Sbc2ha

Single Board Computer 2 Home Assistant

Spis treści

• Wprowadzenie
• Funkcje
• Tryby działania
• Instalacja
• Wkład
• FAQ
• Zrzuty ekranu
• Wideo
• Demo panelu

Wstęp

Sbc2ha to wszechstronne i kompleksowe rozwiązanie zaprojektowane z myślą o szerokiej gamie użytkowników i aplikacji, służące do kontrolowania i zarządzania sensorami i aktuatorami podłączonymi fizycznie do komputerów (SBC).

System może działać na całej gamie SBC: Raspberry Pi, Odroid, BeagleBone, Orange Pi, wiecej

System przeznaczony jest dla następujących grup użytkowników:

• Właściciele BoneIo Black: System zapewnia im potężną platformę do kontrolowania i zarządzania operacjami wejścia/wyjścia urządzenia.

• Użytkownicy Home Assistant zainstalowani na Raspberry Pi: Dla tych użytkowników system działa jako dodatek do Home Assistant, umożliwiający pełne wykorzystanie możliwości sprzętowych Pi, w tym GPIO, PWM, UART i SPI.

• Użytkownicy innych komputerów jednopłytkowych: Użytkownicy ci mogą wykorzystać system do wykorzystania wspomnianego sprzętu powyżej, pod warunkiem,że ich SBC mogą uruchamiać Javę. Dla tych, których SBC nie mogą uruchamiać Java, system zapewnia wsparcie poprzez dostępne protokoły, takie jak firmata, szeregowy i voodoSpark, a sbc2ha pełni rolę ich kontrolera.

Funkcje

Sbc2ha zostało początkowo opracowane jako port oryginalnego oprogramowania BoneIo Black, które zostało napisane w języku Python i było dostępne wyłącznie dla platformy BeagleBone.
Obecny system jest jednak napisany w mocno typowanym języku programowania JAVA — dzięki temu może być przenoszony pomiędzy różnymi platformami (SBC).
Oprogramowanie opiera się na świetnej bibliotece diozero, zawiera również małe wstawki w języku C (JNI) do komunikacji z systemem Linux.
Z biegiem czasu oprogramowanie znacznie ewoluowało, rozwiązując i korygując mniej udane wybory dokonane przez twórców oryginalnego oprogramowania.
Obecnie oferuje ono wsparcie dla większej liczby czujników i elementów wykonawczych, dzięki wykorzystaniu biblioteki diozero i standaryzacji obsługi urządzeń.

System może pochwalić się szeroką gamą funkcjonalności, w tym:

• Obsługa różnych czujników i urządzeń wykonawczych: System obsługuje szeroką gamę czujników i urządzeń wykonawczych, w tym czujniki analogowe (napięcia, rezystancji, termometry NTC), urządzenia 1-Wire (termometr DS18B20), urządzenia I2C/SPI (ekspander wejść/wyjść Mcp23017, 16-kanałowe wyjście PWM PCA9685), urządzenia Modbus i termometry cyfrowe (LM75).

• Interfejs sieciowy: System jest wyposażony w łatwy w obsłudze interfejs sieciowy, który umożliwia interakcję z systemem i sterowanie urządzeniami. Interfejs sieciowy zapewnia graficzny interfejs użytkownika do zarządzania konfiguracją systemu, przeglądania dzienników urządzeń na żywo, kontrolowania i monitorowania urządzeń oraz zarządzania systemem.

• Łatwa integracja dodatkowego sprzętu: Jeśli obsługa sprzętowa tych komponentów została już napisana w diozero, można je łatwo zintegrować z systemem. Ta funkcja znacznie zwiększa wszechstronność systemu i możliwości adaptacji, czyniąc z niego potężne narzędzie do szerokiego zakresu zastosowań.

• Tryb autonomiczny: W trybie autonomicznym system umożliwia bezpośrednie sterowanie podłączonymi urządzeniami na podstawie różnych zdarzeń i odczytów. Jest to najbardziej podstawowy tryb pracy dla wieloplatformowego systemu kontroli wejść/wyjść urządzeń.

• Integracja MQTT: System może nasłuchiwać tematów MQTT i wykonywać działania w oparciu o otrzymywane wiadomości. Może również publikować wiadomości do tematów MQTT, gdy wystąpią zdarzenia lub zmienią się odczyty czujników.

• Integracja z Home Assistant: W trybie Home Assistant system płynnie integruje się z Home Assistant, popularną platformą automatyki domowej typu open source. Pozwala to na sterowanie i monitorowanie tych urządzeń bezpośrednio z pulpitu Home Assistant wraz z innymi inteligentnymi urządzeniami w domu.

Tryby działania

Sbc2ha może działać w trzech różnych trybach:

1. Tryb autonomiczny
2. Tryb MQTT
3. Tryb HomeAssistant

Tryb samodzielny

Tryb autonomiczny jest najbardziej podstawowym trybem działania sbc2ha.
Pozwala on na bezpośrednie sterowanie podłączonymi urządzeniami w oparciu o różne zdarzenia i odczyty.
W tym trybie nie są wymagane żadnie inne komponenty do jego działania.
W lokalnej logice obsługiwany obecnie jest sensor button (switch) oraz actuator relay.

Kontrola oparta na zdarzeniach

System może reagować na różne zdarzenia takie jak:

• Wykrywanie kliknięć: System może wykrywać kliknięcia (pojedyncze, podwójne, długie przytrzymanie, zwolnienie) i wykonywać działania na ich podstawie. Może to być przydatne dla urządzeń takich jak przyciski lub przełączniki.

• Naciśnięcie i zwolnienie dla czujników binarnych: Czujniki binarne, takie jak czujniki ruchu lub czujniki kontaktowe, mogą wyzwalać akcje, gdy są aktywowane (naciśnięcie) lub dezaktywowane (zwolnienie).

Wyjścia sterujące

System może sterować wyjściami na trzy sposoby:

• ON: Włącza urządzenie.

• OFF: Wyłącza urządzenie.

• PRZEŁĄCZANIE: Przełącza stan urządzenia z włączonego na wyłączony lub odwrotnie.

Odczyty czujnika

System może odczytywać dane z różnych typów czujników:

• Czujniki analogowe: Obejmują one czujniki napięcia, czujniki rezystancyjne (Ohm) i termometry NTC.

• Urządzenia 1-Wire: Urządzenia te komunikują się za pomocą jednego przewodu i obejmują urządzenia takie jak termometr DS18B20. System obsługuje urządzenia 1-Wire podłączone bezpośrednio do pinów GPIO lub poprzez interfejs Ds2482 (1-wire@i2c).

• Urządzenia I2C/SPI: Urządzenia te komunikują się za pośrednictwem protokołów I2C lub SPI. Obsługiwane urządzenia obejmują Mcp23017 ( ekspander wejść/wyjść) i PCA9685 (16-kanałowe wyjście PWM).

• Urządzenia Modbus: Urządzenia te komunikują się za pośrednictwem protokołu Modbus. Należy pamiętać, że konieczne będzie zdefiniowanie adresów podłączonych urządzeń Modbus.

• Termometry cyfrowe: Obejmują one urządzenia takie jak termometr LM75, który komunikuje się za pośrednictwem protokołu I2C.

Odczyty czujników są dostępne w interfejsie GUI, a także przez websocket.

Tryb MQTT

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) to lekki protokół przesyłania wiadomości używany do komunikacji między urządzeniami w konfiguracji Internetu rzeczy (IoT).
Tryb MQTT umożliwia sbc2ha komunikowanie się z innymi systemami za pomocą protokołu MQTT. Ten tryb rozszerza tryb samodzielny, wszystkie jego funkcjonalności są dostępne.

W tym trybie system publikuje wiadomości do tematów MQTT, gdy wystąpią zdarzenia lub zmienią się odczyty czujników.
Inne systemy mogą subskrybować te tematy i wykonywać działania na podstawie otrzymanych wiadomości.

System może również subskrybować tematy MQTT i wykonywać działania na podstawie otrzymywanych komunikatów. Pozwala to na sterowanie urządzeniami podłączonymi do systemu z innych systemów za pomocą MQTT.

Aby korzystać z tego trybu, w sieci musi być skonfigurowany broker MQTT. Należy również skonfigurować ustawienia MQTT w systemie, w tym adres brokera oraz tematy do publikowania i subskrybowania.

Sterowanie oparte na zdarzeniach

Zdarzenia MQTT: System może nasłuchiwać tematów MQTT i wykonywać akcje na podstawie otrzymywanych wiadomości. 📡

Odczyty czujnika

Wszystkie odczyty czujników są udostępniane za pośrednictwem protokołu i brokera MQTT, umożliwiając innym systemom dostęp do danych.

Sterowanie urządzeniami wykonawczymi

System może sterować urządzeniami wykonawczymi takimi jak przekaźniki i urządzenia PWM, nasłuchiwać przychodzących komunikatów MQTT i zmieniać stan urządzeń wykonawczych na podstawie tych komunikatów.

Tryb HomeAssistant

W tym trybie sbc2ha bezproblemowo integruje się z Home Assistant, popularną platformą automatyki domowej typu open source.
Tryb ten wykorzystuje protokół MQTT do informowania Home Assistant o urządzeniach kontrolowanych przez system.

Urządzenia są ogłaszane przez MQTT za pośrednictwem funkcji Autodiscovery. Autodiscovery to funkcja aplikacji Home Assistant, która automatycznie wykrywa i dodaje urządzenia do pulpitu Home Assistant.

Urządzenia, które można wykryć to m.in. czujniki binarne, rolety, przełączniki ścienne, światła i czujniki.

Po ogłoszeniu urządzeń są one automatycznie rozpoznawane i dodawane do Home Assistant. Umożliwia to kontrolować i monitorować te urządzenia bezpośrednio z pulpitu Home Assistant, wraz z innymi inteligentnymi urządzeniami w domu.

Aby korzystać z tego trybu, w sieci musi być zainstalowany i skonfigurowany Home Assistant. Należy również włączyć MQTT zarówno w aplikacji Home Assistant, jak i w sbc2ha.

Instrukcje dotyczące konfiguracji MQTT w Home Assistant można znaleźć w [dokumentacja Home Assistant MQTT] (https://www.home-assistant.io/integrations/mqtt/).

Instalacja

W tej sekcji znajdują się szczegółowe instrukcje dotyczące instalowania sbc2ha.
Istnieją trzy metody główne metody instalacji:

• instalacja natywnie na urządzeniu,
• przy użyciu kontenera Docker
• jako dodatek do HomeAssistant.

Instalacja natywna

W przypadku instalacji natywnej na urządzeniu wykonaj następujące kroki:

1. Zainstaluj środowisko wykonawcze Java w wersji 17 lub wyższej.
2. Przejdź do repozytorium GitHub do sekcji Packages
3. Wejdź w pakiet com.dfi.sbc2ha.app.
4. Pobierz pakiet sbc2ha w interesującej Cię wersji z zależnościami np. app-0.0.7-with-dep.jar i zachowaj go na urządzeniu w preferowanym miejscu.
5. Pobierz przykładowy plik konfiguracji z repozytorium i zachowaj go w tym samym miejscu, co poprzedni plik.
6. uruchom aplikacje

   java -jar app-0.0.7-with-dep.jar config.yaml

7. Interfejs GUI będzie nasłuchiwał na porcie 8080 urządzenia, na którym została uruchomiona aplikacja.
8. W katalogu tools repozytorium znajdują się dwa katalogi bin i service.
   Zawierają przykładowy plik demona system.d sbc2ha.service uruchamianego w trakcie startu systemu,
   skrypt addService do instalacji i włączenia tego serwisu,
   a w katalogu bin różne skrypty do jego kontrolowania. (start/stop/logs/run/debug)

Kontener Docker

Docker to platforma, która pozwala spakować aplikację i jej zależności w znormalizowaną jednostkę do tworzenia oprogramowania. Instalacja sbc2ha jako kontenera Docker to szybki i łatwy sposób na rozpoczęcie pracy. Ta metoda jest idealna do testowania lub zapoznania się z systemem.

Korzystanie z Docker Hub

Docker Hub to oparta na chmurze usługa rejestru, która umożliwia łączenie się z repozytoriami kodu, tworzenie obrazów i testowanie ich. Przechowuje ręcznie wypychane obrazy i łączy się z Docker Cloud, dzięki czemu można wdrażać obrazy na swoich hostach. Oto jak pobrać obraz Docker z Docker Hub:

1. Otwórz terminal na swoim urządzeniu.

2. Uruchom następujące polecenie, aby pobrać obraz Dockera:

   docker pull sbc2ha/sbc2ha

3. Po pobraniu obrazu możesz uruchomić kontener za pomocą następującego polecenia:

   doker run -p 8080:8080 sbc2ha/sbc2ha

   To polecenie uruchamia kontener Docker i mapuje port 8080 na Twoim urządzeniu na port 8080 w kontenerze Docker.

Dodatek do HomeAssistant

Sbc2ha można zainstalować jako dodatek do Home Assistant, popularnej platformy automatyki domowej typu open-source. Pozwala to kontrolować i monitorować urządzenia podłączone do systemu bezpośrednio z pulpitu Home Assistant, wraz z innymi inteligentnymi urządzeniami w domu.

Sbc2ha wymaga zainstalowanego dodatku piGpio, który można zainstalować z repozytorium Poeschl

Poniżej przedstawiono szczegółowe kroki instalacji sbc2ha jako dodatku do aplikacji Home Assistant:

1. Otwórz Home Assistant: Zacznij od otwarcia Home Assistant na swoim urządzeniu. Można to zrobić, przechodząc do adresu IP serwera Home Assistant w przeglądarce internetowej.

2. Przejdź do sklepu z dodatkami: Po otwarciu aplikacji Home Assistant przejdź do sklepu z dodatkami. Można to zrobić, klikając "Supervisor" w menu po lewej stronie, a następnie wybierając "Add-on Store" z wyświetlonych opcji.

3. Dodaj repozytorium: W Sklepie z dodatkami kliknij trzy kropki w prawym górnym rogu ekranu. Spowoduje to otwarcie się menu z kilkoma opcjami. Wybierz "Repozytoria" z tego menu. Otworzy się okno dialogowe, w którym można dodać nowe repozytoria. Wprowadź adres URL repozytorium sbc2ha https://github.com/dafik/Hassio-Addons i kliknij "Dodaj". Spowoduje to dodanie repozytorium do instancji Home Assistant.

4. Zainstaluj dodatek: Po dodaniu repozytorium dodatek sbc2ha powinien być już dostępny w sklepie z dodatkami. Przewiń listę dostępnych dodatków, aż znajdziesz sbc2ha. Kliknij go, aby otworzyć stronę szczegółów dodatku. Na tej stronie kliknij "Zainstaluj", aby zainstalować dodatek. Może to potrwać kilka minut.

5. Konfiguracja dodatku: Po zainstalowaniu dodatku należy go skonfigurować. Kliknij "Konfiguracja" na stronie szczegółów dodatku wpisz adres dodatku piGpio, może to być adres IP hosta, lub nazwa kontenera.

6. Uruchom dodatek: Po skonfigurowaniu dodatku można go uruchomić, klikając "Start" na stronie szczegółów dodatku. sbc2ha uruchomi się i rozpocznie sterowanie urządzeniami.

7. Sprawdź logi dodatku: Po uruchomieniu dodatku warto sprawdzić logi, aby upewnić się, że wszystko działa poprawnie. Możesz to zrobić, klikając "Dziennik" na stronie szczegółów dodatku. Dzienniki pokażą proces uruchamiania dodatku oraz wszelkie błędy i ostrzeżenia, które wystąpiły.

8. Użyj dodatku: Dodatek sbc2ha jest teraz zainstalowany i uruchomiony. Możesz kontrolować i monitorować swoje urządzenia z pulpitu Home Assistant. Klikając "Otwórz interfejs użytkownika" przejdź do panelu dodatku. Dodatek będzie również udostępniał urządzenia dla Home Assistant MQTT Autodiscovery, umożliwiając ich automatyczne dodawanie do pulpitu Home Assistant.

Użytkowanie

Sbc2ha jest wyposażony w łatwy w obsłudze interfejs sieciowy, który umożliwia interakcję z systemem i sterowanie urządzeniami. Poniżej znajduje się szczegółowy opis funkcji zapewnianych przez interfejs sieciowy:

Aby uzyskać dostęp do interfejsu sieciowego*, otwórz przeglądarkę internetową i przejdź do adresu IP urządzenia, na którym działa sbc2ha, po którym następuje numer portu (np. http://192.168.1.100:8080).

1. Zarządzanie konfiguracją

Interfejs sieciowy zapewnia graficzny interfejs użytkownika do zarządzania konfiguracją systemu. Obejmuje to:

• Kreator nowej konfiguracji: Kreator ten prowadzi użytkownika przez proces tworzenia nowej konfiguracji systemu. Pyta o niezbędne informacje i tworzy plik konfiguracyjny na podstawie wprowadzonych danych.

• Edycja bieżącej konfiguracji: Można przeglądać i edytować bieżącą konfigurację systemu. Pozwala to na dodawanie, usuwanie lub modyfikowanie urządzeń bez konieczności ręcznej edycji pliku konfiguracyjnego.

• Konwersja konfiguracji: W przypadku migracji z oprogramowania BoneIo, system może przekonwertować istniejącą konfigurację BoneIo do formatu zgodnego z sbc2ha (do wersji 0.6).

2. Podgląd dziennika urządzenia na żywo

Interfejs sieciowy zapewnia podgląd dzienników urządzenia na żywo. Umożliwia to monitorowanie działania systemu w czasie rzeczywistym i pomaga w rozwiązywaniu wszelkich problemów.

3. Sterowanie i monitorowanie urządzeń

Interfejs sieciowy umożliwia sterowanie i monitorowanie urządzeń:

• Widok stanu czujnika: Można wyświetlić aktualny stan czujników. Obejmuje to bieżące odczyty z czujników analogowych, stan czujników binarnych oraz stan urządzeń 1-Wire, I2C/SPI i Modbus.

• Edycja statusu urządzenia wykonawczego: Możesz kontrolować urządzenia wykonawcze, takie jak przekaźniki, bezpośrednio z interfejsu internetowego. Obejmuje to włączanie i wyłączanie urządzenia wykonawczego lub przełączanie jego stanu.

• Emulacja zdarzeń**: Można emulować zdarzenia dla przełączników i czujników binarnych. Może to być przydatne do testowania konfiguracji lub do ręcznego wyzwalania działań.

4. Zarządzanie systemem

Interfejs WWW udostępnia kilka narzędzi do zarządzania systemem:

• Przeładowanie konfiguracji: Jeśli została dokonana zmiana w pliku konfiguracyjnym, można użyć tej opcji, aby ponownie załadować konfigurację bez konieczności ponownego uruchamiania całego systemu.

• Przeładuj aplikację: Ta opcja umożliwia ponowne uruchomienie systemu. Może to być przydatne, jeśli zostały dokonane zmiany w pliku ustawień systemu lub jeśli system nie działa prawidłowo.

• Zatrzymanie aplikacji: Ta opcja umożliwia zatrzymanie systemu. Może to być przydatne, jeśli wystąpi potrzeba zamknięcia system w celu konserwacji lub rozwiązywania problemów.

• Kasowanie zapamiętanych stanów: Jeśli używane są elementy wykonawcze, które pamiętają swój stan (takich jak przekaźniki), można użyć tej opcji, aby wyczyścić zapamiętane stany.

• Czyszczenie pamięci podręcznej konfiguracji: System buforuje bieżącą konfigurację w celu szybszego działania. Jeśli występują problemy, możesz użyć tej opcji, aby wyczyścić pamięć podręczną konfiguracji.

• Zapisywanie konfiguracji w pamięci podręcznej: Jeśli została dokonana zmiana w konfiguracji, można ją zapisać w pamięci podręcznej, nie modyfikując oryginalnego pliku konfiguracji (np. w celu testu)

• Zapisywanie w oryginalnej konfiguracji: Jeśli dokonani zmian w konfiguracji, można zapisać bieżącą konfigurację z powrotem do oryginalnego pliku konfiguracyjnego. Spowoduje to zastąpienie istniejącego pliku konfiguracyjny z bieżącą konfiguracją, a zmiany będą trwałe.

DEMO tylko panel

Wkład w projekt

Wkład w projekt jest mile widziany. Prześlij pull request lub utwórz problem, aby omówić proponowane zmiany.

FAQ

P1: Jak dodać urządzenie do sbc2ha?

Aby dodać urządzenie, należy utworzyć plik konfiguracyjny urządzenia. Plik ten określa typ urządzenia, pin GPIO lub inny interfejs, z którego korzysta, oraz stan początkowy urządzenia. Po utworzeniu pliku konfiguracyjnego można go dodać do systemu poprzez interfejs WWW. Następnie należy przejść do sekcji konfiguracji, kliknąć „Dodaj urządzenie” i przesłać plik konfiguracyjny.

Pyt. 2: Jak sterować urządzeniem za pomocą sbc2ha?

Istnieją dwa główne sposoby sterowania urządzeniem:

1. Interfejs sieciowy: Interfejs sieciowy zapewnia graficzny interfejs użytkownika umożliwiający sterowanie urządzeniami. Można obejrzeć status swoich urządzeń, sterować urządzeniami wykonawczymi, takimi jak przekaźniki, i emulować zdarzenia dla przełączników i czujników binarnych.

2. Protokół MQTT: Jeśli używany jest tryb MQTT lub w tryb Home Assistant, można sterować swoimi urządzeniami za pomocą Wiadomości MQTT. System nasłuchuje przychodzących komunikatów MQTT i na ich podstawie zmienia stan urządzeń wiadomości. Można opublikować wiadomość MQTT w temacie powiązanym z urządzeniem, którym chcesz sterować.

Pyt. 3: Jak uzyskać pomoc, jeśli napotkam problemy z sbc2ha?

Jeśli napotkasz jakiekolwiek problemy lub potrzebujesz pomocy z sbc2ha, możesz:

1. Odwiedź repozytorium GitHub: Sprawdź repozytorium GitHub dla projektu. Możesz przeglądać istniejące problemy, aby sprawdzić, czy ktoś inny nie napotkał tego samego problemu. Jeśli nie, możesz otworzyć nowy temat i szczegółowo opisać swój problem.

2. Dołącz do społeczności Home Assistant: Społeczność Home Assistant to świetne miejsce, aby uzyskać pomoc. Możesz zadawać pytania, dzielić się swoimi doświadczeniami i uczyć się od innych użytkowników Home Assistant. Jeśli używasz systemu w trybie Asystenta Domowego, społeczność może okazać się szczególnie pomocna.

Pamiętaj, im więcej szczegółów na temat swojego problemu podasz, tym łatwiej będzie innym Ci pomóc.

Licencja

Ten projekt jest projektem open source i jest dostępny na licencji BSD-3-Clause license

Zrzuty ekranu

Ta sekcja zawiera wizualną reprezentację projektu, prezentującą interfejs użytkownika, integrację sprzętu i inne godne uwagi cechy.

Jako dodatek do HomeAssistant (RaspberyPI 4)

1. Edytor konfiguracji
2. Podgląd na żywo logów
   

Natwna instalacja (BeagleBone@BoneIo)

1. Dashbord
2. Ustawienia
3. Stany
4. Edytor
5. Kreator konfiguracji
6. Edycja sensora
7. Edycja aktuatora (wlementu wykonawczego)
8. Edycja komponentów platformy
9. Wynikowa konfiguracja YAML
10. Wynikowa konfiguracja JSON

Wideo

sbc2ha-demo.webm

Informacje kontaktowe

• Jeśli masz jakieś pytania lub uwagi, skontaktuj się z programistami pod adresem zbyszek.wieczorek AT gmail.com