Радиорозетки 433 МГц: RCSwitch включает свет из скетча

Лампа в кладовке у меня включается брелком от радиорозетки: клавиша, эфир, щелчок реле внутри корпуса розетки. Магазинная связка работала годами, но брелок жил своей жизнью — дважды падал за шкаф, один раз уехал в кармане куртки в стиральную машину. Когда я захотел, чтобы свет зажигался сам при открытии двери, брелок оказался бесполезен: ему нечего сказать скетчу, у него нет ни пина, ни протокола, ни кнопки «выполни». Вечер с передатчиком FS1000A за полтораста рублей всё изменил: теперь код кнопки шлёт Uno, а брелок лежит в коробке как запасной.

Управление светом по кабелю мы уже собирали в уроке про светодиод и монитор, а по воздуху через Bluetooth — в уроке про HC-05. У обоих есть границы: кабель дотягивается ровно на свою длину, Bluetooth живёт метров десять и просит телефон-собеседника. 433 МГц — третий путь: пара модулей стоит дешевле пачки резисторов, сквозь стену проходит и телефон не нужен. Плата за ту же цену — приватность со знаком минус: эфир общий, и ваш код увидит любой, кто захочет слушать, — об этом ниже отдельной строкой.

План урока: собираем пару «передатчик FS1000A плюс приёмник», ставим библиотеку RCSwitch, выкрадываем код у родного пульта сниффером и шлём его из скетча вызовом send(код, 24). Отдельно — честная таблица «вольты в метры»: от питания передатчика зависит больше, чем от любого скетча, и именно на этом я потерял первый вечер.

Передатчик FS1000A — три ноги: VCC, DATA, GND, и отверстие под антенну на боку. Приёмник XY-MK-5V — четыре ноги, из них DATA продублирована. Оба живут на свободной частоте 433,92 МГц — там же, где пульты радиорозеток, уличные термометры и дверные звонки. Следствие для приёмника важное: он слышит всех подряд, чужие пакеты в эфире — норма, а не сбой. Разделять адреса — задача не радио, а протокола, и до неё мы дойдём в третьем уроке этого кластера.

Всю модуляцию берёт на себя библиотека RCSwitch: вы говорите ей «шлите вот это число двадцатью четырьмя битами», а она сама дёргает пин с правильными паузами между импульсами. Ставится из менеджера библиотек — порядок действий тот же, что в уроке про библиотеки в IDE. При приёме она делает обратное: превращает кашу импульсов с DATA приёмника обратно в число. enableReceive, available, getReceivedValue — три вызова, и сниффер готов.

Почему именно двадцать четыре бита? Пульты радиорозеток шлют короткие посылки, обычно до 24 бит: в них зашиты адрес семейства, номер кнопки и команда вкл-выкл. У моего брелка коды ON и OFF в двоичном виде соседствуют и различаются тремя младшими разрядами — так экономили место в древних схемах с дип-переключателями. RCSwitch умеет шлить и длиннее, но розетка ждёт свою длину, и чужой формат она просто не узнает.

Подключение передатчика: DATA — в пин 10, GND — в землю платы, VCC — по таблице выше. Пин 10 я выбираю не по вкусу, а по границам платы: он далеко от пинов 0 и 1, которые держат аппаратный Serial и загрузку скетча, — та же логика, что в уроке про SoftwareSerial. mySwitch.enableTransmit(10) — и библиотека знает, куда дёргать. Аналоговые пины трогать не стоит: АЦП нужен датчикам, а свободных цифровых на Uno хватает.

Антенна — обычный провод 17,3 см в отверстие ANT. Откуда цифра: длина волны на 433,92 МГц — 300 разделить на 433,92, примерно 69 сантиметров, четверть волны — 17,3 см. Без антенны модуль слышно втрое хуже, и никакие вольты этого не компенсируют. Питание 12 В я беру с отдельного блока, землю соединяю с платой; с VIN Uno тоже можно, если плата питается от адаптера 12 В, — но следите за нагревом стабилизатора: передатчик в эфире просит десятки миллиампер сверх обычного бюджета платы, и слабый адаптер покажет это просадками и сбоями приёма у самого себя.

Чтобы узнать свой код, приёмник ставят на пин 2 — нулевое прерывание Uno — и смотрят, что шлёт пульт при нажатии. Три вызова RCSwitch, и сниффер готов; механика прерываний разобрана в уроке про attachInterrupt. Приём у меня выглядел так: жму кнопку I на брелке — в мониторе код 4527361 на 24 бита, жму OFF — 4527364. Код от одного нажатия к другому повторяется один в один — на этом и стоит вся затея: записали, зашили в скетч, шлём сами.

Отличать настоящую посылку от мусора помогает длина: приёмник без сигнала сыплет обрывками на 1-8 бит, а настоящие пакеты держат свои 24 — фильтр по длине битов отсекает девять десятых шума. Полную историю про шум и повторы я разобрал в следующем уроке, про приём датчиков погоды. Здесь берём привычку: код считается украденным, только когда три нажатия подряд дали одно и то же число.

Тонкость, на которой спотыкаются: у части пультов длина импульса отличается от типовых 350 микросекунд — встречались и 144. RCSwitch угадывает её при приёме и печатает в сниффере, а перед отправкой вашу цифру задают через setPulseLength(). Если розетка молчит при, казалось бы, правильном коде — сверяйте pulse: это первое, что я смотрю после питания.

Время посылки стоит посчитать, чтобы не удивляться: 24 бита при пульсе 350 микросекунд со стартовой паузой занимают порядка 10-15 миллисекунд, и send() всё это время занят целиком — дёргает пин и не отпускает скетч. Для розетки неважно, а в общем цикле с датчиками это лишние 15 мс слепоты на каждую отправку — вычитайте их из бюджета, который мы считали в уроке про millis вместо delay. Повторы с паузой 10 мс между ними — не перестраховка, а привычка эфира: один посыл розетка может пропустить, три подряд пропустить куда труднее.

Куда встроить отправку в живой проект? Как обычное дело с расписанием: дверь открылась — открытие двери шлёт ON, таймаут три минуты — шлёт OFF. Никаких while и никаких ожиданий ответа: у этого канала их просто нет, и притворяться обратное — путь к скетчу, который верит в недоставленные посылки. В третьем уроке кластера мы дойдём дальше — до адресов и чексумм, когда устройств станет два.

Отдельно про батарейки: передатчик тянет миллиамперы и в покое, и в эфире, поэтому в автономных датчиках его кормят через транзисторный ключ — пин управляет базой, VCC модуля живёт на коллекторе, и радиотракт включается только на момент посылки. Такой ключ мы собирали на 2N2222 в уроке про транзистор. Для комнатного проекта с блоком питания это лишнее, для дверного датчика на кроне — разница между неделей и годом. Кстати, адресация из третьего урока закрывает и обратную задачу: один приёмник слушает несколько передатчиков и различает их по адресу.