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.
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 *)¶m, 0, sizeof(tstrWifiInitParam)); // Initialize Wi-Fi driver with data and status callbacks. param.pfAppWifiCb = wifi_cb; ret = m2m_wifi_init(¶m); 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.
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.
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 *)¶m, 0, sizeof(tstrWifiInitParam)); // Initialize Wi-Fi driver with data and status callbacks. param.pfAppWifiCb = wifi_cb; ret = m2m_wifi_init(¶m); 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
ссылка на оригинал статьи https://habrahabr.ru/post/276007/
Добавить комментарий