Node-Blue Title

Erst mal möchte ich mich für die lange Funkstille entschuldigen. Berufliches und der eigene Hausumbau fordern leider ihren zeitlichen Tribut. Dafür sind dadurch aber viele neue Themen auf den Tisch gekommen die ich verbloggen will und die euch hoffentlich interessieren.

Wie ihr ja wisst, bin ich großer Fan von Homegear. Einerseits weil ich denke, dass Sathya ein wirklich geniales und performantes Stück Software geschaffen hat und andererseits weil ich mit Homegear Geräte transparent in ein anderes Protokoll schieben kann. Dies habe ich mit MQTT in Verbindung mit node-red ja schon mehrfach genutzt.

Also, was ist node-blue?

node-blue ist wie node-red nur anders!

Node-blue ist die Logikengine von Homegear. Von „vorne“ sieht sie aus wie node-red (Editor), im Hintergrund läuft aber eine komplett neu entwickelte C++-Runtime.
Der Vorteil? Man ist nicht an die Begrenzungen gebunden die node.js mitbringt. Unter anderem ist die Verarbeitungsgeschwindigkeit massiv höher und es können mehrere Threads, also auch mehrere CPU-Kerne, verwendet werden.
Die aus node-red bekannten function-nodes werden bei node-blue mit PHP (nativ) oder Python (externer Prozess) programmiert anstatt mit JavaScript. Durch das Multithreading können hängende Nodes node-blue nicht lahmlegen.

Node-red erlaubt immer nur einen „Eingang“ pro Node und sieht auf direktem Weg keine boolschen Verknüpfungen (AND, OR, etc.) vor. Node-blue bringt eigene Nodes für diese Funktion mit – man kann damit also aus der SPS-Programmierung bekannte Logiken aufbauen ohne auf den eventbasierten Ansatz verzichten zu müssen.
Zusätzlich wurden die Debuginformationen an den Nodes im Editor gegenüber node-red erweitert.

Alle in Homegear bekannten Geräte und deren Variablen lassen sich einfach über einen node (variable-in) in den Flow übernehmen und werden bei Auftreten verarbeitet – also genauso wie bei node-red, nur dass hier nicht der Umweg über eine Schnittstelle (MQTT, WebSocket, etc.) oder einen zusätzlichen Node (Hue, API-x, etc.) genutzt werden muss.
Gleiches gilt für die Ausgabe von Werten über den variable-out-node.

But wait, there’s more!

Homegear Admin-UI

Seit Version 0.7.30 bringt Homegear ein eigenes Admininterface mit (http://<ip-host-homegear>:2001/admin/). Darüber lassen sich Geräte nun endlich logisch ordnen – also in Räume, Gruppen und Stockwerke einteilen, neue Geräte anlernen und verschiedene Wartungs- und Einstellungsaufgaben ausführen.
Über den Menüpunkt „Programmierung“ landet man dann auch schon direkt im node-blue Editor (http://<ip-host-homegear>:2001/node-blue/).

Homegear UI
Homegear UI

Außerdem ist ein Userinterface zur Bedienung in der Entwicklung, das man schon unter https://test.homegear.eu ausprobieren kann.
Eine erste Version kann über das Paket homegear-ui bereits installiert werden.

Die Oberfäche wurde zusammen mit der Hochschule Furtwangen entwickelt und macht einen sehr guten Eindruck. Ich bin gespannt wie die vielen Gerätetypen abgebildet und bedient werden.

Ein Programmierbeispiel

Um mal ein bisschen in node-blue einzusteigen, habe ich eine simple Musiksteuerung für meinen Logitechmediaserver programmiert. Unser WLan-Radio im Bad hatte sowieso gerade den Geist aufgegeben und so kam mein portabler Squeezebox-Player zum Einsatz.
Als Grundlage habe ich mir ein Beispiel von Job aus dem Homegear-Forum genommen und ein wenig erweitert. Der Flow sendet nach entsprechender Verarbeitung einfach die gewollten Kommandos per HTTP an den Server.

4-fach EnOcean Taster mit provisorischer Beschriftung

Zur Steuerung wird ein 4-fach EnOcean-Taster genutzt, der über einen USB300-USB-Stick an meine RaspberryPi hängt auf dem Homegear läuft. Die Taster benötigen keine Batterien und passen sich recht gut ins vorhandene Schalterprogramm ein.
Das Anlernen erfolgt als Rocker-Switch und ist mit der richtigen EEP kein Problem. Danach stehen unter der entsprechenden Geräte-ID die Kanäle des Schalters in Homegear/node-blue zur Verfügung.

Ein Taster liefert true solange er gedrückt ist, sowie man ihn loslässt wird ein false gesendet. Mit den entsprechenden node-blue nodes kann man so eine einfache Steuerung realisieren und auch das Halten der Taste auswerten.
Die Programmierung in den function-nodes ist eher simpel. Es werden nur ein paar Variablen gesetzt, die dann im unteren Teil des Flows in eine URL umgewandelt und gesendet werden.

Mit dem Playlist-Button (oben rechts) kann man durch die im cycle-playlist-node hinterlegte Liste von Streaming-URL’s schalten.
Eine Verbesserung die ich noch plane ist, dass man bei Doppelklick auf diesen Taster zum ersten Eintrag in der Playlist springt. Node-blue bringt für solch eine Funktion schon einen eigenen Node mit.
Es ist nicht immer leicht den Sender zu „erraten“ den man gerade hört und eine visuelle Ausgabe fehlt mir gerade 😉

Komplette Programmierung einer Squeezeboxsteuerung in node-blue

Der komplette Flow ist im oben verlinkten Homegear-Forum-Thread zu bekommen.

Wichtig: Leßt bitte in jedem Fall die Info der einzelnen nodes. Die Doku ist zugegebenermaßen noch etwas dünn, das Wichtigste was man zum Verständnis braucht, steht aber dort.

Fazit

Node-blue ist unheimlich schnell und die Programmierung geht – nach etwas Eingewöhnung – fast schneller von der Hand als bei node-red. Das ist vor allem der vorhandenen boolschen Logik-Engine zu verdanken. Man muss, wie bei allem was man neu anfängt, erst mal seinen Kopf dazu bekommen in den neuen Strukturen zu denken.

Nachteil an node-blue ist die aktuell dünne Dokumentation und die nicht wie von node-red gewohnte node-Vielfalt. Mit homegear-nodes-optional gibt es schon ein paar Erweiterungen, diese kommen an Vielfalt aber natürlich nicht an die schiere Masse bei node-red ran.
Hier gilt auch wieder der Open-Source-Gedanke: Wer mitmacht und vielleicht sogar eigene Nodes oder Dokumentation erzeugt, hilft allen die node-blue benutzen.

Homegear wird aktuell an allen Stellen weiterentwickelt und wird immer mehr zu dem, was man auch als nicht so technisch versierter Anwender gebrauchen kann. Die Einstiegshürde – auch zur Programmierung – wird immer niedriger.

Mit einer Version ohne externe Antenne war es natürlich nicht getan 😉

CC1101 SPI Adaptor mit u.FL Antennenbuchse

Im üblichen chinesischen Warenhaus habe ich noch ein weiteres CC1101-Modul (E07-868MS10) mit passender 868MHz-Antennenkonfiguration gefunden. Da die ersten Funktionstests erfolgreich waren, bot es sich an damit zu lernen, wie man SMD Komponenten mit Lötpaste (Sn42/Bi57.6/Ag0.4) lötet. Eine Heißluftlötstation hatte ich mir vor längerer Zeit angeschafft, um besser entlöten zu können.

Das Adapterboard in einer ersten Version mit u.FL-Antennenbuchse habe ich jetzt endlich testen können (siehe Bild). Die Entwicklung dazu lässt sich im homegear Forum verfolgen.
Natürlich ist hier antennentechnisch und auch löttechnisch noch nicht alles hundertprozentig rund, aber ich bin mit den ersten Ergebnissen recht zufrieden.

u.FL Buchse mit etwas zu viel Lot

Pads mit ungleichmäßig verteiltem Lot

Man sieht klar, dass ich noch an der Verteilung der Lötpaste arbeiten muss. Wenn es mehr als ein paar Platinen werden sollten, werde ich in jedem Fall das passende Stencil mitbestellen, um die Lötpaste ordentlich aufzutragen. Das Zweite Board war zum Glück schon besser 🙂

Ich entwickle gerade mit etwas Hilfe aus dem Forum V0.2 des Boards. Es fehlt zum Beispiel noch an Groundplane für die Leiterbahnen des Antennenanschlusses. Eventuell schaffen wir es sogar eine Platine mit Leiterbahnantenne zu bauen.

Außerdem führe ich auf der neuen Version nicht nur GDO2 sondern auch GDO0 aus. Dadurch ändert sich zwar die Zuordnung zu den GPIO’s, aber man kann das Modul dann zum Beispiel für einen CUL nutzen. Bei meinen Tests hat allerdings der Selbstbau-CUL auch mit nur einem GDO für 868Mhz funktioniert.

Wie immer gilt: bei Fragen und Anregungen gerne melden. Auch wenn jemand ein Modul kaufen möchte.

Nachtrag

Mittlerweile hab ich mit der Hilfe von @malli aus dem Homegear-Forum die Antennenleiterbahnen inkl. Groundplane passend für 868MHz überarbeitet. Die Adapterplatine kann nun entweder mit U.FL-Buchse oder Drahtantenne bestückt werden.

Nachtrag II

Die Platinen von OSHPark sind endlich da und ich muss sagen, ich bin mit dem Ergebnis sehr zufrieden. Die Platinen können bei OSHPark oder bei mir komplett bestückt, mit U.FL-Buchse oder Drahtantenne, bestellt werden.

Das CC1101 SPI Raspberry Pi Modul kann im cod.m Online-Shop bestellt werden!

Hier die Config für V0.3 des Moduls mit Homematic (homematicbidcos.conf):

[TI CC1101 Module]
id = My-C1101-Module
default = true

deviceType = cc1100
device = /dev/spidev0.0
responseDelay = 100

interruptPin = 0
gpio1 = 25

Und so sieht das Ganze mittlerweile bei mir zu Hause aus:

Da ich vermehrt Homegear für Kunden einsetze und nicht ständig das CC1101-Modul aufs neue an Kabel anlöten wollte, habe ich mir mal eine kleine Adapterplatine gebaut.

Das (chinesische) CC1101-Modul ist die günstigste Möglichkeit mit einem Raspberry Pi und homegear auf Homematic oder Max! Komponenten bei 868MHz zuzugreifen. Von Timing ist diese Variante auf jedem Fall einem CUL – also USB Stick – vorzuziehen.

Wie im vorigen Beitrag „Homematic mit node-red über homegear“ zu sehen ist, ist die Kabellösung doch auch immer recht unordentlich und vor allem fehleranfällig.

Wer mag kann die Platine bei OSHPark für $2.85 je 3 Stück (keine Versandkosten) bestellen und das CC1101-Modul auflöten. Dazu benötigt man ansonsten nur noch eine 2X05-Buchsenleiste um die Platine dann auf den Pi aufstecken zu können. Das Modul wir, wie im Bild zu sehen, ab Pin 17 der GPIO-Leiste des Pi gesteckt, GDO2 ist dann auf GPIO25 ausgeführt.

Hier mal beispielhaft der Auszug aus der homematicbidcos.conf:

[TI CC1101 Module]

id = My-CC1101
default = true

deviceType = cc1100
device = /dev/spidev0.0

responseDelay = 100

interruptPin = 2
gpio1 = 25

Wenn die Nachfrage groß genug ist, überlege ich das Modul komplett fertig verlötet zum Verkauf anzubieten. Also gerne melden 😊

Update: Ich habe mittlerweile neue Version des Adapters gebaut: https://allgeek.de/2017/09/23/cc1101-spi-adapter-mit-u-fl-antennenbuchse/

Update 2: Das CC1101 SPI Raspberry Pi Modul kann im cod.m Online-Shop bestellt werden!

Inspiriert von Oliver Lorenz schreibe ich hier mal eine Alternative zum Anbinden von Homematic-Komponenten an node-red auf. Ich nutze für die Hardwareanbindung der Homematic-Komponenten homegear, da es mir die bidirektionale Kommunikation per mqtt erlaubt.

In Oliver’s Post musste ein Programm auf der CCU geschrieben werden, um die Zustände bei Auftreten (event) „zurück“ an node-red zu melden, oder sie müssten zyklisch abgefragt werden. Durch die Nutzung von homegear entfällt dieser Schritt, weil jedes event direkt per mqtt kommuniziert wird.

Hardware

Aus einem Vortrag beim @make_ldk von letztem Jahr habe ich noch folgende Folie, die die Struktur recht anschaulich zeigt:

Es bietet sich an, homegear auf einem Raspberry Pi zu betreiben, da man dort den direkten Zugang zu den eventuell benötigten Hardwareschnittstellen hat. Homegear kann mit einer Vielzahl von Geräten mit homematic (BidCOS) kommunizieren. Ich nutze hier ein CC1101-Funkmodul, das per SPI angebunden wird. Natürlich kann man auch das HM-MOD-RPI-PCB, das HM-LGW oder eine CUL benutzen. Weiteres dazu in der homegear-Dokumentation zu Homematic-BidCOS.

Auch wenn das CC1101-Modul der basteltechnisch größere Aufwand ist, so ist es doch die günstigste und auch technisch beste Lösung (Timing). Die Module lassen sich für unter 5,- € bei den üblichen chinesischen Versandhäusern bestellen. Pollin bietet zum Beispiel auch ein CC1101 Modul an, was sich ohne Probleme einsetzen lässt.

Der CC1101 kann mit 868MHz oder 433MHz funken, allerdings muss er für die entsprechende Frequenz die passenden Antennenkonfiguration vorweisen – 433er-Module funktionieren nicht mit Homematic, das in 868MHz funkt. Auf den Marktplätzen werden viele Module mit 433MHz als 868MHz verkauft. Am besten haltet ihr euch an die Vorschläge im Wiki von FHEM für den Selsbstbau-CUL, den ihr natürlich auch mit homegear nutzen könntet.

Homegear kann mehrere Protokolle/Hardware anbinden. Es kann also nicht nur mit Homematic, sondern auch mit MAX!, Sonos, Philips Hue, Intertechno uvm. auf dem hier gezeigten Weg kommuniziert werden.

Software

Ich nutze für dieses Beispiel hier nicht das fertige homegear-Raspbian, da es sich um ein für den Dauerbetrieb optimiertes read-only Image handelt. Stattdessen habe ich ein Raspbian mit node-red installiert und dort zusätzlich mosquitto (ein mqtt-broker) und homegear mit dem homematic-bidcos Paket installiert. Mosquitto lässt sich sehr einfach über das zur Verfügung gestellte Debian-Repository installieren. Danach nur noch den Dienst mit systemctl enable mosquitto.service aktivieren.
Für die Installation könnt ihr gerne openHABian nutzen oder euch an mein Anfängertutorial zur Installation eines RaspberryPi mit node-red halten. OpenHABian kann node-red wie auch homegear mit installieren.

Für die Grundlagen mag ich euch ein paar Links empfehlen:

Als Client, um die mqtt-Kommunikation zu überwachen, eignet sich mqtt-spy.

Aufbau/Konfiguration

Das CC1101 Modul wird direkt am SPI des Raspberry Pi betrieben, der Anschluss und die Konfiguration sind in der Dokumentation von homegear erklärt: Configure Texas Instruments CC1101 (SPI aktivieren mit raspi-config).

Nach Einrichtung des Betriebssystems sowie Verkabelung muss homegear und das Modul nur noch konfiguriert werden. Schaut dazu bitte in das Grundlagen-Tutorial unter dem Punkt „Konfiguration“ – wichtig auch der Absatz über AES (!) – oder in die Dokumentation von homegear.

Raspberry Pi 3 mit CC1101 SPI Modul

Update: Mittlerweile habe ich einen Adapter für das CC1101 Modul gebaut, damit man nicht immer so einen Kabelsalat veranstalten muss und eine externe Antenne anschließen kann. CC1101 SPI Adapter mit u.FL Antennenbuchse.
Das Modul ist auch bei uns im Online-Shop bestellbar.

Zum Test verwende ich einen HM-LC-Sw1-Pl-2. Nach dem Anlernen, wie unter First Steps beschrieben, meldet sich der Aktor mit seinen Datenpunkten per mqtt unter dem Topic homegear/<homegear-id>/plain/<device-id>/<channel>/<var-name>.
Die homegear-id und der Typ der Meldung wird in der mqtt.conf konfiguriert. Neben plain können auch noch json und jsonobj zurück gegeben werden. Achso, natürlich noch enabled = true setzen, um mqtt zu aktivieren.

Die in den Geräten vorhandenen Datenpunkte können in der offizielen Homematic Dokumentation nachgeschlagen werden.

In unserem Beispiel ist der Status des Aktors also unter homegear/1234-5678-9abc/plain/1/1/STATE zu finden (true/false). Um nun den Status zu „beschreiben“, tauschen wir plain im Topic einfach durch set aus: homegear/1234-5678-9abc/set/1/1/STATE. Dort können wir nun entweder true oder false hinterlegen (publish) – 1/0 würde genauso funktionieren, homegear verarbeitet die gelieferten Daten logisch.

In mqtt-spy kann man nun sehr gut die Zustandsänderungen unseres Status beobachten:

An „Last Received“ der Nachricht sieht man, dass Schaltbefehl senden (set) und Änderungen des Status (STATE) nur ca. 150ms auseinander liegen.

Die Zeit zwischen Betätigung des Tasters am Aktor bis zur Meldung per mqtt ist leider etwas länger (ca. 2s). Das liegt allerdings am Aktor selbst und im weiteren Zusammenhang an der 1%-Regel bei 868MHz.

node-red

Beispielhaft verwende ich node-red-dashboard zum Schalten des Aktors.

Man abonniert (subscribe) also das Topic des Status des Aktors und gibt diese msg.payload in einen Dashboard-Switch-Node. Der Switch muss so konfiguriert werden, dass er true und false als String in der on- bzw. off-payload versteht.

Beim Schalten sendet der Switch die konfigurierte Payload an seinen Ausgang und wir senden diese an unser set-Topic (publish).

Wichtig ist, dass ankommende Nachrichten nicht direkt an den Ausgang durchgereicht werden,  da es durch die 150ms Verzögerung beim Schalten zu einer Race-Condition kommen würde. Zum Glück bietet uns der Switch-Node dafür schon eine passende Option:

Der Switch-Node ändert seinen Status durch das eingehende Topic und sendet bei Betätigung die Änderung an das ausgehende Topic.

Conclusion


(die USB-Kamera hat ein wenig Verzögerung)

Damit haben wir erfolgreich Homematic bzw. jedes von homegear zur Verfügung gestellte Gerät an node-red per mqtt angebunden. Wichtig hierbei ist, dass wir dadurch einen eventbasierten Rückweg haben, also auch Schaltaktionen am Aktor selbst oder durch andere gepairte Homematic-Geräte direkt wieder in node-red gemeldet bekommen.

Ein weiterer Weg wäre über das neu in homegear eingeführte node-blue nur bestimmte Variablen der Geräte in mqtt zu publishen. Dazu dann vielleicht mal mehr in einem anderen Artikel.