前回の「Nordic nRF52840 で Zigbee」
https://qiita.com/nanbuwks/items/a2a357a8ac4db808f19d
では、照明のエンドデバイスを作り、Zigbee コーディネーターとして Amazon Echo Plus を用いて遊びました。

今回は Amazon Echo Plus を使わず、3台の nRF52840 デバイスで

Zigbee コーディネーター
照明エンドデバイス
スイッチエンドデバイス

を構成し、実験します。

環境

開発ボードアオノドン2019(Raytac MDBT50Q / Nordic nRF52840 搭載) Zigbee エンドデバイスとして使用
開発ボード MDBT50Q-DB (Raytac MDBT50Q / Nordic nRF52840 搭載) Zigbee コーディネーターとして使用
IDE Segger Enbedid Studio
開発PC Ubuntu 18.04LTS
SDK nRF5_SDK_for_Thread_and_Zigbee_v4.0.0_dc7186b

プログラム

examplesのzigbeeディレクトリ中に以下がある

├── app_utils
│ └── ws2812
├── experimental
│ ├── cli
│ ├── light_control
│ ├── multi_sensor
│ └── multi_sensor_freertos
├── light_control
│ ├── light_bulb
│ ├── light_coordinator
│ └── light_switch
└── ota
├── bootloader
├── client
└── experimental_server

このうち、以下を使用。

├── light_control
│ ├── light_bulb エンドデバイス・アオノドン2019で実行
│ ├── light_coordinator コーディネーター・MDBT50QDBで実行
│ └── light_switch エンドデバイス・アオノドン2019Fullで実行

照明エンドデバイス

アオノドン2019を使って実装します。
先の記事の通り、プログラムの変更を行って以下のように割当をします。今回はWS2812は接続しません。

プログラム上のシンボル	ボード定義	ボード上の機能	GPIO割当	機能
ZIGBEE_NETWORK_STATE_LED	BSP_BOARD_LED_2	オンボードLED青	GPIO0.15	Zigbee ネットワーク接続中：点灯
BULB_LED	BSP_BOARD_LED_0	オンボードLED赤	GPIO0.13	調光照明として機能

コーディネーター

MDBT50Q DB を使います。プログラムの変更はなしで、IOは以下のように割り当てられています。

プログラム上のシンボル	ボード定義	ボード上の機能	GPIO割当	機能
ZIGBEE_NETWORK_STATE_LED	BSP_BOARD_LED_2	D3(オンボードLED青)	GPIO0.15	Zigbee ネットワーク接続中：点灯
ZIGBEE_NETWORK_REOPEN_BUTTON	BSP_BOARD_BUTTON_0	SW1	GPIO0.11	Used to reopen the network.

スイッチエンドデバイス

アオノドン2019を使って実装します。こちらもプログラムの変更は無しで進めます。

LED、ボタンの定義はこのようになっています。

プログラム上のシンボル	ボード定義	ボード上の機能	GPIO割当	機能
ZIGBEE_NETWORK_STATE_LED	BSP_BOARD_LED_2	オンボードLED青	GPIO0.15	Zigbee ネットワーク接続中：点灯（アオノドン2019では消灯）
BULB_FOUND_LED	BSP_BOARD_LED_3	実装なし	GPIO0.16	制御するライトを見つけたら点灯（アオノドン2019では消灯）
LIGHT_SWITCH_BUTTON_ON	BSP_BOARD_BUTTON_0 / Button 1	黒ボタン	GPIO0.11	Button ID used to switch on the light bulb.
LIGHT_SWITCH_BUTTON_OFF	BSP_BOARD_BUTTON_1 / Button 2	12SW2ポート(右列ポート8)	GPIO0.12	Button ID used to switch off the light bulb.
SLEEPY_ON_BUTTON	BSP_BOARD_BUTTON_2 / Button 3	24SW3ポート(右列ポート9)	GPIO0.24	Button ID used to determine if we need the sleepy device behaviour (pressed means yes).

このうち、アオノドン2019 は Button2 ( プログラム上では BSP_BOARD_BUTTON_1 ) および Button3 ( プログラム上では BSP_BOARD_BUTTON_2 )に相当するものが実装されておらず、代わりに 12SW2 および 24SW3 と表記したパッドに直接GNDを接触して試してみます。
また、LEDは逆相ですがこのまま進めます。

ロギング用UARTの設定

今回のプログラムでは、ログがUARTポートから出力されるようになっています。
3つのプログラム共、sdk_config.h では以下のように設定されています。


// <o> NRF_LOG_BACKEND_UART_BAUDRATE  - Default Baudrate
 
// <323584=> 1200 baud 
// <643072=> 2400 baud 
// <1290240=> 4800 baud 
// <2576384=> 9600 baud 
// <3862528=> 14400 baud 
// <5152768=> 19200 baud 
// <7716864=> 28800 baud 
// <10289152=> 38400 baud 
// <15400960=> 57600 baud 
// <20615168=> 76800 baud 
// <30801920=> 115200 baud 
// <61865984=> 230400 baud 
// <67108864=> 250000 baud 
// <121634816=> 460800 baud 
// <251658240=> 921600 baud 
// <268435456=> 1000000 baud 

# ifndef NRF_LOG_BACKEND_UART_BAUDRATE
# define NRF_LOG_BACKEND_UART_BAUDRATE 268435456
# endif

となっていて、 1000000 bps に設定されている。

今回写真のように3台を同時にモニターしながら動作させた。
UARTの接続先としてCP2102 USBシリアルモジュールを使ったのだが速度が追いつかなくて文字化けした。フロー制御無しの設定なので、普通はこういうときにはフロー制御を施す。しかし通信のタイミングに影響が出る恐れを考慮し、ボーレートを下げることで対処した。
なお、写真ではCRS/RTS線を接続しているがこの信号は今回は使用しない。


# define NRF_LOG_BACKEND_UART_BAUDRATE 121634816

として、460800 bpsとした。
PC上での受信は以下のようにしてモニター。

 
picocom -b 460800  /dev/ttyUSB1

実行

照明エンドデバイス


<info> app: Set level value: 255
<info> app: Production configuration is not present or invalid (status: -1)
<info> app: Zigbee stack initialized
<info> app: Joined network successfully on reboot signal (Extended PAN ID: f4ce36264cca3f94, PAN ID: 0x2EAB)

スイッチエンドデバイス

<info> app: Production configuration is not present or invalid (status: -1)


<info> app: Zigbee stack initialized


<info> app: Joined network successfully (Extended PAN ID: f4ce36264cca3f94, PAN ID: 0x2EAB)


<info> app: Found bulb addr: 58215 ep: 10

コーディネーター
スイッチエンドデバイスが登録された時点で以下のように出る。


<info> app: Device update received (short: 0x0428, long: f4ce365035f26ad5, status: 0)
<info> app: Device authorization event received (short: 0x0428, long: f4ce365035f26ad5, authorization type: 1, authorization status: 2)
<info> app: New device commissioned or rejoined (short: 0x0428)
<info> app: Joining period extended.

スイッチエンドデバイスとして、Button 2 の代わりにアオノドンの 12SW2 パッド(GPIO0.12)をGNDにショートすると、OFF信号が送信されます。

以下はスイッチエンドデバイスのログ。


<info> app: Send ON/OFF command: 0

写真は操作を受けて赤LEDが消灯した状態。

スイッチエンドデバイスの Button 1 としてアオノドンの黒ボタンを押すと、ON信号が送信されて、照明エンドデバイスのLED(赤)が点灯します。


<info> app: Send ON/OFF command: 1