Новый хаб от Xiaomi с поддержкой технологий Zigbee 3, Bluetooth Mesh, HomeKit и его подключение к достаточно популярной системе умного дома — Home Assistant, интересует?

Введение

Устройства умного дома можно встретить на разных беспроводных протоколах.

Важно понимать, что поверх каждого протокола производители устройств накладывают что-то своё. А это значит, что нельзя выбрать какой-то один протокол и все устройства всех фирм будут автоматически поддерживаться.

Wi-Fi

Чаще всего новички выбирают устройства на технологии Wi-Fi. Ведь Wi-Fi роутер сегодня есть у всех. Умным устройством можно пользоваться сразу после покупки. Но тут есть нюанс: в количестве устройств слабость Wi-Fi. Роутеры от провайдеров в большинстве своём тот ещё хлам, способный справиться с 1-2 десятками устройств. И пять новых умных лампочек могут быть проблемой для всей сети.

Здесь выходом будет хороший двухдиапазонный роутер. Весь умный дом можно повесить на диапазон 2.4 ГГц, а мультимедиа-устройства (смартфоны, ноутбуки, телевизоры, колонки) на 5 ГГц.

Bluetooth

Устройства на Bluetooth новички выбирают так же охотно, ведь сегодня смартфоны есть почти у всех. Проблема в том, что дальность Bluetooth весьма ограничена. Уже из соседней комнаты вы не сможете посмотреть температуру на датчике или включить чайник или лампочку.

В таких случаях производители рекомендуют покупать BLE Gateway. Это устройство, которое будет посредником между Bluetooth и серверами производителя. Здесь уже далеко не все пользователи соглашаются на дополнительные траты и лишнюю железку в доме.

Некоторые производители встраивают возможности BLE Gateway в камеры и лампы, закрывая проблему лишних затрат и лишнего устройства в доме.

Zigbee

От этой технологии новички отказываются чаще всего из-за необходимости приобретать дополнительное устройство-посредник, ведь ничего работающего с Zigbee в их доме скорее всего нет. Некоторые производители встраивают поддержку этой технологии в умные колонки и, на мой взгляд, это очень интересный ход.

Дополнительную проблему составляет, что каждый такой Gateway поддерживает только дочерние устройства своего производителя. Купив устройства Philips Hue, IKEA, Sonoff, Xiaomi и Tuya, вы, скорее всего, должны будете докупить пять Gateway соответственно.

Эта технология заслуживает внимания по следующим причинам:

• Беспроводные датчики довольно маленькие и в последнее время не такие и дорогие: 500 рублей за простейший датчик или кнопку — это реальность, Xiaomi и AliExpress сделали своё дело.
• Беспроводные датчики могут продержаться на одной батарее несколько лет, без шуток — лет!
• В количестве Zigbee устройств их сила: технология поддерживает Mesh, проводные устройства, скорее всего, будут ретрансляторами сигнала между Gateway и удалёнными датчиками, заодно снимая нагрузку с самого Gateway.
• Технология поддерживает прямое управление в обход Gateway, можно связать кнопку и лампочку. В случае выхода Gateway из строя управление светом продолжит работать. Правда далеко не все кнопки это умеют.

Xiaomi

Фирма Xiaomi сделала многое для продвижения технологии Zigbee в альтернативных системах умного дома. Их старенький Xiaomi Gateway 2 (DGNWG02LM, lumi.gateway.v3) имел на борту "режим разработчика", который открывал локальный протокол доступа к управлению Zigbee устройствами этого шлюза. Интеграции этого протокола есть в множестве open source систем.

В евро-версии этого шлюза Xiaomi Gateway EU (DGNWG05LM, lumi.gateway.mieu01), а также в обновлённой версии Xiaomi Gateway 3 (ZNDMWG03LM, lumi.gateway.mgl03) этого протокола нет.

Обновлённая версия шлюза получила новый чип на Zigbee 3 (EFR32MG1B), а также поддержку технологии Bluetooth Mesh и HomeKit. В HomeKit поддерживаются не все устройства, будьте внимательны.

Xiaomi Gateway 3

В отличие от всех остальных шлюзов, обновлённая версия имеет уникальную особенность: на ней программно можно открыть Telnet-доступ. Доступ открывается только при наличии Mi Home токена, так что всё вполне секьюрно.

В этом шлюзе стоит чип серии EFR32 от фирмы Silicon Labs. Те в свою очередь поставляют вместе с чипом набор SDK. В составе SDK есть MQTT-транспорт, обеспечивающий доступ к Zigbee проколу из любого ПО, установленного как на шлюзе, так и за его пределами.

По умолчанию MQTT-брокер не доступен извне, но у нас ведь теперь есть Telnet!

В брокере есть два корневых топика: это "сырые" данные Zigbee и обработанные данные от Xiaomi. Я решил взять за основу обработанные данные. Там атрибуты устройств хоть и описаны псевдокодами, но в них всё же проще разобраться человеку, ничего не понимающему в Zigbee.

В итоге получился такой вот компонент для Home Assistant — XiaomiGateway3.

Он автоматически включает Telnet и публичный MQTT, используя токен Mi Home.

Сейчас токен нужно получать нехитрым образом (инструкция в readme). Но в будущем я планирую добавить получение токена с серверов Xiaomi, используя аккаунт Mi Home. Ведь недавно в сети появилась рабочая реализация авторизации в их облаке.

Сейчас компонент получает список устройств и последние значения их атрибутов с Хаба. Но в дальнейшем я планирую добавить получение списка устройств из облака. Там есть пользовательские названия всех устройств.

BLE Gateway

С этим пришлось повозиться. Работа с Bluetooth-устройствами не отражается в MQTT. Зато все данные отражаются в консоли. Поэтому компонент подключается к хабу через Telnet отдельным потоком, перезапускает утилиту работы с Bluetooth и читает её вывод в реальном времени. Это самый стабильный способ, что я нашёл. В syslog данные от этой утилиты попадают с перебоями. Моих знаний Linux не хватает, чтоб понять, почему так происходит.

Первым делом компонент научился поддерживать стандартный набор Bluetooth-устройств Xiaomi: датчики температуры, анализаторы почвы и освещенности, фумигатор.

А пару дней назад в нём появилась поддержка умных Bluetooth-замков. На сегодняшний день это единственный из известных мне способов подключить BLE-умный замок Xiaomi в альтернативную систему умного дома.

Чайника у меня нет, но присылайте логи — добавлю и его. Правда чайники Xiaomi не поддерживают функцию удалённого включения, это большой минус.

BLE-устройства и их атрибуты отображаются по мере поступления данных. Когда появится поддержка облака — полный список BLE устройств с их моделями, именами и последними посланными данными можно будет получить оттуда. Такая информация на хабе не хранится.

Поддержка Bluetooth Mesh ламп пока в разработке. Работа с ними сильно отличается от BLE-устройств.

Планы

Грандиозные.

Нужно отладить работу хаба со всем списком официально поддерживаемых Zigbee-устройств. Добавить возможность настройки "тонких" параметров:

• настройки хаба: например, мощность (и её можно сильно увеличить!),
• изменение настроек дочерних устройств: режим логических кнопок на выключателях, чувствительность датчика вибрации и многое другое.

Нужно добавить поддержку облака для получения токена хаба и полного списка Zigbee и Bluetooth-устройств.

Нужно добавить поддержку Bluetooth Mesh ламп.

И самое главное — добавить поддержку устройств других производителей. Да, это возможно. Мне удалось подключить все сторонние устройства, что у меня были, и управлять ими. Такие устройства не отображаются в Mi Home и HomeKit. Но управлять ими можно с помощью "сырых" Zigbee-команд.

Для понимания полного масштаба проблемы такой поддержки загляните в исходники замечательного проекта zigbee2mqtt: devices, fromZigbee, toZigbee.

Почти каждое устройство требует свой собственный обработчик. В случае с Xiaomi Gateway 3 и официально поддерживаемыми устройствами — роль такого обработчика выполняет софт хаба.

Другие мои разработки можно найти на GitHub. Среди русскоговорящей аудитории наиболее популярный проект — YandexStation. Глобально очень хорошо себя зарекомендовал SonoffLAN. Но, думаю, XiaomiGateway3 его легко обгонит. За развитием этого и других моих проектов можно следить на моём канале Telegram.