SIGNALduino

SIGNALduino
Zweck / Funktion
Empfang und Verarbeitung von digitalen Signalen
Allgemein
Typ	Gerätemodul
Details
Dokumentation	EN / DE Thema
Support (Forum)	Sonstige Systeme
Modulname	00_SIGNALduino.pm
Ersteller	Sidey (Forum /Wiki)
Wichtig: sofern vorhanden, gilt im Zweifel immer die (englische) Beschreibung in der commandref!

Das Modul SIGNALduino unterstützt den gleichnamigen Low-Cost Empfänger für digitale Signale (vergleichbar dem CUL). Der SIGNALduino (Hardware) basiert auf einem Arduino Nano , es stehen jedoch auch für den UNO und PRO Mini Firmware Dateien zur Verfügung. Die ausgelieferte Firmware läuft nur auf Mikrocontrollern mit 16 Mhz; wer einen Mikrocontroller mit 8 Mhz verwenden möchte, muss die Firmware selbst compilieren.

Er wird über den USB Port angeschlossen, er kann aber auch mit zusätzlichen ESP Modulen über ein WLAN angebunden werden. Die Schaltung entspricht der des FHEMduino bzw dem Selbstbau_CUL. Es gibt auch eine Variante, die auf einem ESP8266 nativ läuft. Das Modul wird derzeit (2017) stetig weiterentwickelt.

Aufgabe des SIGNALduino

Beispielschaltplan SIGNAL(FHEM)duino

Der SIGNALduino erkennt Signale anhand von Mustern und gibt sie an FHEM zur Auswertung (Dekodierung) weiter. Auch nicht erkannte Signale werden an FHEM übergeben. Das System ist dabei nicht auf 433 Mhz beschränkt. Der SIGNALduino funktioniert auch mit anderen Frequenzen sowie mit anderen Medien wie Infrarot oder direkter Kabelverbindung.

Vorteil zu einem CUL/FHEMduino

Der SIGNALduino hat den Vorteil einer sehr schnellen Demodulation des Funksignals. Sollen weitere Protokolle dekodiert werden, so muss dazu nur ein passendes FHEM Modul entwickelt oder ein universelles Modul erweitert werden. Änderungen am Arduino Code sind normalerweise nicht notwendig.

So kann man beispielsweise den SIGNALduino direkt an den Sendeausgang eines Sensors anbinden und die digitalen Signale empfangen. (Bitte dabei auf die passenden Spannungen achten, ein Arduino Nano verträgt 5V).

Unterstützte Geräte

Für die folgenden Geräte gibt es derzeit (2017) eine Unterstützung für den Betrieb mit FHEM. Die Geräte werden automatisch erkannt und in der Konfiguration eingetragen, wenn der SIGNALduino läuft.

Produkt	(E)mpfangen (S)enden	Hinweise	Verwendetes Modul	Protokoll ID
TCM Wetterstation (97001 und 21xxx Serie)	E		CUL_TCM97001	0
ABS Wetterstation (ABS 700)	E		CUL_TCM97001	0
Prologue Wetterstation	E		CUL_TCM97001	0
Rubicson Wetterstation	E		CUL_TCM97001	0
NC_WS Wetterstation	E		CUL_TCM97001	0
GT-WT-02 Wetterstation	E		CUL_TCM97001	0
AURIOL Wetterstation	E		CUL_TCM97001	0
Mebus Wetterstation	E		CUL_TCM97001	0
Intertechno Funkschalter	E S		IT	3,4,5,17
Conrad RSL Funkschalter	E S	Funktioniert aktuell nicht	SIGNALduino_RSL
Oregon Scientific Wettersensoren	E	Protokoll V2 & V3 implementiert	OREGON	10
Bresser Temp/Hydro Sensor	E		Hideki	12
Hama TS33C	E		Hideki	12
TFA Temp/Hydro Sensor	E		Hideki	12
Lacrosse TX2/TX3 Sensoren	E		CUL_TX	8
TFA 30320902	E		SD_WS07	7
Eurochon eas800z	E		SD_WS07	7
Technoline WS6750/TX70DTH	E		SD_WS07	7
FreeTec Außenmodul NC-7344	E		SD_WS07	7
CTW600	E		SD_WS09	9
WH1080	E		SD_WS09	9
Visivon remote pt4450	E		none	24
Einhel HS 434/6	E		none	21
FA21RF	E		none	13
mumbi m-FS300	E		none	26,27
TFA 30.3200	E		none	33
Livolo	E		none	20
Smartwares SH5-TSO-A	E S		IT	?
X10 Security Devices	E			39
Somfy RTS	E S		SOMFY	43

Hardware

Wie muss der Arduino verkabelt werden?

Es gibt zwei Varianten:

• wird ein Arduino mit einfachen Sende- und Empfangsmodulen verwendet, dann ist die Verkabelung identisch zum FHEMduino
• wird ein CC1101 Transceiver verwendet, ist die Verkabelung identisch zum Selbstbau_CUL.

Ein gutes Empfangsmodul ist z.B. das RXB6 Modul (433.92 Mhz). Der CC1101 erlaubt es, auch geringfügig abweichende Frequenzen zu nutzen (Somfy sendet beispielsweise auf 433.42MHz). Die sehr preiswerten XY-MK-5V Module arbeiten zu unzuverlässig und sind nicht zu empfehlen.

Bauanleitung und Teileliste

Benötigt wird ein Arduino Nano, Uno oder mini. Zu empfehlen ist der Nano. An den Nano, werden Empfänger und Sendeeinheit oder der CC1101 angeschlossen. Durch die geringe Anzahl an Bauteilen lässt sich das System sehr gut auf einer Lochrasterplatine aufbauen und ist somit auch für Anwender, die mit dem Aufbau von Schaltungen weniger bewandert sind, leicht zu realisieren.

Anbei eine Auswahl häufig verwendeter Komponenten. Diese sind alle (z.B. auf Ebay) leicht zu finden:

• Arduino Nano V3.0 ATmega328P 5V 16M
• 433 Mhz Transmitter FS1000A (dieser wird in der Regel mit einem Empfänger XY-MK-5V angeboten, der Empfänger ist aber zu unzuverlässig)
• 433 Mhz Empfänger RXB-6 oder alternativ auch RXB-8
• 433MHz Helix Antenne

Einbinden in FHEM

Die SIGNALduino Module werden über das FHEM update verteilt.

Die in der Entwicklung befindliche Version kann auch geladen werden. Dazu folgende Befehle in FHEM ausführen:

• FHEM aktualisieren: update
• SIGNALduino Modul und Firmware aktualisieren: update all https://raw.githubusercontent.com/RFD-FHEM/RFFHEM/dev-r33/controls_signalduino.txt

Gerade wenn neue Entwicklungen für euch interessant sind, könnt ihr FHEM auch dauerhaft die developer Version aktualisieren lassen: update add https://raw.githubusercontent.com/RFD-FHEM/RFFHEM/dev-r33/controls_signalduino.txt Danach wird FHEM bei dem normalen Update Befehl immer automatisch die aktuelle dev Version laden.

Durch das Update von FHEM wird sichergestellt, dass das Modul mit FHEM arbeitet. Außerdem wird auch die Firmware geladen. Im Log File seht ihr, wo diese hinkopiert wurden: z.B. nach FHEM/firmware/SIGNALduino_nano328.hex

Danach kann das Gerät wie folgt definiert werden (die Spezifikation des USB Anschlusses muss natürlich an die aktuellen Gegebenheiten angepasst werden):

define sduino SIGNALduino /dev/serial/by-id/usb-1a86_USB2.0-Serial-if00-port0@57600

Nach dem Einbinden wird der SIGNALduino, falls er erkannt wird, im Status "Opened" angezeigt.

Flashen des Ardunio mit der SIGNALduino Firmware

Falls avrdude noch nicht vorhanden ist, kann es mit folgendem Befehl installiert werden:

sudo apt-get install avrdude

In FHEM ist der SIGNALduino ja bereits mit dem Status "Open" vorhanden. Jetzt müssen wir FHEM noch mitteilen, welche Hardware wir angeschlossen haben. Über das Attribut hardware lässt sich zwischen den mitgelieferten Firmware-Dateien wechseln. Solltet ihr einen Nano mit cc1101 Transreceiver verwenden, so wählt bitte folgende Hardware attr sduino hardware nanoCC1101 sonst üblicherweise attr sduino hardware nano328

Anschließend kann der flash Befehl abgesetzt werden: set sduino flash Dadurch wird der Arduino mit der gewählten Firmware geflasht. Das Ergebnis wird im Webinterface direkt angezeigt.

Alternativ kann auch der Flash-Befehl mit einem Dateinamen aufgerufen werden. Diese Möglichkeit sollte jedoch nur verwendet werden, wenn die SIGNALduino Firmware selbst compiliert wurde und eine andere Hardware verwendet wird. Der Flash-Befehl wird wie folgt aufgerufen:

set sduino flash FHEM/firmware/SIGNALduino_mega2560.hex

(je nachdem wo und unter welchem Namen die .hex Datei abgelegt wurde)

Daten aus dem Logfile erklärt

Im Logfile ab Verbose 4 tauchen diverse Meldungen auf, deren Bedeutung kurz erläutert wird:

"Unknown Code" bedeutet, dass der SIGNALduino Signaldaten empfangen und diese binär interpretiert hat. Diese Meldung soll uns nun aber mitteilen, dass es dann nicht weiter verarbeitet werden kann, da kein Modul existiert, welches diese Daten jetzt in ihre Bedeutung umwandeln kann.

sduino: Unknown code u1FFFFF0, help me!

Mittlerweile sind über 50 Protokolle für den SIGNALduino definiert. Dadurch kommt es vor, dass sich ein Signal mit mehr als einem Protokoll demodulieren lässt. Meist führt dies dann zu Zusätzlichen "Unknown code"-Einträgen.

Diese Einträge können mit dem Attribut WhitelistID minimiert werden. Geräte, welche ihr empfangen wollt, könnt ihr in die WhitelistID aufnehmen. Die Geräte werden dadurch anhand einer Protokollnummer identifiziert. Diese kann der obigen Tabelle zum Teil entnommen werden. Hilfreich ist es auch, wenn ihr in den verwendeten Geräten im Internal <gerätename>_DMSG nachseht. Diese sind teilweise nach folgendem Schema aufgebaut: W50#FF553335FFBC W50 bedeutet dann Protokoll #50. Ist der Aufbau nicht so, hilft noch ein Blick in den Quellcode.

MS - Nachricht mit Sync Puls: Hierzu ein Beispiel

MS;P0=-108;P1=395;P2=-1033;P3=-547;P4=-19932;P5=-8916;P6=1368;D=151313131312131313131313131313131312121212121313131313131312131212132;CP=1;SP=5;

P0-P6 sind die Signalpegel (Dauer und positiv/negativ). Hinter D= befindet sich die Abfolge der Signale. Die ersten beiden Ziffern 15 in D sind wie folgt zu lesen. Zuerst wurde ein Signal mit 395 Mikrosekunden high (die Zeitdauer ergibt sich aufgrund der Mitteilung "P1=395") und anschließend ein Signal 8916 Mikrosekunden low (die Zeitdauer ergibt sich aufgrund der Mitteilung "P5=-8916") gemessen. CP=1 ist die Referenz auf den Takt des Signales, der Basistakt ist in diesem Fall ~395 Mikrosekunden. SP=5 gibt die Referenz zum Syncpuls an, der das gesamte Signal einleitet. Welche Signalfolge nun eine binäre 1 bzw. 0 bedeutet, wird im SIGNALduino über die integrierte Protokoll Liste realisiert.

MC - Nachricht vom Typ Manchester: Manchesterkodierte Signale können bereits sehr einfach im Arduino in eine Binärform umgewandelt werden. Es wird hier nach IEEE 802.3 umgewandelt. In Manchester Signalen gibt es lange und kurze Pulse. Deren Durchschnittswert wird mit LL (long low), LH (long high), SL (short low) und SH (short high) übermittelt. Zusätzlich, um das Protokoll schneller erkennen zu können, wird die Taktfrequenz mit übermittelt (C=429 Mikrosekunden). Die Daten befinden sich hinter D= und werden in HEX Form übergeben.

MC;LL=-1066;LH=904;SL=-562;SH=385;D=332B4B4D54D5554B552CD2D554B2B5354A;C=429;

MU - Message unsynced: Diese Art von Nachrichten, sind nicht nach Manchester codiert und haben auch keinen erkennbaren Sync / Clock Signalpegel am Start der Nachricht. Bei diesen Nachrichtentypen ist es, im Vergleich zu den anderen, am wahrscheinlichsten, dass das übermittelte Signal unvollständig oder überhaupt kein Signal ist. Wie bei MS sind P0-P6 die Signalpegel und in D= wird die Abfolge der Signalpegel referenziert. CP=2 gibt auch hier die Referenz zum Takt an, allerdings muss dieser nicht korrekt erkannt worden sein.

MU;P0=1372;P1=-580;P2=362;P3=-1047;D=01212321212321212121212121212123212123212321232121212121212321;CP=2;

Mein Gerät wird in FHEM nicht erkannt

1. Prüfen, ob vom Sensor die Signaldaten (verbose >=4) erkannt werden. Sobald ihr die empfangenen Signaldaten im Logfile zuordnen könnt, geht es weiter mit:

2. Eröffnet ein Thema unter github nach folgendem Muster:

Thema : Protokoll für <Das verwendete Gerät>

Inhalt: Eure Hardware z.B. Arduino Nano mit XYZ Empfänger, oder Arduino Nano direkt an Gerät x

Auszug aus dem Logfile, welches zum Gerät gehört.

Alles was ihr sonst noch über das Gerät und die übertragenen Daten wisst.

Alternativ könnt ihr auch im Forum posten. Um einzelne Erweiterungen besser im Überblick zu behalten, eignet sich das github jedoch besser.

Es wird ein Protokoll erkannt, Autocreate legt aber kein device an

Im SIGNALduino sind >30 Protokolle implementiert. Jedoch gibt es nur wenige Module, welche diese Protokolle verarbeiten. Teilweise ist das auch nicht zwingend Notwendig um seine Anforderungen zu erfüllen.

Insbesondere für Schalter bzw. Sensoren die nur zwei Zustände kennen geht es meist ohne Modul und automatisch angelegtem Gerät.

Nehmen wir an, wir haben einen Schalter. Dieser kann einen oder zwei Zustände senden Im FHEM Log tauchen Meldungen ähnlich dieser auf

2015.11.15 15:52:23 4: SIGNALduino_unknown incomming msg: u85#FF8081

Wir können mit Hilfe des Modules DOIF auf diese Nachricht eine Aktion ausführen:

Entweder, wenn wir den Inhalt der Nachricht nur zu teilen wissen, da er sich ändert: define mydoif DOIF ([sduino:&DMSG] =~ "u85#FF8081") (set Lamp on) attr mydoif do always

Oder, wenn wir den Inhalt exakt kennen, dann auch als Vergleichsstring define mydoif DOIF ([sduino:&DMSG] eq "u85#FF8081") (set relais on) attr mydoif do always

Der Teil u85#FF8081 muss individuell angepasst werden. Der Name eures SIGNALduino eventuell auch.

Wie kann ich etwas Senden

Der SIGNALduino kann etwas senden, indem ihm das SIGNAL so übermittelt wird, wie er es moduliert. Genannt "raw senden".

Um in der FHEM Kommandozeile etwas zu senden muss der Befehl wie folgt eingegeben werden:

set sduino sendMsg P3#00111010#R4

Moduliert die Bitfolge 00111010 mittels Protokoll #3 und wiederholt die Nachricht 4x. Die Protokoll Nummer kann aus einer empfangenen Nachricht extrahiert werden. Ebenso die Bits. sduino: extracted data 00111010 (bin) sduino: Found Protocol id 3

Alternativ kann das Signal auch in einer "rohform" angegeben werden. Dies ist manchmal in speziellen Fällen notwendig: set sduino raw SR;;R=3;;P0=4742;;P1=-1554;;P2=286;;P3=-786;;P4=649;;P5=-420;;D=0123234545234545452323232323454523234523454523232345454523232323452345234523452345;;

R=3 bedeutet das Signal wird 3x gesendet. Die Übertragung besteht aus den in D angegeben Pulsen, welche in P0-P5 definiert werden. Die Daten kann man aus einer empfangenen MS oder MU Nachricht extrahieren.

Alternativ kann ab Version 3.2 auch eine vereinfachte Form eingegeben werden.

Es erscheinen viele Logmeldungen für Geräte die ich nicht habe

Es erscheinen viele Meldungen dieser Art:

Fingerprint for MU Protocol id xxxx -> yyy matches, trying to demodulate
sduino: Starting demodulation at Position 1
Fingerprint for MU Protocol id 28 -> IC Ledspot matches, trying to demodulate
sduino: Starting demodulation at Position 1
Fingerprint for MU Protocol id 29 -> HT12e remote matches, trying to demodulate

Viele dieser Logmeldungen können durch Setzen des verbose Levels auf den Wert 3 unterdrückt werden.

Dennoch kommt es gehäuft zu Logmeldungen und auch Events in ähnlicher Form:

SIGNALduino_unknown incomming msg: u85#FF8081

Das Attribut whitelistIDs erlaubt es, anzugeben, welche Protokolle vom FHEM Modul berücksichtigt werden. Für Protokolle, die nicht berücksichtigt werden, gibt es weder Logeinträge noch Events. Diese werden im Programmablauf nicht berücksichtigt. Das spart zum einen Ressourcen und trägt auch zur Übersichtlichkeit bei. Die Angabe erfolgt durch Komma getrennt: z.B.:

1,2,5,10

Fehlerbehandlung und Firmware

Der SIGNALduino kann mit folgendem Befehl auf Werkseinstellungen zurückgesetzt werden:

get raw e

als Antwort kommt dann "ccFactoryReset done". Ob ein solcher Reset nötig ist, erkennt man an der Antwort auf den Befehl "get config", auf den dann die Meldung "config: MS=1;MU=1;MC=1" folgen sollte.

In der Firmware sind die folgenden Befehle eingebaut

C<reg>

<reg> is a (two digit) hex number: return the value of the cc1101 register. <reg>=99 dumps the first 48 registers. Example: C35 -> C35 = 0D

e

EEPROM / factory reset. resets all eeprom values without reboot

r<AA>

Read eeprom (da das "R" beim SIGNALDuino bereits mit freeram belegt ist, habe ich das "r" verwendet)

r<AA>n

Read 16 byte from eeprom (z.B. r00n)

W<AA>

Write eeprom (schreibt einen Wert ins EEPROM und ins CC1101 Register. Die eeprom Adresse hat einen Offset von 2. z.B W041D schreibt 1D ins Register 2)

Die Sendeleistung lässt sich mit

get sduino ccreg 3E

prüfen, wobei die Rückmeldung wie folgt zu lesen ist:

 "-10_dBm"  => '34',
 "-5_dBm"   => '68',
 "0_dBm"    => '60',
 "5_dBm"    => '84',
 "7_dBm"    => 'C8',
 "10_dBm"   => 'C0' 

Dabei wird die Sendeleistung dauerhaft mit dem Befehl

set sduino cc1101_patable value

hochgeschaltet (value durch den Wert ersetzen).

Weitere Firmware-Befehle sind im Thread-Beitrag [1] zu finden.

Foren Links

• Forenthread - Ankündigung
• SIGNALDuino Empfänger Firm- und Hardware
• Signalduino Entwicklung Version 3.3.1
• Beschreibung zu diversen Empfängern und Verbesserung der Empfangsleistung
• SIGNALduino in die Arduino Entwicklungsumgebung einbinden
• Somfy via SIGNALduino