M5Atom_airqa/M5Atom_airqa.ino

/*
Питание 3,3 В
Логические уровни 3,3 В
Точность измерения влажности ± 2%
Точность измерения температуры ± 0,2 °C
Разрешающая способность показаний датчика HDC1080 14 бит
Диапазон измерения концентрации CO2: 400 ... 8192 ppm
Диапазон измерения концентрации летучих органических веществ 0 ... 1187 ppb
*/

#include <WiFiManager.h> // https://github.com/tzapu/WiFiManager
#include <Preferences.h> //Сохранение настроек хеша прошивки

#include <HTTPClient.h>
#include <ESP32httpUpdate.h> //Библиотека ОТА обновлений
#include "M5Atom.h"          //Библиотека атома для функции Led и Кнопки, можно упразднить и убрать

#include <Ticker.h>             //Библиотека таймера для Led
#include <WiFiUdp.h>            //Udp клиент
#include <NTPClient.h>          //NTP запрос времени
#include <TimeLib.h>            //Внутреннее время
#include <Wire.h>               //Библиотека дял I2C
#include "ClosedCube_HDC1080.h" //Температура влажность
#include "Adafruit_CCS811.h"    //eco2 Tvoc

#include <PubSubClient.h> //Mtqq
#include <ArduinoJson.h>  //Упакова в JSon - удобная библиотека
#include <ESPmDNS.h>

//Наша кнопочка при нажатии на которую произойдет вызов wifi менеджера и перезагрузка в станцию
#define TRIGGER_PIN 39

unsigned int VersionSW = 21; //65536  Версия прошивки

//15 - добавлено то, се, забыл вообще дописать что добавленоSerial
//19 - вывод в консоль всех действий, ошибки с обновлнеием - починил, прияногое мигание светодиодом, тест для поиска metrics.
//21 - убран мак из вывода в топике 

WiFiManager wm; // обьект менеджера
WiFiManagerParameter custom_field;
Preferences OTApreferences; //Обьект хранения настроек хеша прошивки

Ticker RGBWTicker;
Adafruit_CCS811 ccs;
ClosedCube_HDC1080 hdc1080;
String JsonData;
StaticJsonDocument<200> doc, other;

WiFiClient espClient;
PubSubClient MqttClient(espClient);
IPAddress IpMqtt;

WiFiUDP ntpUDP;
NTPClient timeClient(ntpUDP, "0.ua.pool.ntp.org", 7200, 60000); //Собственно сервер времени смещение и частоат запроса, но он вручную

const PROGMEM char *mqttHostName = "192.168.89.210"; //Хостнейм брокера metrics.local    //192.168.89.210
unsigned int mqttPort = 1883;                           //Порт брокера 1883
const PROGMEM char *topicName = "/aastudio";              // +mac адресс девайса Префикс топика
const PROGMEM char *mqttLogin = "login",                  //Логин пароль - необходимо сменить код при connect()
    *mqttPass = "password";
const char *mqttIPHost; //тут хранится IP хоста по хостнейму

unsigned long timingUpdate, timingReqSensor, timingSendMqtt; //Таймеры для millis()
int PROGMEM nextM5Update = 450000;                           //каждые 7.5 минут запрос обновления с сервера
int PROGMEM nextReqSensor = 10000;                           //опрос датчиков раз в 10 секунд
int PROGMEM nextMqttSend = 60000;                            //Отправка

//Поправочные коефициенты для датчиков
//[24A160474D14, 5002919F5450, 5002918A38CC]
//tcoeff[0,1,2]
//hcoeff[0,1,2]

float PROGMEM tcoeff[3] = {-11.18, -9.62, -10.6}; //Температура
float PROGMEM hcoeff[3] = {13.77, 14.07, 15.56};  //Влажность
float callibrationT = 0, callibrationH = 0;
String macc = ""; //Глобальное хранение мас адреса
float TempAv, HumAv, Eco2Av, TvocAv;
byte errorID = 0;

long rssi = 0;
//int hall=0;                               

//Кусок кода поправить - так делать нельзя
#define NUM_AVER 5
float averageT;            // перем. среднего
float valArrayT[NUM_AVER]; // массив
byte idxT = 0;

float averageH;            // перем. среднего
float valArrayH[NUM_AVER]; // массив
byte idxH = 0;

float averageECO;            // перем. среднего
float valArrayECO[NUM_AVER]; // массив
byte idxECO = 0;

float averageTVOC;            // перем. среднего
float valArrayTVOC[NUM_AVER]; // массив
byte idxTVOC = 0;

bool mqttSendFlag = false;

// float arrT[5] = {0}, arrH[5] = {0};
// int arrECO[5] = {0}, tvoc[5] = {0};
int reqCounter = 0;
bool flagblink = true;

//Настройки
void setup()
{
    M5.begin(true, false, true);
    delay(50);
    Wire.begin(25, 21); //Пины для I2c на ATOM

    pinMode(23, OUTPUT); //Пин датчика для работы
    digitalWrite(23, LOW);

    WiFi.mode(WIFI_STA);
    Serial.begin(115200);
    Serial.setDebugOutput(true);
    delay(3000);

    Serial.println("\n Starting station");
    pinMode(TRIGGER_PIN, INPUT);
    // wm.resetSettings(); // wipe settings
    // add a custom input field
    int customFieldLength = 40;
    // new (&custom_field) WiFiManagerParameter("customfieldid", "Custom Field Label", "Custom Field Value", customFieldLength,"placeholder=\"Custom Field Placeholder\"");
    // test custom html input type(checkbox)
    // new (&custom_field) WiFiManagerParameter("customfieldid", "Custom Field Label", "Custom Field Value", customFieldLength,"placeholder=\"Custom Field Placeholder\" type=\"checkbox\""); // custom html type
    // test custom html(radio)
    const char *custom_radio_str = "<br/><label for='customfieldid'>Custom Field Label</label><input type='radio' name='customfieldid' value='1' checked> One<br><input type='radio' name='customfieldid' value='2'> Two<br><input type='radio' name='customfieldid' value='3'> Three";
    new (&custom_field) WiFiManagerParameter(custom_radio_str); // custom html input
    wm.addParameter(&custom_field);
    wm.setSaveParamsCallback(saveParamCallback);
    // custom menu via array or vector
    // menu tokens, "wifi","wifinoscan","info","param","close","sep","erase","restart","exit" (sep is seperator) (if param is in menu, params will not show up in wifi page!)
    // const char* menu[] = {"wifi","info","param","sep","restart","exit"};
    // wm.setMenu(menu,6);
    std::vector<const char *> menu = {"wifi", "info", "param", "sep", "restart", "exit"};
    wm.setMenu(menu);
    // set dark theme
    wm.setClass("invert");
    //set static ip
    // wm.setSTAStaticIPConfig(IPAddress(10,0,1,99), IPAddress(10,0,1,1), IPAddress(255,255,255,0)); // set static ip,gw,sn
    // wm.setShowStaticFields(true); // force show static ip fields
    // wm.setShowDnsFields(true);    // force show dns field always
    // wm.setConnectTimeout(20); // how long to try to connect for before continuing
    wm.setConfigPortalTimeout(30); // auto close configportal after n seconds
    // wm.setCaptivePortalEnable(false); // disable captive portal redirection
    // wm.setAPClientCheck(true); // avoid timeout if client connected to softap
    // wifi scan settings
    // wm.setRemoveDuplicateAPs(false); // do not remove duplicate ap names (true)
    // wm.setMinimumSignalQuality(20);  // set min RSSI (percentage) to show in scans, null = 8%
    // wm.setShowInfoErase(false);      // do not show erase button on info page
    // wm.setScanDispPerc(true);       // show RSSI as percentage not graph icons
    // wm.setBreakAfterConfig(true);   // always exit configportal even if wifi save fails
    bool res;
    // res = wm.autoConnect(); // auto generated AP name from chipid
    // res = wm.autoConnect("AutoConnectAP"); // anonymous ap
    res = wm.autoConnect("AirQaPortal", "12345678"); // Подключение к анонимной точке доступа
    if (!res)
    {
        Serial.println("Failed to connect or hit timeout");
        // ESP.restart();
    }
    else
    {
        Serial.println("Server AirQaPortal start");
    }

    if (!ccs.begin()) //The device's I2C address is 0x5A
    {
        Serial.println("Failed to start sensor CCS811! ");
    }

    ccs.setTempOffset(8.6);

    hdc1080.begin(0x40); //14 бит температура и влажность
    hdc1080.setResolution(HDC1080_RESOLUTION_14BIT, HDC1080_RESOLUTION_14BIT);

    //Установка коеффициентов каллибровки по MAC адресу
    SetCallibrationCoeff();
    //Запрос IP сервера MQTT и установка сервера
    setMqttServer();
    reqNtpTime();
}

//Установка сервера и порта
void setMqttServer()
{

    Serial.println("======WHERE IS METRICS.LOCAL=====");
    mdns_init();
    Serial.print("MDNS SAY: ");
    IPAddress ipaddr = MDNS.queryHost("metrics"); // .local omitted
    Serial.println(ipaddr.toString());

    Serial.print("HOSTBYNAME SAY: ");
    int errtest = WiFi.hostByName("metrics", ipaddr);    
    Serial.println(ipaddr.toString());
    Serial.println("=======END TEST======");

    int err = WiFi.hostByName(mqttHostName, IpMqtt);
    if (err == 1)
    {

        delay(50);

        MqttClient.setServer(IpMqtt, mqttPort);
        MqttClient.setCallback(callback);
        Serial.println("Set MQTT Server - OK");
    }
    else
    {
        Serial.print("Error code hostByName(): ");
        Serial.println(err);
    }
}

//Функция получения данных из MQTT если мы подпишемся на топики
void callback(char *topic, byte *payload, unsigned int length)
{
    Serial.print("Message arrived [");
    Serial.print(topic);
    Serial.print("] ");
    for (int i = 0; i < length; i++)
    {
        Serial.print((char)payload[i]);
    }
    Serial.println();
}

//Запрос времени NTP и установка локлаьного времени
void reqNtpTime()
{
    timeClient.update();
    uint32_t timeEpoch = timeClient.getEpochTime();
    setTime(timeEpoch);
    Serial.print(timeEpoch);
    Serial.print(" <=ntp==  ==device=> ");
    Serial.println(now());
    if (timeEpoch < 100000)
    {
        errorID = 1;
    }
}

//Нажатие кнопки для сброса
void checkButton()
{
    Serial.println("Button Pressed to RESET");

    wm.resetSettings();
    ESP.restart();

    Serial.println("Starting config portal");
    wm.setConfigPortalTimeout(120);

    if (!wm.startConfigPortal("AirQaPortal", "12345678")) //Логин и пароль точки доступа
    {
        Serial.println("failed to connect or hit timeout");
        delay(1000);
        // ESP.restart();
    }
    else
    {
        Serial.println("Clien connected to AP");
    }
}

String getParam(String name)
{
    String value;
    if (wm.server->hasArg(name))
    {
        value = wm.server->arg(name);
    }
    return value;
}

void saveParamCallback()
{
    Serial.println("[CALLBACK] saveParamCallback fired");
    Serial.println("PARAM customfieldid = " + getParam("customfieldid"));
}

//Обновление прошивки, происходит проверка и загрузка

void OTAUpdate()
{
    Serial.println("OTAUpdate() START");
    bool flagOTA = false;
    String keyOTA;
    String payload;

    OTApreferences.begin("ota-config");

    if (WiFi.status() == WL_CONNECTED)
    {
        HTTPClient http;
        String getMacNow = getMacAddress();
        //const char *clientId = macc.c_str();

        String serverPath = "http://meteosence.s-host.net/airqa/airquality.php?meteopas=e93gme9hAt9nSWaV&mac=" + getMacNow + "&meteodata=gethash";

        Serial.print("URL and GET request: ");
        Serial.println(serverPath);

        http.begin(serverPath.c_str());
        int httpResponseCode = http.GET();

        if (httpResponseCode > 0)
        {
            Serial.print("HTTP Response code: ");
            Serial.println(httpResponseCode);
            payload = http.getString();

            Serial.print("Data from HTTP request (OTA Hash): ");
            Serial.println(payload);

            if (payload != "errno" || payload != "errfi")
            {
                keyOTA = OTApreferences.getString("md5HashOTA");

                if (keyOTA.length() <= 0)
                {
                    OTApreferences.putString("md5HashOTA", "undifined");
                }


                Serial.print("md5HashOTA in device: ");
                keyOTA = OTApreferences.getString("md5HashOTA");
                Serial.println(keyOTA);  

                if (payload != keyOTA)
                {
                    flagOTA = true;
                    OTApreferences.putString("md5HashOTA", payload);
                    Serial.println("flagOTA = true;");
                }
            }
            else
            {
                Serial.print("Hosting return error: ");
                Serial.println(payload);
                errorID = 3;
            }
        }
        else
        {
            Serial.print("Error HTTP Response code: ");
            Serial.println(httpResponseCode);
            errorID = 2;
        }
        // Free resources
        http.end();
    }
    else
    {
        Serial.println("WHY WiFi is Disconnected??");
    }

    if (flagOTA == true)
    {
        flagOTA = false;
        Serial.println("flagOTA = false;");

        t_httpUpdate_return ret = ESPhttpUpdate.update("http://meteosence.s-host.net/airqa/airatoms.bin");

        //После update ничего не происходит, такая вот особенность.
        //Если все прошло хорошо, перезагрузка на новую прошивку

        Serial.print("ret ");
        Serial.println(ret);

        switch (ret)
        {
        case HTTP_UPDATE_FAILED:
            Serial.printf("HTTP_UPDATE_FAILD Error (%d): %s", ESPhttpUpdate.getLastError(), ESPhttpUpdate.getLastErrorString().c_str());
            Serial.println(ESPhttpUpdate.getLastError());
            Serial.println(ESPhttpUpdate.getLastErrorString().c_str());
            Serial.println("HTTP_UPDATE_FAILD Error");
            delay(3000);
            ESP.restart();
            break;

        case HTTP_UPDATE_NO_UPDATES:
            Serial.println("HTTP_UPDATE_NO_UPDATES");
            delay(3000);
            ESP.restart();
            break;

        case HTTP_UPDATE_OK:
            Serial.println("HTTP_UPDATE_OK");
            delay(3000);
            ESP.restart();
            break;
        }
    }
    OTApreferences.end();
}

//Функция для индикации Led
void ledset(char color, bool blink = false)
{
    M5.dis.setBrightness(100); //Половина яркости
    switch (color)
    {
    case 'g':
        M5.dis.drawpix(0, 0xf00000); //Зеленый

        break;
    case 'r':
        M5.dis.drawpix(0, 0x00f000); //Красный

        break;
    case 'b':
        M5.dis.drawpix(0, 0x0000f0); //Синий
        break;
    case 'w':
        M5.dis.drawpix(0, 0x707070); //Белый
        break;
    default:
        M5.dis.clear();
        break;
    }
    if (blink == true)
    { //Таймер для LED
        RGBWTicker.attach_ms(1000, ledBlinkTimer);
    }
    else
    {
        RGBWTicker.detach();
    }
}

void ledBlinkTimer()
{

    if (flagblink == true)
    {
        M5.dis.setBrightness(0);
        M5.dis.drawpix(0, 0xf00000);

        for (int b = 0; b <= 180; b++)
        {
            M5.dis.setBrightness(b);
            delay(7);
        }
        flagblink = false;
    }
    else
    {

        M5.dis.setBrightness(180);
        M5.dis.drawpix(0, 0xf00000);
        for (int b = 180; b >= 0; b--)
        {
            M5.dis.setBrightness(b);
            delay(7);
        }
        //M5.dis.clear();
        flagblink = true;
    }
}

//Получение мак адреса
String getMacAddress()
{
    uint8_t baseMac[6];
    esp_read_mac(baseMac, ESP_MAC_WIFI_STA);
    char baseMacChr[18] = {0};
    sprintf(baseMacChr, "%02X%02X%02X%02X%02X%02X", baseMac[0], baseMac[1], baseMac[2], baseMac[3], baseMac[4], baseMac[5]);
    return String(baseMacChr);
}

//Установка коефициентов калибровки
void SetCallibrationCoeff()
{
    // Serial.print("Mac: ");
    // Serial.println(getMacAddress());

    //[24A160474D14, 5002919F5450, 5002918A38CC]
    //tcoeff[0,1,2]
    //hcoeff[0,1,2]

    macc = getMacAddress();

    if (macc == "24A160474D14")
    {
        callibrationT = tcoeff[0];
        callibrationH = hcoeff[0];
    }
    if (macc == "5002919F5450")
    {
        callibrationT = tcoeff[1];
        callibrationH = hcoeff[1];
    }

    if (macc == "5002918A38CC")
    {
        callibrationT = tcoeff[2];
        callibrationH = hcoeff[2];
    }
}

//Ниже отдельные функции средних арифметических для каждого параместра с историей
float middleArifmT(float newVal)
{
    // Serial.print(newVal);
    // Serial.print(" ");
    // принимает новое значение
    valArrayT[idxT] = newVal; // пишем каждый раз в новую ячейку
    // for (int t = 0; t <= 6; t++)
    // {
    //     Serial.print(valArrayT[t]);
    //     Serial.print(" ");
    // }

    if (++idxT >= NUM_AVER)
        idxT = 0; // перезаписывая самое старое значение
    averageT = 0; // обнуляем среднее
    for (int i = 0; i < NUM_AVER; i++)
    {
        averageT += valArrayT[i]; // суммируем
    }
    averageT /= NUM_AVER; // делим

    // Serial.println(averageT);
    return averageT; // возвращаем
}

float middleArifmH(float newVal)
{                             // принимает новое значение
    valArrayH[idxH] = newVal; // пишем каждый раз в новую ячейку
    if (++idxH >= NUM_AVER)
        idxH = 0; // перезаписывая самое старое значение
    averageH = 0; // обнуляем среднее
    for (int i = 0; i < NUM_AVER; i++)
    {
        averageH += valArrayH[i]; // суммируем
    }
    averageH /= NUM_AVER; // делим
    return averageH;      // возвращаем
}

float middleArifmECO(float newVal)
{                                 // принимает новое значение
    valArrayECO[idxECO] = newVal; // пишем каждый раз в новую ячейку
    if (++idxECO >= NUM_AVER)
        idxECO = 0; // перезаписывая самое старое значение
    averageECO = 0; // обнуляем среднее
    for (int i = 0; i < NUM_AVER; i++)
    {
        averageECO += valArrayECO[i]; // суммируем
    }
    averageECO /= NUM_AVER; // делим
    return averageECO;      // возвращаем
}

float middleArifmTVOC(float newVal)
{                                   // принимает новое значение
    valArrayTVOC[idxTVOC] = newVal; // пишем каждый раз в новую ячейку
    if (++idxTVOC >= NUM_AVER)
        idxTVOC = 0; // перезаписывая самое старое значение
    averageTVOC = 0; // обнуляем среднее
    for (int i = 0; i < NUM_AVER; i++)
    {
        averageTVOC += valArrayTVOC[i]; // суммируем
    }
    averageTVOC /= NUM_AVER; // делим
    return averageTVOC;      // возвращаем
}

//Запрос данных с датчиков.
void reqSensorData()
{
    float hdc1080Temp = 0, hdc1080Hum = 0;
    int eco2 = 0, tvoc = 0;
    if (ccs.available())
    {
        if (!ccs.readData())
        {
            eco2 = ccs.geteCO2();
            tvoc = ccs.getTVOC();
        }
        else
        {
            eco2 = 0;
            tvoc = 0;
            errorID = 4;
        }
    }
    else
    {
        errorID = 5;
    }

    hdc1080Temp = hdc1080.readTemperature() + callibrationT;
    hdc1080Hum = hdc1080.readHumidity() + callibrationH;

    if(hdc1080Temp < -40 || hdc1080Temp > 60 )  {  errorID = 6; }

    if(hdc1080Hum < 0 || hdc1080Temp > 100 )  {  errorID = 7; }
    //  Serial.println("Original data: ");
    //  Serial.println(hdc1080.readTemperature());
    //  Serial.println(hdc1080.readHumidity());

    // Serial.println("Calibration data: ");
    // Serial.print(hdc1080Temp);
    // Serial.println(" ");
    // Serial.println(hdc1080Hum);


    TempAv = middleArifmT(hdc1080Temp);
    HumAv = middleArifmH(hdc1080Hum);
    Eco2Av = middleArifmECO(eco2);
    TvocAv = middleArifmTVOC(tvoc);

    rssi = WiFi.RSSI();
  //  hall=hallRead();  

    if (hdc1080Hum > 50 || hdc1080Hum < 39)
    {
        ledset('r', true);
    }

    if (hdc1080Temp > 24 || hdc1080Temp < 19)
    {
        ledset('r', true);
    }

    if (tvoc > 500)
    {
        ledset('r', true);
    }

    if (eco2 > 1000)
    {
        ledset('r', true);
    }
}

//Отправка данных по MQTT
void SendMqttReq()
{
    //Serial.println("Data in SendMqttReq()");
    // Serial.print(TempAv);
    // Serial.print(" ");
    // Serial.print(HumAv);
    // Serial.print(" ");
    // Serial.print(Eco2Av);
    // Serial.print(" ");
    // Serial.println(TvocAv);

    char HumidityInt[8], TemperatureInt[8];
    dtostrf(TempAv * 100, 4, 0, TemperatureInt);
    dtostrf(HumAv * 100, 4, 0, HumidityInt);

  //  doc["mac"] = String(getMacAddress());
    doc["swver"] = VersionSW;
    doc["t"] = atoi(TemperatureInt);
    doc["h"] = atoi(HumidityInt);
    doc["eco"] = (int)Eco2Av;
    doc["tvoc"] = (int)TvocAv;
    doc["rssi"] = rssi;
  // doc["hall"]= hall;                              
    doc["error"] = errorID; //По умолчанию 0
    doc["time"] = now();

    char resultString[200];
    String JsonData = "";

    serializeJson(doc, JsonData);
    Serial.println(JsonData); //Вывод JSON строки в консоль
    JsonData.toCharArray(resultString, JsonData.length() + 1);

    String finishTopic = "";
    finishTopic = String(topicName) + "/" + macc;
    //Serial.println(finishTopic);
    if (mqttSendFlag == true)
    {
        MqttClient.publish(finishTopic.c_str(), resultString);
        //Serial.println("SentToTopic - ok");
        errorID=0;   
    }
}

//Переподключение при петери связи с MQTT
//10 раз проверили и вернулись в общий цикл что бы вдруг что втянуть обновления
void reconnectMqtt()
{

    //clientId += String(random(0xffff), HEX);
    //clientId.c_str()
    //MqttClient.connect(macc.c_str(), mqttLogin, mqttPass
    byte circle = 0;
    while (!MqttClient.connected())
    {
        Serial.print("MQTT reconnect...");

        circle++;
        if (circle == 10)
        {
            break;
        }

        const char *clientId = macc.c_str();
        //macc += String(random(0xffff), HEX);

        if (MqttClient.connect(clientId))
        {
            //String finishTopic = "";
            // finishTopic = String(topicName) + "/" + macc;
            //MqttClient.publish(finishTopic.c_str(), "Reconnect NOW");

            Serial.println("Reconnect NOW");
            errorID=8;             
            //    client.subscribe("inTopic");
            mqttSendFlag = true;
        }
        else
        {
            Serial.print("failed сonnect to MQTT, rc=");
            Serial.println(MqttClient.state());
            mqttSendFlag = false;
            delay(1000);
        }
    }
}

void loop()
{
    //Проверка старта сервера
    M5.update();

    //Если не определен IP то и не будет отправки.
    // 40 секунд и происходит сброс настроек WIFI
    if (M5.Btn.wasReleasefor(40000))
    {
        ledset('r', true);
        checkButton();
    }

    //По таймеру запруск обновления прошивки
    if (millis() - timingUpdate > nextM5Update)
    {
        reqNtpTime();
        OTAUpdate();
        // Serial.print("OTAUpdate() - ");
        // Serial.println(millis());
        timingUpdate = millis();
    }

    //Таймер запроса данных с датчиков
    if (millis() - timingReqSensor > nextReqSensor)
    {
        reqSensorData();
        ledset('b', true);
        // Serial.print("reqSensorData() - ");
        // Serial.println(millis());
        timingReqSensor = millis();
    }

    //Таймер отправки данных в брокер
    if (millis() - timingSendMqtt > nextMqttSend)
    {
        SendMqttReq();
        ledset('g', true);
        timingSendMqtt = millis();
    }

    //Тут же проверка подключения к MQTT
    if (!MqttClient.connected())
    {
        reconnectMqtt();
        ledset('w', true);
    }

    // Serial.println("=============");
    // rssi = WiFi.RSSI();
    // Serial.println(rssi);
    // Serial.println("=============");

    MqttClient.loop();
}