Weather_WH2/Weather_WH2.ino

   1 /*
   2   Updated code for receiving data from WH2 weather station
   3   This code implements timeouts to make decoding more robust
   4   Decodes received packets and writes a summary of each packet to the Arduino's
   5   serial port
   6   Created by Luc Small on 19 July 2013.
   7   Released into the public domain.
   8 */
   9
  10 #include <dht.h>
  11 #include <Wire.h>
  12 #include <BMP085.h>
  13
  14 // DHT11 and BMP085 wired sensors
  15 dht DHT;
  16 BMP085 bmp;
  17
  18 // Humidity sensor at pin 4
  19 #define DHT11PIN 5
  20 int sensorPin = 0;
  21 #define DEBUG
  22
  23 // LED pins
  24 #define REDPIN 11
  25 #define GREENPIN 12
  26
  27 // Read data from 433MHz receiver on digital pin 3
  28 #define RF_IN 4
  29 // For better efficiency, the port is read directly
  30 // the following two lines should be changed appropriately
  31 // if the line above is changed.
  32 #define RF_IN_RAW PIND4
  33 #define RF_IN_PIN PIND
  34
  35 // Port that is hooked to LED to indicate a packet has been received
  36
  37 #define COUNTER_RATE 3200-1 // 16,000,000Hz / 3200 = 5000 interrupts per second, ie. 200us between interrupts
  38 // 1 is indicated by 500uS pulse
  39 // wh2_accept from 2 = 400us to 3 = 600us
  40 #define IS_HI_PULSE(interval)   (interval >= 2 && interval <= 3)
  41 // 0 is indicated by ~1500us pulse
  42 // wh2_accept from 7 = 1400us to 8 = 1600us
  43 #define IS_LOW_PULSE(interval)  (interval >= 7 && interval <= 8)
  44 // worst case packet length
  45 // 6 bytes x 8 bits x (1.5 + 1) = 120ms; 120ms = 200us x 600
  46 #define HAS_TIMED_OUT(interval) (interval > 600)
  47 // we expect 1ms of idle time between pulses
  48 // so if our pulse hasn't arrived by 1.2ms, reset the wh2_packet_state machine
  49 // 6 x 200us = 1.2ms
  50 #define IDLE_HAS_TIMED_OUT(interval) (interval > 6)
  51 // our expected pulse should arrive after 1ms
  52 // we'll wh2_accept it if it arrives after
  53 // 4 x 200us = 800us
  54 #define IDLE_PERIOD_DONE(interval) (interval >= 4)
  55 // Shorthand for tests
  56 //#define RF_HI (digitalRead(RF_IN) == HIGH)
  57 //#define RF_LOW (digitalRead(RF_IN) == LOW)
  58 #define RF_HI (bit_is_set(RF_IN_PIN, RF_IN_RAW))
  59 #define RF_LOW (bit_is_clear(RF_IN_PIN, RF_IN_RAW))
  60
  61 // wh2_flags
  62 #define GOT_PULSE 0x01
  63 #define LOGIC_HI  0x02
  64 volatile byte wh2_flags = 0;
  65 volatile byte wh2_packet_state = 0;
  66 volatile int wh2_timeout = 0;
  67 byte wh2_packet[5];
  68 byte wh2_calculated_crc;
  69
  70
  71 #ifdef DEBUG
  72 byte printed = 0;
  73 #endif
  74
  75 ISR(TIMER1_COMPA_vect)
  76 {
  77   static byte sampling_state = 0;
  78   static byte count;
  79   static boolean was_low = false;
  80
  81   switch(sampling_state) {
  82     case 0: // waiting
  83       wh2_packet_state = 0;
  84       if (RF_HI) {
  85         if (was_low) {
  86           count = 0;
  87           sampling_state = 1;
  88           was_low = false;
  89         }
  90       } else {
  91         was_low = true;
  92       }
  93       break;
  94     case 1: // acquiring first pulse
  95       count++;
  96       // end of first pulse
  97       if (RF_LOW) {
  98         if (IS_HI_PULSE(count)) {
  99           wh2_flags = GOT_PULSE | LOGIC_HI;
 100           sampling_state = 2;
 101           count = 0;
 102         } else if (IS_LOW_PULSE(count)) {
 103           wh2_flags = GOT_PULSE; // logic low
 104           sampling_state = 2;
 105           count = 0;
 106         } else {
 107           sampling_state = 0;
 108         }
 109       }
 110       break;
 111     case 2: // observe 1ms of idle time
 112       count++;
 113       if (RF_HI) {
 114          if (IDLE_HAS_TIMED_OUT(count)) {
 115            sampling_state = 0;
 116          } else if (IDLE_PERIOD_DONE(count)) {
 117            sampling_state = 1;
 118            count = 0;
 119          }
 120       }
 121       break;
 122   }
 123
 124   if (wh2_timeout > 0) {
 125     wh2_timeout++;
 126     if (HAS_TIMED_OUT(wh2_timeout)) {
 127       wh2_packet_state = 0;
 128       wh2_timeout = 0;
 129 #ifdef DEBUG
 130       if (printed) {
 131         Serial1.println();
 132         printed=0;
 133       }
 134 #endif
 135     }
 136   }
 137 }
 138
 139 void setup() {
 140
 141   Serial1.begin(115200); // Set the baud.
 142
 143    // Wait for U-boot to finish startup.  Consume all bytes until we are done.
 144   do {
 145      while (Serial1.available() > 0) {
 146         Serial1.read();
 147      }
 148
 149     delay(1000);
 150   } while (Serial1.available()>0);
 151
 152   Serial1.begin(57600);
 153   Serial1.println();
 154   Serial1.println("STATUS:STARTING");
 155
 156   bmp.begin();
 157
 158   pinMode(REDPIN,OUTPUT);
 159   pinMode(GREENPIN,OUTPUT);
 160
 161   pinMode(RF_IN, INPUT);
 162   digitalWrite(RF_IN,HIGH);
 163
 164   TCCR1A = 0x00;
 165   TCCR1B = 0x09;
 166   TCCR1C = 0x00;
 167   OCR1A = COUNTER_RATE;
 168   TIMSK1 = 0x02;
 169
 170   // enable interrupts
 171   sei();
 172 }
 173
 174 unsigned long previousMillis = 0;
 175 unsigned long indoor_interval = 60000;
 176 unsigned long outdoor_interval = 45000;
 177 unsigned long previousIndoor = 0;
 178 unsigned long previousOutdoor = 0;
 179
 180 float temperature;
 181 float pressure;
 182
 183 void loop() {
 184   unsigned long now;
 185   int gas = 0;
 186   byte i;
 187
 188   now = millis();
 189
 190   if (wh2_flags) {
 191     if (wh2_accept()) {
 192       // calculate the CRC
 193       wh2_calculate_crc();
 194
 195       if (wh2_valid()) {
 196
 197         Serial1.println();
 198         Serial1.print("SENSOR:TYPE=OUTDOOR,");
 199
 200         Serial1.print("ID=");
 201         Serial1.print(wh2_sensor_id(), HEX);
 202
 203         Serial1.print(",HUMIDITY=");
 204         Serial1.print(wh2_humidity(), DEC);
 205
 206         Serial1.print(",TEMPERATURE=");
 207         Serial1.println(format_temp(wh2_temperature()));
 208
 209         previousOutdoor = now;
 210         digitalWrite(REDPIN,HIGH);
 211
 212       } else {
 213
 214         Serial1.println();
 215         Serial1.println("ERROR:OUTDOOR");
 216         previousOutdoor = now;
 217         digitalWrite(REDPIN,LOW);
 218
 219       }
 220
 221    }
 222    wh2_flags = 0x00;
 223   }
 224
 225   if ((unsigned long)(now - previousMillis) >= indoor_interval) {
 226
 227     previousMillis = now;
 228
 229     int chk = DHT.read11(DHT11PIN);
 230
 231     if (chk==0) {
 232
 233       Serial1.println();
 234       Serial1.print("SENSOR:TYPE=INDOOR,");
 235       Serial1.print("HUMIDITY=");
 236       Serial1.print(DHT.humidity);
 237       Serial1.print(",TEMPERATURE=");
 238       Serial1.print(DHT.temperature);
 239
 240       previousIndoor = now;
 241       digitalWrite(GREENPIN,HIGH);
 242
 243
 244     } else {
 245
 246       Serial1.println();
 247       Serial1.println("ERROR:INDOOR");
 248       previousIndoor = now;
 249       digitalWrite(GREENPIN,LOW);
 250
 251     }
 252
 253     pressure=bmp.readPressure();
 254     temperature=bmp.readTemperature();
 255     Serial1.println();
 256     Serial1.print("SENSOR:TYPE=BARO,");
 257     Serial1.print("PRESSURE=");
 258     Serial1.print(pressure);
 259     Serial1.print(",TEMPERATURE=");
 260     Serial1.println(temperature);
 261
 262     gas = analogRead(sensorPin); // Получаем значения из датчика
 263     Serial1.print("SENSOR:TYPE=GAS,VALUE=");
 264     Serial1.println(gas); // Пишем в серийный порт
 265
 266   }
 267
 268   if ((unsigned long)(now - previousIndoor) > indoor_interval*10) {
 269
 270       Serial1.println();
 271       Serial1.println("ERROR:INDOOR TIMEOUT");
 272       previousIndoor = now;
 273       digitalWrite(GREENPIN,LOW);
 274
 275   }
 276
 277   if ((unsigned long)(now - previousOutdoor) > outdoor_interval*10) {
 278
 279       Serial1.println();
 280       Serial1.println("ERROR:OUTDOOR TIMEOUT");
 281       previousOutdoor = now;
 282       digitalWrite(REDPIN,LOW);
 283
 284   }
 285
 286
 287 }
 288
 289
 290 // processes new pulse
 291 boolean wh2_accept()
 292 {
 293   static byte packet_no, bit_no, history;
 294
 295   // reset if in initial wh2_packet_state
 296   if(wh2_packet_state == 0) {
 297      // should history be 0, does it matter?
 298     history = 0xFF;
 299     wh2_packet_state = 1;
 300     // enable wh2_timeout
 301     wh2_timeout = 1;
 302   } // fall thru to wh2_packet_state one
 303
 304   // acquire preamble
 305   if (wh2_packet_state == 1) {
 306      // shift history right and store new value
 307      history <<= 1;
 308      // store a 1 if required (right shift along will store a 0)
 309      if (wh2_flags & LOGIC_HI) {
 310        history |= 0x01;
 311      }
 312      // check if we have a valid start of frame
 313      // xxxxx110
 314      if ((history & B00000111) == B00000110) {
 315        // need to clear packet, and counters
 316        packet_no = 0;
 317        // start at 1 becuase only need to acquire 7 bits for first packet byte.
 318        bit_no = 1;
 319        wh2_packet[0] = wh2_packet[1] = wh2_packet[2] = wh2_packet[3] = wh2_packet[4] = 0;
 320        // we've acquired the preamble
 321        wh2_packet_state = 2;
 322     }
 323     return false;
 324   }
 325   // acquire packet
 326   if (wh2_packet_state == 2) {
 327
 328     wh2_packet[packet_no] <<= 1;
 329     if (wh2_flags & LOGIC_HI) {
 330       wh2_packet[packet_no] |= 0x01;
 331 #ifdef DEBUG
 332       Serial1.print('1');
 333       printed=1;
 334     } else {
 335       Serial1.print('0');
 336       printed=1;
 337 #endif
 338     }
 339
 340     bit_no ++;
 341     if(bit_no > 7) {
 342       bit_no = 0;
 343       packet_no ++;
 344     }
 345
 346     if (packet_no > 4) {
 347       // start the sampling process from scratch
 348       wh2_packet_state = 0;
 349       // clear wh2_timeout
 350       wh2_timeout = 0;
 351       return true;
 352     }
 353   }
 354   return false;
 355 }
 356
 357
 358 void wh2_calculate_crc()
 359 {
 360   wh2_calculated_crc = crc8(wh2_packet, 4);
 361 }
 362
 363 bool wh2_valid()
 364 {
 365   return (wh2_calculated_crc == wh2_packet[4]);
 366 }
 367
 368 int wh2_sensor_id()
 369 {
 370   return (wh2_packet[0] << 4) + (wh2_packet[1] >> 4);
 371 }
 372
 373 byte wh2_humidity()
 374 {
 375   return wh2_packet[3];
 376 }
 377
 378 /* Temperature in deci-degrees. e.g. 251 = 25.1 */
 379 int wh2_temperature()
 380 {
 381   int temperature;
 382   temperature = ((wh2_packet[1] & B00000111) << 8) + wh2_packet[2];
 383   // make negative
 384   if (wh2_packet[1] & B00001000) {
 385     temperature = -temperature;
 386   }
 387   return temperature;
 388 }
 389
 390 String format_temp(int temperature)
 391 {
 392   byte whole, partial;
 393   String s;
 394   s = String();
 395   if (temperature<0) {
 396     temperature = -temperature;
 397     s += String('-');
 398   }
 399
 400   whole = temperature / 10;
 401   partial = temperature - (whole*10);
 402
 403   s += String(whole, DEC);
 404   s += '.';
 405   s += String(partial, DEC);
 406
 407   return s;
 408
 409 }
 410
 411 uint8_t crc8( uint8_t *addr, uint8_t len)
 412 {
 413   uint8_t crc = 0;
 414
 415   // Indicated changes are from reference CRC-8 function in OneWire library
 416   while (len--) {
 417     uint8_t inbyte = *addr++;
 418     for (uint8_t i = 8; i; i--) {
 419       uint8_t mix = (crc ^ inbyte) & 0x80; // changed from & 0x01
 420       crc <<= 1; // changed from right shift
 421       if (mix) crc ^= 0x31;// changed from 0x8C;
 422       inbyte <<= 1; // changed from right shift
 423     }
 424   }
 425   return crc;
 426 }
 427
 428
 429
 430
 431
 432
 433
 434
 435