Visuellt programmering för Sonoff Basic

En artikel om hur man förvandlar en billig kinesisk enhet till en programmerbar logikcontroller. En sådan enhet kan användas både för hemautomation och som praktiska övningar i skolans datateknik.
Som referens, som standard fungerar Sonoff Basic-programmet med mobilappen via en kinesisk molntjänst, efter den föreslagna ombyggnaden blir all vidare interaktion med denna enhet möjlig i webbläsaren.

Avsnitt I. Ansluta Sonoff till MGT24-tjänsten

Steg 1. Skapa en kontrollpanel

Registrera dig på webbplatsen mgt24 (om du inte redan har registrerat dig) och logga in med ditt konto.
Logga in

För att skapa en kontrollpanel för den nya enheten, klicka på knappen „+”.
Exempel på att skapa en panel

När panelen har skapats kommer den att visas i din lista över paneler.

I fliken „Installation” av den skapade panelen, hitta fälten „Enhets-ID” och „Autentiseringstoken”, denna information behövs senare för att konfigurera Sonoff-enheten.
Exempel på fliken

Steg 2. Flasha enheten

Använd verktyget XTCOM_UTIL för att ladda upp fastvaren PLC Sonoff Basic till enheten, för detta behöver du en USB-TTL-konverterare. Här instruktion och finns en videoinstruktion.

Steg 3. Konfigurera enheten

Anslut ström till enheten, när LED-lampan tänds, tryck på knappen och håll den intryckt tills LED-lampan börjar blinka jämnt.
Vid denna tidpunkt kommer ett nytt wi-fi-nätverk med namnet „PLC Sonoff Basic” att dyka upp, anslut din dator till detta nätverk.
Avkodning av LED-indikationen

LED-indikationen
Enhetens tillstånd

periodisk dubbelblinkning
ingen anslutning till routern

lyser kontinuerligt
anslutning till routern är etablerad

periodisk jämn blinkning
wi-fi accesspunktsläge

släckt
ingen ström

Öppna webbläsaren och skriv in adressen „192.168.4.1” i adressfältet, gå till inställningssidan för enhetens nätverksparametrar.

Fyll i fälten enligt följande:

• „Namn på nätverk” och „Lösenord” (för att koppla enheten till hemmet wi-fi-router).
• „Enhets-ID” och „Autentiseringstoken” (för att auktorisera enheten på MGT24-tjänsten).

Exempel på inställningar av nätverksparametrar för enheten

Spara inställningarna och starta om enheten.
Här finns en videoinstruktion.

Steg 4. Anslutning av sensorer (valfritt)

Den aktuella firmware-versionen stöder upp till fyra temperatur-sensorer ds18b20. Här finns en videoinstruktion är monteringsanvisningar för sensorerna. Det verkar som att detta steg blir det mest utmanande, eftersom det kräver att du har hantverkskunskaper och en lödkolv.

Avsnitt II. Visuell programmering

Steg 1. Skapa skript

Som programmeringsmiljö används Blockly, miljön är lätt att lära sig, så för att skapa enkla skript behöver man inte vara programmerare.

Jag har lagt till specialblock för att läsa och skriva enhetens parametrar. Åtkomst till vilken parameter som helst görs via namnet. För parametrar på fjärrenheter används sammansatta namn: "parameter@enhet".
Rullgardinslista över parametrar

Exempel på ett skript för cykliskt på- och avskännande av last (1 Hz):


Exempel på ett skript som synkroniserar arbetet mellan två separata enheter. Nämligen, reläet på mål-enheten upprepar reläets arbete på den fjärrstyrda enheten.


Skript för en termostat (utan hysterese):


För att skapa mer komplexa skript kan man använda variabler, loopar, funktioner (med argument) och andra konstruktioner. Jag kommer inte att förklara allt detta i detalj här, det finns redan en hel del utbildningsmaterial om Blockly.

Steg 2. Ordning för skriptens utförande

Skriptet körs i kontinuerligt läge, och så snart det når sin slutpunkt startar det om. Det finns två block som kan tillfälligt pausa skriptets körning, "delay" och "pause".
Blocket "delay" används för millisekund- eller mikrosekunds-pausar. Detta block håller strikt på tidsintervallet och blockerar hela enhetens funktion.
Blocket "pause" används för sekunders (kan även vara kortare) pausar, och det blockerar inte utförandet av andra processer i enheten.
Om skriptet innehåller en oändlig loop utan en "pause", initierar interpreteraren själv en kort paus.
Om den tilldelade stackminnet tar slut, kommer interpreteraren att stoppa utförandet av ett sådant resurskrävande skript (var försiktig med rekursiva funktioner).

Steg 3. Felsökning av skript

För att debugga ett skript som redan har laddats in i enheten kan du starta steg-för-steg-tracing av programmet. Detta är mycket användbart när skriptets beteende inte är som förväntat av författaren. I sådana fall gör tracing det möjligt för författaren att snabbt hitta källan till problemet och korrigera felet i skriptet.

Skript för beräkning av faktoriel i debug-läge:


Debuggingverktyget är mycket enkelt och består av tre grundläggande knappar: "start", "ett steg framåt" och "stopp" (glöm heller inte "in" och "ut" ur debug-läge). Förutom steg-för-steg-tracing kan du sätta en brytpunkt på vilken block som helst (genom att klicka med musen på blocket).
För att visa aktuella värden på parametrarna (sensorer, reläer) på skärmen, använd blocket "print".
Här översiktlig videofilm om användningen av debuggern.

Avsnitt för nyfikna. Vad finns under huven?

För att skripten ska fungera på målenheten utvecklades en byte-kodtolk och en assembler med 38 instruktioner. I källkoden för blockly integrerades en specialiserad kodgenerator som konverterar visuella block till assemblerinstruktioner. Denna assemblerprogram överförs sedan till byte-kod och skickas till enheten för utförande.
Arkitekturen för denna virtuella maskin är ganska enkel och det finns ingen särskild mening med att beskriva den, på nätet hittar du många artiklar om design av enklaste virtuella maskiner.
För min virtuella maskins stack brukar jag avsätta 1000 byte, vilket är mer än tillräckligt. Självklart kan djup rekursion förbruka vilken stack som helst, men det är osannolikt att de får praktisk tillämpning.

Den slutliga byte-koden är ganska kompakt. Som exempel utgör byte-koden för beräkning av samma faktoriel endast 49 byte. Här är dess visuella representationsform:


Och här är dess assemblerprogram:

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

Om den assemblerformade representationen inte har något praktiskt värde, ger fliken "javascrit", å sin sida, en mer bekant vy än visuella block:

function factorial(num) {
  if (num > 1) {
    return num + factorial(num - 1);
  }
  return 1;
}

window.alert(factorial(10));

När det kommer till prestanda. Vid körning av ett enkelt blinkande program fick jag en vågform på 47 kHz på oscilloskopet (med en processor klockfrekvens på 80 MHz).

Jag anser att detta är ett bra resultat, åtminstone är denna hastighet nästan tio gånger snabbare än Lua och Espruino.

Avslutande del

Sammanfattningsvis vill jag säga att användningen av skript inte bara låter oss programmera logiken för enskilda enheter, utan också ger möjlighet att koppla flera enheter till en enhetlig mekanism, där vissa enheter påverkar beteendet hos andra.
Jag vill också påpeka att den valda metoden för lagring av skript (direkt i enheterna, snarare än på servern) förenklar övergången av redan fungerande enheter till en annan server, till exempel en hemmaserver med Raspberry Pi, här instruktion.

Det är allt, jag ser fram emot att höra råd och konstruktiv kritik.

Källa: habr.com