Nordic nRF52840 で使える無線通信は Bluetoothだけではなく、
- Zigbee
- Thread
- ANT
- NFC
- Nordic独自プロトコル
が使える。この中の Zigbee を使ってみた。
Nordic の対応
Nordic はいろんなチップにおいて Zigbee 使えるお！ としているが、現在(2020/02/14) まともに使えるのは nRF52840 のみのようだ。
nRF52840は、Zigbeeの認証を取得している。
「Nordic SemiconductorのマルチプロトコルSoC nRF52840および 開発キットがZigbee準拠プラットフォームとしての認証を取得」
https://www.nordicsemi.com/News/2018/09/nRF52840-SoC-and-supporting-dev-kit-certified-as-a-Zigbee-Compliant-platform?lang=ja-JP
nRF52832 対応していないらしい
https://devzone.nordicsemi.com/f/nordic-q-a/37602/zigbee-thread-support-for-nrf52832
nRF52811 対応していないらしい
https://devzone.nordicsemi.com/f/nordic-q-a/55285/52811-zigbee-support/228590#228590
nRF52833 SDKでは対応しているぽいが、Zigbee準拠認証はまだ得られていないらしい
nRF52833 Zigbee compliant platform with the ZBOSS stack and the nRF52840 (and soon nRF52833)
使い方
SDK ダウンロード
Bluetooth用のSDKとは異なるSDKが必要らしい
nRF5 SDK for Thread and Zigbee
https://www.nordicsemi.com/Software-and-Tools/Software/nRF5-SDK-for-Thread-and-Zigbee
から、nRF5_SDK_for_Thread_and_Zigbee_v4.0.0_dc7186b.zip をダウンロードして解凍。
このSDK用のドキュメントはこちら
https://infocenter.nordicsemi.com/index.jsp?topic=%2Fstruct_sdk%2Fstruct%2Fsdk_thread_zigbee_latest.html
サンプルプログラム
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
スマート照明を実験
今回、light_bulbを試してみる。
環境
- 開発ボード アオノドン2019(Raytac MDBT50Q / Nordic nRF52840 搭載)
- IDE Segger Enbedid Studio
- 開発PC Ubuntu 18.04LTS
- Zigbee コーディネーター Amazon Echo Plus
zigbee_light_bulb
このプログラムは照明のエンドデバイスとして動作する。
- pca10056 (nF52840ボード)
- pca10059 (nRF52840ドングル)
- pca10100 (nRF52833ボード)
用のものが用意されている。
アオノドン2019 はI/O構成が pca10056 に準拠しているので
(SDKディレクトリ)/zigbee/light_control/light_bulb/pca10056/blank/ses/zigbee_light_bulb_pca10056.emProject
を開く。
pca10056のI/Oは、以下のように使用されている。
| 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LED3 | GPIO0.15 | Zigbee ネットワーク接続中：点灯 |
| BULB_LED | BSP_BOARD_LED_3 | オンボードLED4 | GPIO0.16 | 調光照明として機能 |
| WS2812_LED_CHAIN | 外部にWS2812LEDストリップを接続 | GPIO1.07 | 調光照明として機能 |
アオノドン2019のI/Oに合わせて以下のように設定します。
| 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 |
| BULB_LED | BSP_BOARD_LED_0 | オンボードLED赤 | GPIO0.13 | 調光照明として機能 |
| WS2812_LED_CHAIN | 外部にWS2812LEDストリップを接続 | GPIO1.07 | 調光照明として機能 |
LED論理の変更
アオノドン2019はオンボードLED3つで4番目は搭載されていないのでBULB_LEDの割当を変更する。
また、pca10056のオンボードLEDは負論理なので、点灯するためには該当GPIOをLowにしなければならない。それに対しアオノドンのオンボードLEDは正論理。Highで点灯。それに伴い以下のように変更する。
BULB_LEDの割当変更
#define BULB_LED BSP_BOARD_LED_3 /**< LED immitaing dimmable light bulb. */
↓変更
#define BULB_LED BSP_BOARD_LED_1 /**< LED immitaing dimmable light bulb. */
ZIGBEEネットワークに接続状態の表示LEDを負論理から正論理へ変更
void zboss_signal_handler(zb_bufid_t bufid)
{
/* Update network status LED */
zigbee_led_status_update(bufid, ZIGBEE_NETWORK_STATE_LED);
/* No application-specific behavior is required. Call default signal handler. */
ZB_ERROR_CHECK(zigbee_default_signal_handler(bufid));
zb_buf_free(bufid);
}
↓変更
void zboss_signal_handler(zb_bufid_t bufid)
{
/* Update network status LED */
uint32_t led_idx = ZIGBEE_NETWORK_STATE_LED ;
zb_zdo_app_signal_hdr_t * p_sg_p = NULL;
zb_zdo_app_signal_type_t sig = zb_get_app_signal(bufid, &p_sg_p);
zb_ret_t status = ZB_GET_APP_SIGNAL_STATUS(bufid);
switch (sig)
{
case ZB_BDB_SIGNAL_DEVICE_REBOOT:
/* fall-through */
case ZB_BDB_SIGNAL_STEERING:
if (status == RET_OK)
{
bsp_board_led_off(led_idx);
}
else
{
bsp_board_led_on(led_idx);
}
break;
case ZB_ZDO_SIGNAL_LEAVE:
/* Update network status LED */
bsp_board_led_on(led_idx);
break;
default:
break;
}
/* No application-specific behavior is required. Call default signal handler. */
ZB_ERROR_CHECK(zigbee_default_signal_handler(bufid));
zb_buf_free(bufid);
}
BULB_LEDを負論理から正論理へ変更
static void light_bulb_onboard_set_brightness(zb_uint8_t brightness_level)
{
app_pwm_duty_t app_pwm_duty;
/* Scale level value: APP_PWM uses 0-100 scale, but Zigbee level control cluster uses values from 0 up to 255. */
app_pwm_duty = ( brightness_level * 100U) / 255U;
↓
static void light_bulb_onboard_set_brightness(zb_uint8_t brightness_level)
{
app_pwm_duty_t app_pwm_duty;
/* Scale level value: APP_PWM uses 0-100 scale, but Zigbee level control cluster uses values from 0 up to 255. */
app_pwm_duty = ( (255 - brightness_level) * 100U) / 255U;
WS2812の接続先の変更
アオノドン2019では GPIO1.07は外部に引き出されていないため、GPIO0.27に変更。
#if (APP_BULB_USE_WS2812_LED_CHAIN)
#define LED_CHAIN_DOUT_PIN NRF_GPIO_PIN_MAP(1,7) /**< GPIO pin used as DOUT (to be connected to DIN pin of the first ws2812 led in chain) */
#endif
↓変更
#if (APP_BULB_USE_WS2812_LED_CHAIN)
#define LED_CHAIN_DOUT_PIN NRF_GPIO_PIN_MAP(0,27) /**< GPIO pin used as DOUT (to be connected to DIN pin of the first ws2812 led in chain) */
#endif
Amazon Echo に接続できるようにする
https://devzone.nordicsemi.com/f/nordic-q-a/40612/zigbee-interoperability
を参考に、
/* Set static long IEEE address. */
zb_set_network_router_role(IEEE_CHANNEL_MASK);
zb_set_max_children(MAX_CHILDREN);
zigbee_erase_persistent_storage(ERASE_PERSISTENT_CONFIG);
zb_set_keepalive_timeout(ZB_MILLISECONDS_TO_BEACON_INTERVAL(3000));
↓変更
/* Set static long IEEE address. */
zb_set_network_router_role(ZB_TRANSCEIVER_ALL_CHANNELS_MASK);
zb_set_max_children(MAX_CHILDREN);
zigbee_erase_persistent_storage(ERASE_PERSISTENT_CONFIG);
zb_set_keepalive_timeout(ZB_MILLISECONDS_TO_BEACON_INTERVAL(3000));
動かします。
Amazon Echoに登録
あっさりと認識しました。
WS2812の動作
EchoからWS2812のON/OFFがコントロールできます。しかしながらWS2812の動作が結構不安定です。
には、
The Thread and Zigbee SDK has an “experimental” example for WS8212 led strips that uses the PWM peripheral. It’s nothing like FastLED but is at least a place to start.
とあります。それでかな。
オンボードLEDの調光
WS2812は調子が悪いですが、オンボードLEDのON/OFF/調光は問題なく動作しました。
(写真はZIGBEEネットワークに接続状態の表示LEDを負論理から正論理へ変更してない時のもののため、ZIGBEEネットワークに接続しているけれども青LEDが点灯していません)