ESPEInk-ESP8266

Erweiterung des ESP8266-Waveshare-Treibers um Wifi-Einrichtungsassistent, Deepsleep und MQTT-Funktionalität als Ergänzung zum FHEM-Modul ESPEInk.

Waveshare-Treiberversion

07.11.2022

Installation

Das fertige Image kann per OTA (siehe auch OTA-Beispiel-Sketche) oder auch per esptool auf den ESP8266 geladen werden.

Features

• Einrichtungsmanager für WiFi, MQTT und Deepsleep-Zeit
  • Verbinden mit dem AP ESPEInk-APSetup und im Browser die URL http://192.168.4.1 aufrufen
  • MQTT-Server ist optional, falls keiner angegeben wird, wird kein MQTT verwendet
  • Sleeptime in Sekunden ist optional, wird keine angegeben, läuft der ESP ständig (=ähnlich der Original-Firmware)
  • Firmware-Basis-URL ist optional, wird keine angegeben, wird keine OTA-Update-Anfrage durchgeführt
  • die Einrichtungsdaten werden im ESP gespeichert und nicht mehr im Quellcode; sie sind damit auch nach einem Update noch verfügbar
• OTA-Firmware-Update
  • beim Start wird auf OTA-Updates geprüft - jedoch nicht, wenn der ESP aus dem deep-sleep kommt.
  • unterhalb der Firmware-Basis-URL werden zwei Dateien erwartet, Hauptnamensbestandteil ist die klein geschriebene (WiFi-)MAC-Adresse des ESP
  • <MAC>.version eine Datei, die nur eine Zahl, die Versionsnummer des zugehörigen Firmwareimages, enthält
  • <MAC>.bin das Firmware-Image
  • ein Update erfolgt nur, wenn die aktuelle Versionsnummer kleiner als die auf dem Webserver ist (ja, ist derzeit viel Handarbeit 😉)
• Deepsleep
  • der ESP-Webserver wird 10s für Aktionen gestartet, danach geht er schlafen - falls eine Schlafdauer konfiguriert ist
  • wird ein manueller Upload über die Webseite oder ein ESPEInk-Upload gestartet, wird der Schlaf solange verzögert, bis das SHOW-Kommando zurückkehrt oder über die Abort-Seite abgebrochen wird
• MQTT-Szenario, wie unten stehend beschrieben
  • Funktioniert nicht ⚠️ standalone, benötigt also eine eingerichtete FHEM-Gegenseite
• Reset-Seite http://<esp>/reset, um den Einrichtungsassistenten (ohne Rückfrage) zu starten; die Wifi-Verbindungsdaten müssen erneut eingegeben werden
• Abort-Seite http://<esp>/abort, um einen verzögerten Schlaf (bspw. abgebrochener manueller Upload) sofort auszulösen

Abhängigkeiten

Neben dem Board-Package für den ESP8266 werden zusätzlich noch folgende Libs für den Bau benötigt:

• ArduinoJSON >=6
• WiFiManager
• PubSubClient

Pin-Belegung Lolin/Wemos D1 mini

e-Paper HAT	GPIO	Wemos D1
CS	15	D8
RST	2	D4
DC	4	D2
BUSY	5	D1
DIN	13	D7
CLK	14	D5
GND	GND	G
VCC	3.3V	3V3

Damit der ESP wieder aufwacht, muss RST und D0 mit einem Widerstand von 470 bis 1k verbunden werden (eine NodeMCU hat diesen bereits).

Bekannte Fehler

• Das 2.13-Display funktioniert nicht mit einem "Wemos D1 mini" oder einem Clon davon im deepsleep-Mode. Grund dafür ist, dass die Reset-Leitung des Displays und die interne LED sich einen Port teilen und die LED irgendwo angesteuert wird - und sich das Display dann löscht. Falls jmd. eine Lösung hat, arbeite ich sie gern mit ein.

MQTT-Szenario

Im Zusammenspiel mit dem FHEM-Modul ESPEInk kann man das EInk-Display dazu bringen, weniger Strom zu verbrauchen. Dazu kann man so vorgehen:

• das Attribut interval in ESPEInk steht auf einem hohen Wert, da kein automatischer Upload erfolgen soll (noch notwendiger Workaround)
• ein DOIF triggert die Konvertierung
• ein weiteres DOIF reagiert auf Änderungen im ESPEInk-Reading result_picture und setzt das MQTT-Topic stat/display/needUpdate mit dem QOS 1 (=wird im MQTT-Server zwischengespeichert, solange der ESP schläft)
• ein MQTT_DEVICE wartet auf das ESP-Signal im Topic cmd/display/upload
• der ESP erwacht und befragt das Topic stat/display/needUpdate, ob es was zu tun gibt. Falls nicht, geht er wieder schlafen (Wachzeit ~ 5s).
• falls es etwas zu tun gibt, startet der ESP seinen Webserver und setzt das MQTT-Topic cmd/display/upload
• das MQTT_DEVICE reagiert darauf und startet den ESPEink-upload

❗ Untenstehende FHEM-Schnipsel sind RAW-Definitionen: wenn man die Definition kopiert, dürfen die Backslash nicht mit eingefügt werden.

Benötigt wird

• ein eingerichtetes und funktionierendes FHEM-Modul ESPEInk

   defmod display ESPEInk /opt/fhem/www/images/displayBackground.png
   attr display boardtype ESP8266
   attr display colormode color
   attr display convertmode level
   attr display definitionFile /opt/fhem/FHEM/eink.cfg
   attr display devicetype 7.5inch_e-Paper_HAT_(B)
   attr display picturefile /opt/fhem/www/images/displayBackground.png
   attr display interval 48600
   attr display timeout 50
   attr display url eink-panel
  

• mosquitto als MQTT-Server (MQTT2_* kann leider kein QOS oder ich hab nicht herausgefunden wie)
• MQTT als Verbindung zu mosquitto

   defmod mqtt_device MQTT <mqtt-server>:1883
  

• ein DOIF als Trigger für die Konvertierung (derzeit ist die Konvertierung und der Upload noch gekoppelt), im Beispiel reagiere ich auf die Änderungen in einem dummy-Device display_status, welches bereits alle relevante Informationen enthält

  defmod display_status DUMMY
  attr display_status userReadings status_eg_wizi_fenster status_eg_bad_fenster ...
  

  Sobald sich ein Reading in dem Dummy ändert, wird die Konvertierung angestoßen. Somit ist immer ein aktuelles Bild vorhanden.

   defmod display_status_doif DOIF ([display_status]) (\
   	set display convert\
   )
   attr display_status_doif do always
  

• ein DOIF, welches bei einem Update des konvertierten ESPEInk-Bildes reagiert und das Topic mit qos=1 setzt

   defmod display_doif DOIF ([display:result_picture]) (\
   	set mqtt_device publish qos:1 stat/display/needUpdate true\
   )
   attr display_doif do always
  

• ein MQTT_DEVICE um auf die Nachrage des ESP zu reagieren (wichtig ist, dass das Attribut subscribeReading_cmd heißt, ansonsten wird das FHEM-Kommando nicht ausgeführt, zumindest nicht in meinen Tests)

   defmod display_mqtt MQTT_DEVICE
   attr display_mqtt IODev mqtt_device
   attr display_mqtt subscribeReading_cmd {fhem("set display upload")} cmd/display/upload