3.7 Rozhraní ZigBee

Tato funkcionalita je dostupná pouze pro verzi 2N^® SmartCom PRO vybavenou ZigBee rozhraním. Parametry ZigBee rozhraní se mohou lišit podle osazeného modulu (např. rádiová frekvence). V konfiguraci je možné definovat až 16 koncových zařízení, která tvoří jednu síť a komunikují s 2N^® SmartCom PRO, který v této síti tvoří koordinátor. Komunikační technologie ZigBee popsaná standardem IEEE 802.15.4 – ZigBee patří do skupiny bezdrátových sítí PAN (Personal Area Networks). Do této skupiny sítí patří i velmi rozšířený IEEE 802.15.1 – Bluetooth, jež nalézá hlavní uplatnění převážně ve spotřební elektronice. Existuje však celá škála průmyslových aplikací, pro které Bluetooth není vhodný. Z tohoto důvodu byla založena ZigBee jako nový bezdrátový komunikační standard vhodný i pro účely průmyslové automatizace. V současné době se na vývoji a rozvoji tohoto standardu podílí více než šedesát firem, mezi nimi jsou i přední světové firmy z oboru automatizace. ZigBee je navržen jako jednoduchá a flexibilní technologie pro tvorbu i rozsáhlejších bezdrátových sítí, u nichž není požadován přenos velkého objemu dat. K jejím hlavním přednostem patří spolehlivost, jednoduchá a nenáročná implementace, velmi nízká spotřeba energie a v neposlední řadě též příznivá cena. Díky použití multiskokového ad-hoc směrování umožňuje komunikaci i na větší vzdálenosti bez přímé radiové viditelnosti jednotlivých zařízení. Primární určení směřuje do aplikací v průmyslu a senzorových sítích. Pracuje v bezlicenčních pásmech (generální povolení) na 2,4 GHz. Přenosová rychlost činí 20, 40, 250 kbit/s. Díky těmto vlastnostem nalezne uplatnění v celé škále aplikací. Pro naše účely si popíšeme její využití v implementovaných funkcích. Seznam všech parametrů včetně jejich vysvětlení naleznete níže v této kapitole.

V současné době se 2N^® SmartCom PRO chová jako Master, tedy hlavní koordinátor sítě a ostatní zařízení se k němu připojují. V zařízení je implementováno takové množství clusterů, které v současnosti umožní ovládání klimatizačních jednotek, ZigBee klávesnic, zásuvek, vlhkoměrů ale i všech měřičů obecně, pouličního osvětlení a mnoha dalších zařízení. 

Nyní si v krátkosti popíšeme vlastnosti protokolu ZigBee. Každé zařízení je identifikováno svou IEEE adresou. V každém zařízení jsou potom definovány takzvané endpointy. Dále jen EP. Těchto EP může být více. V každém EP jsou potom definovány clustery jednotlivých funkcí. Přičemž v každém EP se může daný cluster vyskytovat pouze jednou. Vysvětlíme si to na jednoduchém příkladu. Mějme zařízení, které dokáže měřit teplotu a má v sobě implementována 3 relé, která spínají další zařízení. V takovém případě bude mít zařízení 3 EP, v každém z nich bude cluster ONOFF a v jednom z nich bude ještě cluster DEVTEMP. V tabulce zařízení by jeho záznam (velmi zjednodušeně) vypadal následovně:

^SCZB: ID: 6, STATE: ONLINE, IEEE_ADDR: 00:12:4B:00:04:26:35:C1, SIG: 43%, UPDATED: 307332129283893

EP2: ONOFF: 0, DEVTEMP: 25,00, 

EP3: ONOFF: 1,

EP4: ONOFF: 0,

2N^® SmartCom PRO vytváří bezdrátovou síť PAN, do které se zařízení přihlašují. Jednotlivé měřiče se ukládají do tabulky, ve které je možné mít větší množství nezávislých měřičů. Jejich počet je dán verzí firmwaru. Obecně lze provozovat na zařízení. Můžete se tak setkat s verzemi s 10 ale i 32 zařízeními. Záleží na konkrétním zákaznickém řešení. Prvním krokem je nastavit správně bezdrátovou síť. Proto se první sada příkazů týká nastavení této sítě a přidání nových zařízení. V další části budou potom stručně popsány jednotlivé clustery a funkce, kterých se týkají. Detailní popis naleznete ve specifikacích na stránkách ZigBee aliance. Nyní si popíšeme význam jednotlivých AT příkazů konfigurace PAN.

Nastavení sítě

AT^SCZB="ADD",<16 HEX>[,<dev_id>]

• Přidá zařízení do tabulky. „<16 HEX>" jedná se o šestnáctiznakovou IEEE adresu. Tyto parametry Vám sdělí výrobce měřiče.
  • <dev_id> – nepovinný parametr udává číslo pozice v tabulce měřičů. Pokud se nepoužije, nové zařízení se přidá do tabulky na první volné pozici. 

T^SCZB="ADD",00124B00042635C1,6

AT^SCZB?

• Vyčte tabulku měřičů. Odpověď může vypadat následovně:

AT^SCZB?<br>
^SCZB: ID: 1, STATE: CONFIGURED, IEEE_ADDR: 00:12:4B:00:05:18:E7:42, SIG: 0%, CAP: UNKNOWN<br>
^SCZB: ID: 2, STATE: CONFIGURED, IEEE_ADDR: 00:12:4B:00:04:26:35:C1, SIG: 0%, CAP: UNKNOWN<br>
^SCZB: ID: 3, STATE: SLOT_FREE, IEEE_ADDR: 00:00:00:00:00:00:00:00, SIG: 0%, CAP: UNKNOWN<br>
^SCZB: ID: 4, STATE: SLOT_FREE, IEEE_ADDR: 00:00:00:00:00:00:00:00, SIG: 0%, CAP: UNKNOWN<br>
^SCZB: ID: 5, STATE: SLOT_FREE, IEEE_ADDR: 00:00:00:00:00:00:00:00, SIG: 0%, CAP: UNKNOWN<br>
^SCZB: ID: 6, STATE: CONFIGURED, IEEE_ADDR: 00:12:4B:00:04:26:35:C1, SIG: 0%, CAP: UNKNOWN<br>
^SCZB: ID: 7, STATE: SLOT_FREE, IEEE_ADDR: 00:00:00:00:00:00:00:00, SIG: 0%, CAP: UNKNOWN<br>
^SCZB: ID: 8, STATE: SLOT_FREE, IEEE_ADDR: 00:00:00:00:00:00:00:00, SIG: 0%, CAP: UNKNOWN<br>
^SCZB: ID: 9, STATE: SLOT_FREE, IEEE_ADDR: 00:00:00:00:00:00:00:00, SIG: 0%, CAP: UNKNOWN<br>
^SCZB: ID: 10, STATE: SLOT_FREE, IEEE_ADDR: 00:00:00:00:00:00:00:00, SIG: 0%, CAP: UNKNOWN<br>
OK

AT^SCZB="DEL",<dev_id>

• Příkaz odebere zvolené zařízení z tabulky. Možnost nastavení parametru je dle počtu záznamů v tabulce. Maže vždy jen jeden záznam.

AT^SCZB="CLEAR"

• Příkaz smaže všechna zařízení z tabulky. 

AT^SCZB="PANID"[<4 HEX>]

• Příkaz nastaví identifikátor sítě na hodnotu zadanou v parametru. 
  • <4 HEX> – udává název nové sítě. Možnost nastavení jsou 4 hexadecimální znaky (0–F).

AT^SCZB="PANID_READ"

• Vyčte aktuální hodnotu parametru PANID. 

AT^SCZB="CHANNEL"[<8 HEX>]

Příkaz nastaví používaný kanál na hodnotu zadanou v parametru. 

• <8 HEX> – udává název nové sítě. Možnost nastavení jsou je 8 hexadecimálních znaků (0–F). Zadávají se hodnoty posledních 8 pozic bez 0x.
• Jedná se o bitovou masku jednotlivých kanálů. Defaultní hodnota je 0x00000800–channel 11.

• V případě, že se nepovinný parametr nezadá, příkaz pouze vyčte aktuální nastavenou hodnotu. Nevrací masku, ale již string se zvoleným číslem kanálu

AT^SCZB="CHANNEL_READ"

AT^SCZB="PRECFGKEY"[<32 HEX>]

AT^SCZB="PRECFGKEY_ENABLE"[<0-1>]

AT^SCZB="TCLK"[<32 HEX>]

AT^SCZB="IEEE_ADDR"

AT^SCZB="MODULE_TYPE"

AT^SCZB="RESTART"

AT^SCZB="POLL",<dev_id>

AT^SCZB="POLL_TIME",<time>

AT^SCZB="PERMIT_JOIN",<dev_id>,<time>

AT^SCZB="PERMIT_JOIN_ALL",<time>

Popis jednotlivých příkazů funkcí

V každém příkazu je nutné uvést dev_id zařízení, kterému chcete příkaz odeslat. Dalším důležitým parametrem je end_point (EP), kterým v daném zařízení identifikujete příslušný cluster. Default EP je vždy 2, ale může teoreticky nabývat jakékoliv hodnoty. Nejčastěji se vyskytují ale 2, 3 a 4. Tyto dva parametry jsou nezbytnou součástí všech následujících příkazů, a tak jejich význam v každém příkazu popisovat nebudeme.

Na každý odeslaný příkaz dostanete odpověď. Ta může nabývat následujících 4 stavů:

1. <DATA> <OK> – parametr data, zobrazí popis nastavených nebo změřených hodnot a příkaz se ukončí sekvencí OK. Vše proběhlo v pořádku.
2. <ERROR> – byl odeslán neplatný parametr nebo při zpracování došlo k chybě.
3. <TIMEOUT> – příkaz byl odeslán do zařízení, ale to neodpovědělo v nastavené době.
4. <ZCLERROR:[code]> – došlo k chybě v ZigBee protokolu. Je zobrazen číselný chybový kód, jehož význam je možné nalézt v ZigBee datasheetu. 

AT^SCZB="ANLGVAL",<dev_id>,<EP>

• Vyčte hodnotu analogového vstupu v zařízení na zvoleném end_pointu.

AT^SCZB="BASIC",<dev_id>,<EP>

• Vyčte všechny hodnoty uvedené v BASIC clusteru.
  • Jeho součástí mohou být například následující informace: (BASIC_ZCL_VER, BASIC_APP_VER, BASIC_STACK_VER, BASIC_HW_VER, BASIC_MAN_NAME, BASIC_MODEL_ID, BASIC_PWR_SRC, BASIC_LOC_DESC, ONOFF, POWCFG_MAINS_VOLTAGE, POWCFG_BATTERY_VOLTAGE)

AT^SCZB="DEVTEMP",<dev_id>,<EP>

• Vyčte aktuální teplotu zařízení.

AT^SCZB="FAN",<dev_id>,<EP>

• Vrátí aktuální stav větráku.

AT^SCZB="FAN_MODE",<dev_id>,<EP>,<hodnota>

• Nastaví mód větráku na nastavenou hodnotu.

AT^SCZB="HMDT",<dev_id>,<EP>

• Vrátí hodnotu vlhkosti v % s přesností na 2 desetinná místa. 

AT^SCZB="LC",<dev_id>,<EP>

• Vrátí úroveň Level Control parametru (pozice aerodynamického usměrňovače toku vzduchu, "klapky").

AT^SCZB="LC_MOVE_TO_LEVEL",<dev_id>,<EP>,<úroveň>[,<transition_time>]

• Nastavuje se úroveň parametru Level Control (pozici klapky). Nepovinný je parametr čas, během kterého se do této pozice má nastavit. Čas se zadává v desetinách sekundy. Pokud se časovač nenastaví, provede se změna okamžitě.

AT^SCZB="METER",<dev_id>,<EP>

• Vypíše okamžité hodnoty spotřeby. Výstupem jsou dvě čísla, kdy první udává okamžitý výkon a druhé sumu, tedy celkový odebraný výkon (parametr je upraven pro potřeby elektrických měřičů, a proto zobrazuje jednotky [W, Wh]. Obecně lze ale použít jakýkoliv měřič a hodnoty pak můžou udávat například energii [J] nebo průtok [m3/h]).

AT^SCZB="MSTVAL",<dev_id>,<EP>

• Vyčte hodnotu takzvaného Multi State Value. Nejčastěji se využívá pro chybové kódy.

AT^SCZB="ONOFF",<dev_id>,<EP>

• Vrátí hodnotu 1/0 v závislosti na okamžitém nastavení.

AT^SCZB="ONOFF_SET",<dev_id>,<EP>,<stav>

• Nastaví spínač na hodnotu uvedenou v parametru stav. Možnost nastavení je 1 – zapnuto, 0 – vypnuto.

AT^SCZB="TEMP",<dev_id>,<EP>

• Vrátí hodnotu teploty ve ° C s přesností na dvě desetinná místa. 

AT^SCZB="THERM",<dev_id>,<EP>

• Vyčte a zobrazí nastavený mód termostatu.

AT^SCZB="THERM_MODE",<dev_id>,<EP>,<hodnota>

• Nastaví mód termostatu dle nastavené hodnoty. Jde o 2 hexadecimální znaky, dle následující tabulky.

AT^SCZB="THERM_TEMP_HEAT",<dev_id>,<EP>,<hodnota>

• Nastaví teplotu, na kterou se má ohřívat. Zadává se ve ° C s přesností na dvě desetinná místa.

AT^SCZB="THERM_TEMP_COOL",<dev_id>,<EP>,<hodnota>

• Nastaví teplotu, na kterou se má chladit. Zadává se ve ° C s přesností na dvě desetinná místa.
  

AT^SCZB="TIME",<dev_id>,<EP>

• Vrátí aktuální nastavenou hodnotu času a status času.

AT^SCZB="TIME_SET",<dev_id>,<EP>,<utc_time>

AT^SCZB="GROUP_ADD",<dev_id>,<EP>,<group_id>[,<group_name>]

AT^SCZB="GROUP_MEMBERSHIP",<dev_id>,<EP>,<group_id>

AT^SCZB="GROUP_REMOVE",<dev_id>,<EP>,<group_id>

AT^SCZB="GROUP_REMOVE_ALL",<dev_id>,<EP>

AT^SCZB="SCENE_RECALL_ALL",<group_id>,<scene_id>