TWELITE SPOTで子機のデータをブラウザーで表示する

こんにちは、ENGかぴです。

TWELITE SPOTはTWELITEとESP32-WROOM-32Eを組み合わせた無線LANモジュールです。子機を出荷時のアプリと同様の設定に合わせることでWiFiを使ってブラウザーに子機から取得したデータを表示させることができます。

TWELITE SPOTの動作確認を行うため、手持ちのTWELITE PAL（開閉センサーパル：PALとする）と自作の子機モジュールのパケット情報をブラウザー（スマホ）に表示します。

TWELITEとESP32-WROOM-32E（以下ではESP32とする）を組み合わせて動作確認した下記記事の親機をTWELITE SPOTに置き換えて動作確認を行います。

ESP32-WROOM-32EとTWELITEの特徴を活かした無線通信

トワイライトを太陽光パネルで動作させたことやMWSTAGEの環境でソフト開発して無線通信したことなどについてまとめています。

トワイライト（TWELITE）のソフト開発と無線通信でできること

TWELITE SPOTの動作確認
1. 動作確認（PAL）
2. 動作確認（子機モジュール）
TWELITE SPOTのソフトを変更して使用する
ソースコード全体
関連リンク

TWELITE SPOTの動作確認

TWELITE SPOTはTWELITEの特徴である省電力で中距離通信ができるZigBee通信をESP32のWiFi通信に変換してデータ管理するモジュールです。詳細は下記リンクを参考にしてください。

IoT 無線LANゲートウェイ TWELITE SPOT – トワイライトスポット – MONO-WIRELESS.COM

ESP32のアクセスポイント機能やサーバー機能を使用することでTWELITE SPOTを中継器として使用したり、クラウド接続したりすることができます。

子機のTWELITEから無線通信したデータをESP32を介してブラウザーにデータ履歴などが表示できます。

TWELITE SPOTに実装されているTWELITE及びESP32は任意のアクトやArduinoファイルを書き込むことができるため、カスタマイズして使用することができます。

TWELITE SPOTにプリインストールされているソフトでPAL及びアクトを書き込んだ子機モジュールでの動作確認を行いました。

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プリインストールされているアプリは作りこまれており応用範囲が広く、アクトでカスタマイズできるため動作確認して面白かったです。

動作確認（PAL）

TWELITE SPOTでPALから取得したパケット情報を表示します。PALの設定をTWELITE SPOTに合わせるため周波数チャンネルとアプリケーションIDをMWSTAGEのインタラクティブモードで変更します。

PALの周波数チャンネル（Channels）を18、アプリケーションID（Application ID）を0x67720102に変更します。変更後[Ｓ]（save Configuration）で設定を保存します。変更後はトワイライターを外しボタン電池でPALを動作させます。

TWELITE SPOTのアクセスポイントの「TWELITE SPOT」に接続し、「192.168.1.1」をGoogle Chromeなどのブラウザーで開きます。

ページを開くとメイン画面が表示されます。Signal ViewerはTWELITE DIPの初期アプリ、CUE ViewerはTWELITE CUEの初期アプリ、ARIA ViewerはTWELITE ARIAの初期アプリに対応しているためPALではデータが表示されません。Serial Viewerは子機から受信したパケットを表示する機能でアプリの種別を問わず使用できます。

PALは磁石を近づけると親機に通知します。Serial Viewerにパケットの情報が表示されており、Packet Typeを確認するとApp_PALの表示になっているためPALの情報が取得できていることが分かります。

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動作確認（子機モジュール）

アクトによる任意のアプリでSerial Viewerにパケット情報を表示されるかを確認します。子機はESP32-WROOM-32EとTWELITEの特徴を活かした無線通信のものを使用します。子機の通信相手が自作のESP32+TWELITEの親機からTWELITE SPOTになります。

子機のソースコードの周波数チャンネルとアプリケーションIDをPALと同様にTWELITE SPOTに合わせます。PALと同様にアクセスポイントに接続してSerial Viewerを表示して子機からの受信を待機します。

子機からデータを受信するとパケットの情報がSerial Viewerに表示されます。アクトによる任意のパケットなので種別の表示がUnknownになっていますが、アクトのパケットであることは下記のリンクのアクトのデータフォーマットで確認できます。

アクト – WINGS (twelite.info)

データフォーマットのコマンド種別がAAになっていることからアクトのデータであると判断することができます。

アクトのパケットから温湿度のデータを確認します。パケットの最後尾の1バイトがチェックサムで前方の4バイト分が温度/湿度のデータの100倍値を送信するように指定しています。例として一番下のパケットから温度/湿度のデータを確認します。温度のデータが0x846（2118）なので21.18℃になります。湿度のデータは0x1ACC（6860）なので61.60％になります。

自作のアクトのパケットを解析してブラウザーに表示するようにHTMLデータを改造する必要がありますが、温湿度の情報であればTWELITE ARIAを使用するのが手っ取り早い方法だと感じました。

TWELITE SPOTのソフトを変更して使用する

TWELITE SPOTはプリインストールされているアプリで温湿度や加速度センサーの情報を取得してグラフによる履歴表示できますが、アクトを書き込んでカスタマイズすることもできます。下記記事のソースコードをTWELITE SPOTのTWELITEとESP32に書き込んで動作確認を行います。

ESP32-WROOM-32EとTWELITEの特徴を活かした無線通信

ソースコードは流用しますが、TWELITE SPOTのハード構成に合わせるため一部を追加修正行います。

TWELITE SPOTに実装されているTWELITEはインタラクティブモードに遷移できるタイプのものじゃないためESP32のソースコードにMWingsライブラリを追加してTWELITEの設定を行います。

TWELITEのシリアルポートはモニター用のSerial以外にESP32との通信の為TWELITEのSerial1のクラスオブジェクトを実装する必要があります。

MWingsライブラリの追加

MWingsライブラリはモノワイヤレス社が公開しているライブラリです。Arduino IDEで追加して使用することができます。使用方法などの詳細は下記のリンクで説明されています。

TWELITE SPOT スタートガイド

以下はMWingsライブラリの追加とTWELITEの初期化に関わる部分を抜粋してまとめています。

Arduino IDEのライブラリマネージャの検索欄にTweliteやmwings等を入力するとライブラリの候補が表示されます。候補の中から「MWings by MONO WIRELESS」をインストールします。

ESP32のソースコードにTWELITEの設定を初期化するためにMWings.hをインクルードして使用します。初期化の例は以下の通りです。

#include <MWings.h>

// Pin defs
const uint8_t TWE_RST = 5;
const uint8_t TWE_PRG = 4;
const uint8_t LED = 18;

// TWELITE defs
const uint8_t TWE_CH = 18;
const uint32_t TWE_APPID = 0x67720102;
const uint8_t TWE_RETRY = 2;
const uint8_t TWE_POWER = 3;

void setup() {

    Serial2.begin(115200);
    Twelite.begin(Serial2,
      LED, TWE_RST, TWE_PRG,
      TWE_CH, TWE_APPID, TWE_RETRY, TWE_POWER)；//指定しない場合は-1で省略可
}

ESP32のSerial2を使用します。begin()関数でシリアル通信のボーレートを指定します。TWELITEの初期のボーレートである115200を指定します。

TweliteはMWingsクラスをインスタンス化したオブジェクトです。tweliteを操作してTWELITEを初期化を行います。MWingsクラスのbegin()関数でTWELITEの周波数チャンネルとアプリケーションIDなどを設定します。

第1引数はESP32のシリアルポートを指定します。第2引数はステータスLEDを接続したピン番号を指定します。未使用の場合は-1で省略できます。

第3引数はTWELITEのRSTピンを接続した番号を指定します。第4引数はTWELITEのPRGピンを接続したピンの番号を指定します。

第3引数、第4引数はTWELITEをリセットしてプログラムモードに遷移させたりするピンでハードに依存したピン番号になるため固定の番号になります。

第5引数は周波数チャンネルを指定します。第6引数はアプリケーションIDを指定します。

ESP32のソフトを書き込む

TWELITE SPOTのESP32のソフトの書き込みはトワイライターを使って行います。USB TypeCは電源供給用でソフトの書き込みはできません。書き込みの方法は下記リンクに詳細があります。

ESP32 を使ったファームウェア開発の基礎 | TWELITE SPOT スタートガイド

Webサーバーで表示するファビコンやChartライブラリのファイルをFLASH領域に書き込みます。ESP32 Sketch Data Uploadプラグイン（Arduino IDE Ver1.8.19などで使用可能）を使用する方法や下記記事による方法で必要なファイルを書き込みます。

ESP32-WROOM-32EにSDカードのファイルをアップロードする

ESP32のソフトの書き込み方法は以下の通りです。

USB TypeCに電源を供給した状態で行う
ESP32のFLASHのサイズを16MBに設定変更する。（パーティションを管理しない場合は初期の4MBでも問題なし）
BOOTボタンを押したまま、ENボタンを押してESP32をリセットしてからENボタンを外してBOOTモードで起動する。
BOOTモードでソフトを書き込む。書き込み後はENを押してリセットする。

Serial1を実装する

TWELITEとESP32はSerial1を使ってシリアル通信を行いますが、初期状態では実装されていないため追加する必要があります。下記のリンクに詳細が説明されています。

Serial – MWX Library (twelite.info)

void setup(){   
  Serial1.setup(TX_BUFF,RX_BUFF);
  //Serial1.begin(115200,serial_jen::E_CONF::PORT_ALT);//通信なし
  Serial1.begin(115200);//通信可能
}

SerialのクラスのSerial1オブジェクトを操作して設定を行います。setup()関数はSerial1で使用する送信データと受信データの一時保管のサイズを指定します。

第1引数はTX用のバッファサイズを指定します。例ではSerialのサイズに合わせて768を指定しています。

第2引数はRX用のバッファサイズを指定します。例ではSerialのサイズに合わせて256を指定しています。

begin()関数はボーレートとシリアル通信に使用するピンの区分を指定します。第1引数に通信のボーレートを指定します。第2引数はSerial1のピンの区分を指定します。例では区分の指定を行っていません。

回路図ではD14,D15がSerial1になっているためserial_jen::E_CONF::PORT_ALTを指定しましたが、通信ができませんでした。原因が分からなかったため指定を外すと通信ができました。

当方の解釈の間違いである可能性もありますが、回路図の記載ミスもしくはピンの区分に関する記載ミスがありそうです。

adrs =&txdata.header[0];
for(uint8_t i = 0; i < allsz; i++ ){
  Serial1 << (*adrs);
  //Serial1.write(*adrs);
  adrs++;
}

子機モジュールから無線受信したデータを電文に変換してSerial1で送信します。Serialを指定するとPC(トワイライターなどのモニター)に送信することになるため注意が必要です。

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動作確認

子機モジュールから取得した温湿度データがESP32を介して表示できるかを確認します。トワイライターをESP32に接続し、シリアルモニタを確認します。

子機から無線受信したデータが親機のTWELITEからESP32にシリアル通信できていることが確認できました。子機の設定の6秒間毎の温湿度データ送信についても確認できました。次にスマホでWiFiで温湿度データの履歴を確認しました。

WiFiのアクセスポイント「EngKapi1」を選択しパスワードに「11112222」を入力してアクセスポイントに接続します。

Google ChromeでIPアドレス「192.168.4.1」を指定するとESP32のWebサーバーが応答し、温湿度データの履歴が表示されることが確認できました。また、IPアドレス「192.168.4.1/ti」のように存在しないURLを指定するとFile Not Foundが表示されることも確認できました。

アクセスポイント、パスワード、IPアドレスはソースコードで変更している場合は指定したものと置き換えて接続してください。

TWELITE SPOTのハードを使用することでコンパクトなサイズでTWELITEの特徴を活かしつつWiFi通信が利用できるのは面白いと感じています。

プリインストールされているアプリも作りこまれているため流用することで様々な用途で応用ができそうです。