Visuelle Programmierung für Sonoff Basic

Ein Artikel darüber, wie man eine speicherprogrammierbare Steuerung aus einem billigen chinesischen Gerät erstellt. Ein solches Gerät findet seine Anwendung sowohl in der Hausautomation als auch als praktische Lektion in der Schulinformatik.

Als Referenz arbeitet das Sonoff Basic-Programm standardmäßig mit der mobilen Anwendung über den chinesischen Cloud-Dienst. Nach der vorgeschlagenen Änderung wird jede weitere Interaktion mit diesem Gerät im Browser möglich.

Abschnitt I. Anschließen von Sonoff an MGT24

Schritt 1. Erstellen Sie ein Control Panel

Registrieren Sie sich auf der mgt24- Website (falls Sie sich noch nicht registriert haben) und melden Sie sich unter Ihrem Konto an.


Klicken Sie auf die Schaltfläche "+", um ein Bedienfeld für ein neues Gerät zu erstellen.


Nachdem das Panel erstellt wurde, wird es in der Liste Ihrer Panels angezeigt.

Suchen Sie auf der Registerkarte "Setup" des erstellten Bedienfelds die Felder "Geräte-ID" und "Autorisierungsschlüssel". Diese Informationen werden in Zukunft beim Einrichten des Sonoff-Geräts benötigt.

Schritt 2. Flashen des Geräts

Laden Sie mit dem Dienstprogramm XTCOM_UTIL die Sonoff Basic PLC- Firmware auf das Gerät herunter. Dazu benötigen Sie einen USB-TTL-Konverter. Hier ist die Anweisung und Videoanweisung .

Schritt 3. Konfigurieren Sie das Gerät

Schalten Sie das Gerät ein, nachdem die LED aufleuchtet, drücken Sie die Taste und halten Sie sie gedrückt, bis die LED regelmäßig gleichmäßig zu blinken beginnt.

Zu diesem Zeitpunkt wird ein neues WLAN-Netzwerk mit dem Namen "PLC Sonoff Basic" angezeigt. Verbinden Sie Ihren Computer mit diesem Netzwerk.


Öffnen Sie einen Internetbrowser und geben Sie den Text "192.168.4.1" in die Adressleiste ein. Gehen Sie zur Seite mit den Netzwerkeinstellungen des Geräts.

Füllen Sie die Felder wie folgt aus:

• "Netzwerkname" und "Passwort" (um das Gerät an Ihren WLAN-Heimrouter zu binden).
• "Geräte-ID" und "Autorisierungsschlüssel" (um das Gerät für den MGT24-Dienst zu autorisieren).

Speichern Sie die Einstellungen und starten Sie das Gerät neu.

Hier ist ein Video-Tutorial .

Schritt 4. Sensoren anschließen (optional)

Die aktuelle Firmware unterstützt bis zu vier ds18b20-Temperatursensoren. Hier ist ein Video-Tutorial zur Montage von Sensoren. Anscheinend wird dieser Schritt der schwierigste sein, da direkte Hände und ein Lötkolben erforderlich sind.

Abschnitt II. Visuelle Programmierung

Schritt 1. Skripterstellung

Blockly wird als Programmierumgebung verwendet. Die Umgebung ist leicht zu erlernen, sodass Sie kein Programmierer sein müssen, um einfache Skripte zu erstellen.

Ich habe spezielle Blöcke zum Schreiben und Lesen von Geräteparametern hinzugefügt. Der Zugriff auf einen beliebigen Parameter erfolgt über den Namen. Zusammengesetzte Namen werden für Remote-Geräteparameter verwendet: "parameter @ device".


Ein Beispiel für ein Szenario des zyklischen Ein- und Ausschaltens der Last (1 Hz):



Ein Beispielszenario, das den Betrieb von zwei separaten Geräten synchronisiert. Das Relais des Zielgeräts wiederholt nämlich den Betrieb des Relais des entfernten Geräts.



Szenario für Thermostat (ohne Hysterese):



Um komplexere Skripte zu erstellen, können Sie Variablen, Schleifen, Funktionen (mit Argumenten) und andere Konstrukte verwenden. Ich werde das alles hier nicht im Detail beschreiben, das Netzwerk hat bereits ziemlich viel Schulungsmaterial über Blockly .

Schritt 2. Skriptreihenfolge

Das Skript wird kontinuierlich ausgeführt und sobald es sein Ende erreicht hat, wird es erneut gestartet. Es gibt zwei Blöcke, mit denen das Skript vorübergehend angehalten werden kann: "Verzögerung" und "Pause".

Der Verzögerungsblock wird für Millisekunden- oder Mikrosekundenverzögerungen verwendet. Dieses Gerät hält das Zeitintervall strikt ein und blockiert den Betrieb des gesamten Geräts.

Der Pausenblock wird für zweite (möglicherweise weniger) Verzögerungen verwendet und blockiert nicht die Ausführung anderer Prozesse im Gerät.

Wenn das Skript in sich eine Endlosschleife enthält, in deren Hauptteil keine „Pause“ vorhanden ist, leitet der Interpreter unabhängig eine kleine Pause ein.

Wenn der zugewiesene Speicherstapel erschöpft ist, stoppt der Interpreter die Ausführung eines solchen unersättlichen Skripts (seien Sie vorsichtig mit rekursiven Funktionen).

Schritt 3. Debuggen von Skripten

Um ein bereits in das Gerät geladenes Skript zu debuggen, können Sie die Programmablaufverfolgung schrittweise ausführen. Dies kann äußerst nützlich sein, wenn das Verhalten des Skripts nicht dem vom Autor beabsichtigten entspricht. In diesem Fall kann der Autor mithilfe der Ablaufverfolgung schnell die Ursache des Problems finden und den Fehler im Skript beheben.

Das Skript zur Berechnung der Fakultät im Debug-Modus:



Das Debugging-Tool ist sehr einfach und besteht aus drei Hauptschaltflächen: "Start", "Ein Schritt vorwärts" und "Stopp" (wir werden auch nicht vergessen, den Debugging-Modus zu betreten und zu verlassen). Zusätzlich zur schrittweisen Ablaufverfolgung können Sie für jeden Block einen Haltepunkt festlegen (indem Sie auf den Block klicken).
Verwenden Sie den Druckblock, um die aktuellen Werte der Parameter (Sensoren, Relais) im Monitor anzuzeigen.
Hier ist ein Übersichtsvideo zur Verwendung des Debuggers.

Abschnitt für Neugierige. Aber was ist unter der Haube?

Damit die Skripte auf dem Zielgerät funktionieren, wurden ein Bytecode-Interpreter und ein Assembler für 38 Anweisungen entwickelt. In den blockartigen Quellcode wurde ein spezieller Codegenerator integriert, der visuelle Blöcke in Assembler-Anweisungen konvertiert. In Zukunft wird dieses Assembler-Programm in Bytecode konvertiert und zur Ausführung auf das Gerät übertragen.

Die Architektur dieser virtuellen Maschine ist recht einfach und es macht keinen Sinn, sie zu beschreiben. Im Internet finden Sie viele Artikel zum Design einfacher virtueller Maschinen.

Für den Stapel meiner virtuellen Maschine ordne ich normalerweise 1000 Bytes zu, dies reicht mit einem Rand aus. Natürlich können tiefe Rekursionen jeden Stapel erschöpfen, aber es ist unwahrscheinlich, dass sie eine praktische Anwendung finden.

Der resultierende Bytecode ist ziemlich kompakt. Beispielsweise beträgt der Bytecode zur Berechnung derselben Fakultät nur 49 Bytes. Dies ist seine visuelle Präsentation:



Und das ist sein Assembler-Programm:

shift -1 ldi 10 call factorial, 1 print exit :factorial ld_arg 0 ldi 1 gt je 8 ld_arg 0 ld_arg 0 ldi 1 sub call factorial, 1 mul ret ldi 1 ret 

Wenn das Assembler-Darstellungsformular keinen praktischen Wert hat, sieht die Registerkarte "Javascrit" im Gegensatz dazu vertrauter aus als visuelle Blöcke:

 function factorial(num) { if (num > 1) { return num * factorial(num - 1); } return 1; } window.alert(factorial(10)); 

Was die Leistung betrifft. Als ich das einfachste Blinkerszenario startete, bekam ich auf dem Oszilloskopbildschirm einen 47-kHz-Mäander (bei einer Prozessortaktrate von 80 MHz).





Ich denke, das ist ein gutes Ergebnis, zumindest ist diese Geschwindigkeit fast zehnmal schneller als die von Lua und Espruino .

Der letzte Teil

Zusammenfassend möchte ich sagen, dass wir durch die Verwendung von Skripten nicht nur die Logik eines einzelnen Geräts programmieren können, sondern auch mehrere Geräte zu einem einzigen Mechanismus verbinden können, wobei einige Geräte das Verhalten anderer beeinflussen.

Ich stelle auch fest, dass die gewählte Methode zum Speichern von Skripten (direkt auf den Geräten selbst und nicht auf dem Server) das Umschalten vorhandener Geräte auf einen anderen Server vereinfacht, z. B. auf die Home-Himbeere. Hier ist die Anweisung .

Das ist alles, ich freue mich über Ratschläge und konstruktive Kritik.