255,   0,   0};     else if (input == F("8"))  config.subnet = {255,   0,   0,   0};     else { // Все остальные маски попадают в этот блок         byte subnet[4];         parseBytes(input.c_str(), '.', subnet, 4, 10); config.subnet = {subnet[0], subnet[1], subnet[2], subnet[3]};     } } MAC адрес хранится у нас в виде массива байт. Его перезапись другим массивом производится с помощью функции memcpy
      if (inputCommands.startsWith(F("mac"))) { byte mac[6]; parseBytes(inputCommands.substring(4).c_str(), ':', mac, 6, 16); memcpy(config.mac, mac, 6); } Изменение адреса MQTT сервера
      if (inputCommands.startsWith(F("server"))) { String server = inputCommands.substring(8); server.trim(); if (server.length() < 40) server.toCharArray(config.server, 40); } В принципе теперь понятно, как производить получение, разбор и сохранение конфигурации в EEPROM микроконтроллера.
      Как это выглядит на практике
      Заливаем программу в микроконтроллер и подключаемся к Arduino по usb или через переходник. Открываем терминал и нас приветствуют краткой справкой с описанием доступных команд.
      - --------------------------------------------------------------------------------------- # Sensor with data sending to mqtt server (c) it4it.club # Use the "config" command to view the current configuration # To change the configuration, specify the parameter name and its new value with a space, # for example "ip 192.168.0.200", "subnet 255.255.255.0" or "mac AA:BB:CC:DD:EE:FF" # You can also specify a subnet using the mask 24, 16 or 8 # Additional commands: # sensors - view current data from sensors # config - view current configuration # save - saves the current configuration # reset - resets all settings # restart - restarts the device # eeprom clear - removes all contents of eeprom # help - view this help - --------------------------------------------------------------------------------------- Т.к. в EEPROM микроконтроллера не была обнаружена конфигурация (волшебный hex байт нам подсказал), то были задействованы стандартные настройки. Просмотреть текущую конфигурацию можно командой config
      config # ip: 192.168.0.200 # subnet: 255.255.255.0 # gateway: 192.168.0.1 # dns: 192.168.0.1 # mac: 00:AA:BB:CC:DE:02 # server: mqtt.it4it.club # topic: arduino/serial/config чтобы изменить значение любого из этих параметров необходимо передать имя параметра и его новое значение, разделенные между собой пробелом.
      ip 10.10.10.99 # ok gateway 10.10.10.1 # ok dns 10.10.10.1 # ok После окончания конфигурации необходимо сохранить настройки и если были затронуты критические параметры, например, сеть, то перезапустить Arduino соответствующей командой.
      save # ok restart # ok # restarting device... Если параметр был успешно принят, то контроллер ответит нам "ok", а в противном случае ругнется.
      ip 127.0.0.1 # bad ip Также мы получим негативный ответ если команда не была распознана.
      qwerqwer1243 # bad command С остальными командами Вы разберетесь самостоятельно.


      Исходник: MQTT_CLIENT_328_SERIAL_CONFIG.zip
      PS: в общем то это статья родилась только для того, чтобы в соседнем форуме с системой мониторинга Zabbix появилась ссылка на устройство, но я надеюсь, что она также станет полезна любителям домашней автоматизации и не только.
  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу.

×
×
  • Создать...