Первая статья этого цикла тут
Вторая часть этого цикла тут
Третья часть этого цикла тут

Многим из вас, наверняка, знакомо это устройство. Но не все знают, что это микросхема с интерфейсом 1-wire. В таких корпусах (да и не только таких) компания Maxim, ранее Dallas Semiconductor, выпускает целый ряд устройств: термохроны, микросхемы флеш-памяти, ацп, ключи и многое другое.
Всё это – микросхемы с интерфейсом 1-wire.

Первая статья этого цикла тут
Вторая часть этого цикла тут
Третья часть этого цикла тут

Постановка задачи

Начнём с того, что я устроился на работу в организацию, занимающуюся производством медицинских компонентов. Эта организация работает с большим количеством биологического материала: сыворотки, вирусы, растворы и прочая… Для того чтобы хранить исходные компоненты и произведённую продукцию необходимо выдерживать строгие температурные и влажностные режимы, иначе это всё испортится, по этому на предприятии используется большое количество холодильников, морозильников и холодных комнат\складов.

Для контроля температуры применяется следующий подход: на каждом контрольном холодильнике висит термометр (как правило, обычный китайский домашний термометр); и раз в два часа специальный ответственный человек в каждом подразделении обходит и записывает в особый журнал текущую температуру в холодильниках принадлежащих этому подразделению; если это не рабочее время (вечер, выходные), то этот обход совершает дежурный по корпусу.

Первая статья этого цикла тут
Вторая часть этого цикла тут
Третья часть этого цикла тут

Итак, продолжение темы про 1-wire, в предыдущих заметках, я рассказал об общих сведениях что такое 1-wire и с чем его едят, и также как мы строили большую сеть (кабельную структуру и общую идею). В этой статье, я попытаюсь рассказать о том из каких программ всё это состоит.

Если кто-нибудь использовал linux-драйвер шины 1-Wire на основе GPIO, то наверняка замечал, что в момент выполнения обмена данными загрузка SY% подскакивает чуть ли не до ста 100% (что вполне логично для bitbang-реализации). Конечно, можно поставить специализированный контроллер шины 1-Wire с подключением через I2C DS28E17 или использовать UART, но… Все-таки использовать linux для приложений реального времени не лучшая идея. Пусть контроллер на нем занимается высокоуровневой логикой, а весь реалтайм можно вынести на отдельный процессор. Тем более, что задач для этого отдельного процессора в моем проекте более чем достаточно.

В предыдущей статье был представлен вариант реализации примитивов для асинхронной работы с шиной 1-wire для микроконтроллеров Atmel. Ну а сейчас вашему вниманию предлагается реализацию того же самого, но на более мощных микроконтроллерах семейства STM8L (для отладки использовалась обычная оценочная плата STM8L-Discovery с извлеченным LCD-дисплеем). С минимальными изменениями описываемая реализация может быть адаптирована и для семейства STM32.

Подразумевается, что мы будем писать прошивку под «голое железо». В противном случае применение protothreads смысла не имеет, т.к. мультизадачность должна обеспечиваться средствами ОС. Подразумевается также, что нам необходимо реализовать несколько более-менее сложных алгоритмов, связанных с операциями ввода-вывода. Ну и, как всегда в микроконтроллерах, очевидные требования по экономии RAM и энергопотребления.

Предлагаемый Вашему вниманию драйвер шины 1-Wire не является чем-то революционным, все использованные схемотехнические решения давно известны. Причиной публикации стало желание не загромождать статью о программной реализации примитивов 1-Wire-master на основе PWM и ICP.

Предисловие

2019 год. Почти в любом магазине электроники можно купить один из сотен возможных наборов умного дома. Взять и настроить в «2 клика», подключиться к облакам, получать push event-ы в приложение/смс-ки, да и вообще получать всю необходимую информацию в любой точке мира.

Идеально, но в моём случае не сработало. Несколько попавших ко мне в руки решений на деле оказались ограниченным набором определенных функций, покрывающих лишь часть моих запросов, а к тому же — накладывающих почти непреодолимые ограничения. И, как это обычно бывает, чем меньше ограничений, тем больше нужно погружаться в предметную область, самостоятельно продумывать решения, архитектуры. Поэтому — колхозим сами :)

Задачи

1. получать информацию о качестве электросети (скачки напряжения, полное отключение и т.п.).

2. иметь полный мониторинг UPS. А на самом деле иметь этот самый UPS исходя из последствий п2.

3. получать информацию о температуре:

1. на улице
2. дома
3. на чердаке (когда замёрзнет закинутый туда хлам и помидоры)

4. Следить за состоянием потребления воды, алертить если потребление выросло (вдруг протечка, всё датчиками влаги не обвешаешь).

5. Понимать когда дома кто-то есть, чтобы автоматизировать перекрытие/открытие воды.

6. Снятие показаний газового счетчика и alert когда кончается оплаченный запас.
+ прочие всевозможные датчики (влажности, открытия, давления воды, давления в контуре отопления и т.п.).

Глобальная цель — иметь общий интерфейс, где можно будет на всё это посмотреть. Получать нотайсы, если что-то пошло не так. И чтобы за это ничего не было и отдать за это не очень много денег.

Состав комплекса на текущий момент

• UPS Энергия ПН-750 + батарея на 100 ач
• USB->RS232 converter на основе PL2303
• Router Tp-link tl-wr1043nd +
• 1wire мастер сети на основе купленного USB термометра DS18B20+ PL-2303TA
• 1wire 3 датчика DS18B20
• 1wire модуль «счетчик воды» от radioseti на основе DS2423

Виртуалка с Zabbix-сервером за пределами домашней сети.

Рассмотрим следующий этап развития схемы умного дома из подручных средств :) (продолжение, первая статья тут).

Решаемые задачи:

1. Защита от протечек
   
   + Удалённое управление
   + Знать состояние ввода воды (перекрыто или открыто)
2. Знать давление и температуру теплоносителя в контуре отопления
3. Знать давление в системе водоснабжения

Мониторинг по-прежнему в едином интерфейсе отображения (Zabbix), оповещение — через единый механизм alert-инга. А вот управление — это что-то новое. Об этом — далее.

1. Защита от протечек

Да это же избитая тема, девайсов — пруд пруди! Всё работает из коробки!

Так я было и подумал и снова ошибся. Готовых решений действительно много, но найти комплексное решение с возможностью удалённого управления и мониторинга, но при этом не используя чьё-то «облако»/чей-то личный кабинет, — оказалось почти невыполнимой задачей. Ну ок, снова колхозим, попробуем решить задачу без паяльника и коддинга.

Итого, мне нужны:

1. шаровый кран с электроприводом
2. датчик протечек
3. некий контроллер с интерфейсом мониторинга и управления
4. силовое реле