Merge branch 'main' of git.un-hack-bar.de:smash/ebk-unhb-co2ampel into main

README.md

@@ -42,6 +42,11 @@ Eine RGB-LED zeigt rot, gelb oder grün, je nach Messwert.
 
 Wir benutzen die PlatformIO IDE. Dort kann das Projekt geöffnet und mit Klick auf "Upload" compiliert und auf den ESP32 geladen werden.
 
+Alternativ kann die Datei [unhb-co2-ampel-v0.5.bin](https://git.unhb.de/smash/ebk-unhb-co2ampel/releases/tag/v0.5) hier runtergeladen werden und z.B. mit dem esptool.py mit
+
+    esptool.py write_flash 0x0000 unhb-co2-ampel-v0.5.bin
+
+auf dem Mikrocontroller programmiert werden.
 
 ## Wiring
 

platformio.ini

@@ -12,8 +12,9 @@
 platform = espressif32
 board = esp32dev
 framework = arduino
-upload_port = /dev/ttyUSB0
 lib_deps = 
 	adafruit/Adafruit NeoPixel@^1.6.0
-	wifwaf/MH-Z19@^1.5.2
 	squix78/ESP8266_SSD1306@^4.1.0
+	yiannisbourkelis/Uptime Library @ ^1.0.0
+	wifwaf/MH-Z19@^1.5.3
+monitor_speed = 115200

src/ebk_co2ampel.cpp

@@ -2,116 +2,338 @@
 #include "MHZ19.h"
 #include "SSD1306Wire.h"
 #include <Adafruit_NeoPixel.h>
+#include "fonts-custom.h"
+#include <Preferences.h>
+#include "uptime_formatter.h"
 
-// Maximum CO² levels for green and yellow, everything above is considered red.
+// Grenzwerte für die CO2 Werte für grün und gelb, alles überhalb davon bedeutet rot
 #define GREEN_CO2 800
 #define YELLOW_CO2 1000
 
-// Measurement interval in miliseconds
-#define INTERVAL 60000
+// CO2 Mess-Intervall in Milisekunden
+#define CO2_INTERVAL 15*1000
+// Display Update-Intervall in Milisekunden
+#define DISPLAY_INTERVAL 2500
+// Dauer der Kalibrierungsphase in Milisekunden
+#define CAL_INTERVAL 180*1000
 
-// Pins for MH-Z19
+// Boot-Mode Konstanten
+#define BOOT_NORMAL    42
+#define BOOT_CALIBRATE 23
+#define BOOT_UNKNOWN   69
+
+// Pins für den MH-Z19b
 #define RX_PIN 16
 #define TX_PIN 17
 
-// Pins for SD1306
+// Pins für das SD1306 OLED-Display
 #define SDA_PIN 21
 #define SCL_PIN 22
 
-// Pin for LED
+// Pin für den LED-Ring
 #define LED_PIN 4
 
-// number of LEDs connected
+// Anzahl der angeschlossenen LEDs am Ring
 #define NUMPIXELS 8
 
+Preferences preferences;
 MHZ19 myMHZ19;
 HardwareSerial mySerial(1);
 SSD1306Wire  display(0x3c, SDA_PIN, SCL_PIN);
-Adafruit_NeoPixel pixels = Adafruit_NeoPixel(NUMPIXELS, LED_PIN, NEO_RGB + NEO_KHZ800);
+Adafruit_NeoPixel pixels = Adafruit_NeoPixel(NUMPIXELS, LED_PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
+ 
+String ampelversion = "0.50";
 
-unsigned long getDataTimer = 0;
 int lastvals[120];
 int dheight;
+int currentBootMode;
+
+
+void setBootMode(int bootMode) {
+  if(bootMode == BOOT_NORMAL) { 
+    Serial.println("Startmodus nächster Reboot: Messmodus");
+    preferences.putUInt("cal", bootMode);
+    if (bootMode != preferences.getUInt("cal", BOOT_UNKNOWN)) Serial.println("Konnte neuen Bootmodus nicht schreiben :-(");
+  }
+  else if(bootMode == BOOT_CALIBRATE) {
+    Serial.println("Startmodus nächster Reboot: Kalibrierungsmodus");
+    preferences.putUInt("cal", bootMode);
+    if (bootMode != preferences.getUInt("cal", BOOT_UNKNOWN)) Serial.println("Konnte neuen Bootmodus nicht schreiben :-(");
+  } else {
+    Serial.println("Unerwarteter Boot-Mode soll gespeichert werden. Abgebrochen.");
+  } 
+}
+
+void toggleBootMode(int bootMode) {
+  switch (bootMode){
+    case BOOT_CALIBRATE:
+      setBootMode(BOOT_NORMAL);   break;
+    case BOOT_NORMAL:
+      setBootMode(BOOT_CALIBRATE); break;
+    case BOOT_UNKNOWN:
+      Serial.println("Bootmode Unbekannt! Neue Ampel? Nächster Start wird Messmodus.");
+      setBootMode(BOOT_NORMAL);   break;
+    default:
+      Serial.print("Unerwarteter Bootmode-Wert: "); Serial.println(bootMode);
+      Serial.println("Nächster Start wird Messmodus.");
+      setBootMode(BOOT_NORMAL);   break;
+  }
+}
+
+int readCO2(){
+  static int co2=400;
+  static unsigned long getDataTimer = 0;
+  
+  if (millis() - getDataTimer >= CO2_INTERVAL) {
+    // Neuen CO2 Wert lesen
+    co2 = myMHZ19.getCO2();
+    // Alle Werte in der Messwertliste um eins verschieben
+    for (int x = 1; x <= 119; x = x + 1) {
+      lastvals[x - 1] = lastvals[x];
+    }
+    // Aktuellen Messer am Ende einfügen
+    lastvals[119] = co2;
+   
+    // Ein wenig Debug-Ausgabe
+    Serial.print("Neue Messung - Aktueller CO2-Wert: ");
+    Serial.print(co2);
+    Serial.print("; Background CO2: " + String(myMHZ19.getBackgroundCO2()));
+    Serial.print("; Temperatur: " + String(myMHZ19.getTemperature()) + " Temperature Adjustment: " + String(myMHZ19.getTempAdjustment()));
+    Serial.println("; uptime: " + uptime_formatter::getUptime());
+
+    getDataTimer = millis();
+  }
+  return co2;
+}
 
 void setup() {
-  Serial.begin(9600);
-  mySerial.begin(9600, SERIAL_8N1, RX_PIN, TX_PIN);
-  myMHZ19.begin(mySerial);
-  pixels.clear();
+  Serial.begin(115200);
+  Serial.println("Starte...");
+  Serial.print("CO2-Ampel Firmware: ");Serial.println(ampelversion);
+
+  // Ab hier Bootmodus initialisieren und festlegen
+  preferences.begin("co2", false);
+  currentBootMode = preferences.getUInt("cal", BOOT_UNKNOWN);  // Aktuellen Boot-Mode lesen und speichern
+
+  switch(currentBootMode){
+    case BOOT_CALIBRATE:
+      Serial.println("Startmodus Aktuell: Kalibrierungsmodus");
+      toggleBootMode(currentBootMode); // beim nächsten boot ggfs. im anderen modus starten, wird später nach 10 Sekunden zurückgesetzt
+      break;
+    case BOOT_NORMAL:
+      Serial.println("Startmodus Aktuell: Messmodus");
+      toggleBootMode(currentBootMode); // beim nächsten boot ggfs. im anderen modus starten, wird später nach 10 Sekunden zurückgesetzt
+      break;
+    default:
+      Serial.println("Startmodus Aktuell: Unbekannt oder Ungültig");
+      Serial.println("Nächster Start im Messmodus");
+      setBootMode(BOOT_NORMAL);
+      break;
+  }
+
+  // Ab hier Display einrichten
   display.init();
+  // display.setLogBuffer(5,30);
   display.setContrast(255);
-  delay(1000);
+  delay(500);
   display.clear();
   display.flipScreenVertically();
+  display.setFont(ArialMT_Plain_16);
+  display.setTextAlignment(TEXT_ALIGN_CENTER);
+  display.drawString(64,  0, "Version: " + String(ampelversion));
+  if(currentBootMode == BOOT_NORMAL) {
+    display.drawString(64, 17, "Zum Kalibrieren");
+    display.drawString(64, 34, "jetzt Neustarten" );
+  } else {
+    display.drawString(64, 17, "Zum Messen");
+    display.drawString(64, 34, "jetzt Neustarten" );
+  }
+  display.display();
   dheight = display.getHeight();
-  myMHZ19.autoCalibration();
-  // Fill array of last measurements with -1
+  
+  // Ab hier Sensor einrichten
+  mySerial.begin(9600, SERIAL_8N1, RX_PIN, TX_PIN);
+  myMHZ19.begin(mySerial);
+  myMHZ19.autoCalibration(false); // "Automatic Baseline Calibration" (ABC) erstmal aus
+  char myVersion[4];          
+  myMHZ19.getVersion(myVersion);
+  Serial.print("\nMH-Z19b Firmware Version: ");
+  Serial.print(myVersion[0]);Serial.print(myVersion[1]);;Serial.print(".");Serial.print(myVersion[2]);Serial.println(myVersion[3]);
+  Serial.print("Range: ");  Serial.println(myMHZ19.getRange());   
+  Serial.print("Background CO2: ");  Serial.println(myMHZ19.getBackgroundCO2());
+  Serial.print("Temperature Cal: ");  Serial.println(myMHZ19.getTempAdjustment());
+  Serial.print("ABC Status: "); myMHZ19.getABC() ? Serial.println("ON") :  Serial.println("OFF");
+  Serial.print("read EEPROM value: ");  Serial.println(currentBootMode);
+  Serial.print("First CO2 value (should be 400): ");  Serial.println(readCO2());
+ 
+  // Liste der Messwerte mit "-1" befüllen ("-1" wird beinm Graph nicht gezeichnet)
   for (int x = 0; x <= 119; x = x + 1) {
     lastvals[x] = -1;
   }
  
+  // Ab hier LED-Ring konfigurien
   pixels.begin();
-  for(int i=0; i<NUMPIXELS; i++) {
-    pixels.setPixelColor(i, 0,0,50);
-    pixels.show(); 
-  }
+  pixels.clear();
+  pixels.fill(pixels.Color(0,0,0));
+  pixels.show(); 
+
+  // Wir lesen schonmal einen CO2 Sensorwert, da die erste Werte meist Müll sind
+  delay(5000);
+  Serial.print("Second CO2 value: ");  Serial.println(readCO2());
+  Serial.flush();
 }
 
-int calc_vpos_for_co2(int co2val, int display_height) {
-  return display_height - int((float(display_height) / 3000) * co2val);
+int calc_vpos_for_co2(int co2val, int max_height) {
+  return int((float(max_height) / (5000-350)) * (co2val-350));
 }
 
 void set_led_color(int co2) {
+  static char blinkState=0;
+  static signed char blinkDirection=1;
+  static int blinkOn=0;
+  static int blinkOff=0;
+
   if (co2 < GREEN_CO2) {
-    // Green
-      for(int i=0; i<NUMPIXELS; i++) {
-        pixels.setPixelColor(i, 30,0,0);
-      }
+    pixels.fill(pixels.Color(0,0,0));      // Grün
+    pixels.setPixelColor(4,pixels.Color(0,2,0));
   } else if (co2 < YELLOW_CO2) {
-    // Yellow
-          for(int i=0; i<NUMPIXELS; i++) {
-        pixels.setPixelColor(i, 40,40,0);
-      }
+    pixels.fill(pixels.Color(50,30,0));     // Gelb
   } else {
-    // Red
-              for(int i=0; i<NUMPIXELS; i++) {
-        pixels.setPixelColor(i, 0,90,0);
+    blinkState+=blinkDirection;
+    if( (blinkState<90) & (blinkState>0) ) {
+      pixels.fill(pixels.Color(blinkState,00,0));  
+    }
+    else if (blinkState==90) {
+      blinkDirection=0; blinkOn++;
+      if(blinkOn==400) {
+        blinkOn=0; blinkDirection=-1; blinkState=89;
       }
+    }
+    else if (blinkState==0) {
+      blinkDirection=0; blinkOff++;
+      if(blinkOff==50) {
+        blinkOff=0; blinkDirection=1; blinkState=1;
+      }
+    }
   }
   pixels.show();
+  delay(10);
 }
 
-void loop() {
-  if (millis() - getDataTimer >= INTERVAL) {
-    // Get new CO² value.
-    int CO2 = myMHZ19.getCO2();
-    // Shift entries in array back one position.
-    for (int x = 1; x <= 119; x = x + 1) {
-      lastvals[x - 1] = lastvals[x];
+
+void rainbow(int wait) {
+  for(long firstPixelHue = 0; firstPixelHue < 65536; firstPixelHue += 256) {
+    for(int i=0; i<NUMPIXELS; i++) {
+      int pixelHue = firstPixelHue + (i * 65536L / NUMPIXELS);
+      pixels.setPixelColor(i, pixels.gamma32(pixels.ColorHSV(pixelHue)));
     }
-    // Add new measurement at the end.
-    lastvals[119] = CO2;
-    // Clear display and redraw whole graph.
+    pixels.show();
+    delay(wait);
+  }
+}
+
+void calibrateCO2() {
+  display.setTextAlignment(TEXT_ALIGN_CENTER);
+  display.setFont(ArialMT_Plain_16);
+  display.clear();
+  display.drawString(64, 0, "! Kalibriere !");
+  display.setFont(ArialMT_Plain_24);
+  display.drawString(64, 18, "NICHT");
+  display.setFont(ArialMT_Plain_16);
+  display.drawString(64, 44, "Neustarten");
+  display.display();
+  Serial.println("Kalibrierung startet nun");
+  
+  myMHZ19.setRange(5000);
+  delay(500);
+  myMHZ19.calibrate();
+  delay(500);
+  myMHZ19.autoCalibration(false);
+  delay(500);
+  
+  display.clear();
+  display.setFont(ArialMT_Plain_24);
+  display.drawString(64, 0, "Fertig!");
+  display.display();
+  setBootMode(BOOT_NORMAL);
+  delay(10000);
+  display.clear();
+}
+
+void updateDisplayCO2(int co2) {
+  static unsigned long getUpdateTimer = 0;
+  
+  if (millis() - getUpdateTimer >= DISPLAY_INTERVAL) {
+    // Display löschen und alles neu schreiben/zeichnen
     display.clear();
     for (int h = 1; h < 120; h = h + 1) {
       int curval = lastvals[h];
       if (curval > 0) {
-        int vpos = calc_vpos_for_co2(lastvals[h], dheight);
-        int vpos_last = calc_vpos_for_co2(lastvals[h - 1], dheight);
+        int vpos = 63 - calc_vpos_for_co2(lastvals[h], 16);
+        int vpos_last = 63 - calc_vpos_for_co2(lastvals[h - 1], 16);
         display.drawLine(h - 1, vpos_last, h, vpos);
       }
     }
-    // Set LED color and print value on display
-    set_led_color(CO2);
-    display.setLogBuffer(1, 30);
+    // Aktuellen CO2 Wert ausgeben
     display.setFont(Cousine_Regular_54);
     display.setTextAlignment(TEXT_ALIGN_CENTER);
-    display.drawString(64 ,0 , String(CO2));
-    display.drawLogBuffer(0, 0);
+    display.drawString(64 ,0 , String(co2));
     display.display();
-    // Debug output
-    Serial.print("CO2 (ppm): ");
-    Serial.println(CO2);
-    getDataTimer = millis();
+    
+    // Fertig mit update; Zeitpunkt für das nächste Update speichern
+    getUpdateTimer = millis();
   }
 }
+
+void loop() {
+  static unsigned long calibrationStart = 0;
+  static int countdown = 0;
+  static int safezone = false;
+
+  int co2;
+  
+  // Nur für die ersten 10 Sekunden wichtig,
+  if ( (!safezone) & (millis() > 10000) ) {
+    Serial.println("=== 10 Sekunden im Betrieb, nächster Boot im Messmodus ===");
+    setBootMode(BOOT_NORMAL); 
+    safezone = true;
+  }
+  
+  if (safezone) {    
+    if (currentBootMode == BOOT_CALIBRATE){          
+      if (millis() - calibrationStart <= CAL_INTERVAL) {
+        rainbow(10);
+        countdown = ((calibrationStart + CAL_INTERVAL) - millis()) / 1000;
+        Serial.println("Countdown: " + String(countdown));
+
+        display.clear();
+        display.setFont(ArialMT_Plain_16);
+        display.setTextAlignment(TEXT_ALIGN_LEFT);
+        display.drawString(0, 0, "Kalibrierung");
+        
+        display.setFont(ArialMT_Plain_10);;
+        display.drawString(0, 17, "Abbrechen durch Neustart");
+        
+        display.setTextAlignment(TEXT_ALIGN_CENTER);
+        display.setFont(ArialMT_Plain_16);;
+        display.drawString(64, 35, "Noch: " + String(countdown) + " Sek.");
+        
+        display.display();
+        }
+      else if (millis() - calibrationStart >= CAL_INTERVAL) {
+        calibrateCO2();
+        currentBootMode = BOOT_NORMAL;  //Fertig, ab jetzt kann es normal weitergehen
+      }
+    } else {
+      // Achtung: readCO2() liefer nur alle "INTERVAL" ms ein neuen Wert, der alte wird aber zwischengespeichert
+      co2 = readCO2();
+  
+      // Update Display
+      updateDisplayCO2(co2);
+
+      // Farbe des LED-Rings setzen
+      if(currentBootMode == BOOT_NORMAL) { set_led_color(co2); }
+    }
+  }
+}
+