Ferrariszähler abtasten - ein Experiment

Mit ein paar Widerständen zwei LEDs und einem Phototransistor durch eine Scheibe aus gebührenden Abstand zuverlässig die nur Millimeter starke, rotierende Scheibe abtasten und dabei einen roten Punkt erkennen? Kann das funktionieren? Ich habe es nach dieser Anleitung ausprobiert und tatsächlich - es funktioniert! Dank eines Arduino nano und einer cleveren Software.

Der schnelle Aufbau

In einen kleinen Plastestreifen von 15 x 50 mm habe ich ziemlich mittig zwei 3 mm Löcher im Abstand von 5mm gebohrt. Diese dienen als Aufnahme für IR LED und Phototransistor. Mit einem 4 adrigen ungeschirmten Kabel, knapp 1 meter lang, habe ich beide Elemente über einen 4 poligen Pfostenverbinder mit dem Breadboard verbunden.
Auf dem Breadboard ist der Arduino nano mit den Widerständen und der Status LED platziert. Also alles in wenigen Minuten zusammengebaut.
Den Sketch habe ich direkt vom Github heruntergeladen und mit der Arduino IDE auf den nano aufgespielt.
Nun wird es spannend: wird die Schaltung funktionieren?
Der serielle Monitor der IDE lässt uns einen ganz schnellen Test machen. Der nano meldet sich mit der aktuellen Einstellung
Trigger levels: 50 100
Mit einem großen C schaltet er in den Command Mode und meldet sich mit einem Prompt >
Mit einem großen D zeigt er anschließend fortlaufen die Messwerte.
Mit einem Stück weißen Papier oder einem glänzenden Gegenstand als Reflektor kann sollten die Messwerte irgendwie zwischen 5 und 200 schwanken.
Ok, das funktioniert, jetzt muss der Sensor eingestellt werden.

Montage und Einrichtung

Ich habe den Strich für die Bohrungen gleich in die Oberfläche geritzt, diesen Strich verwende ich jetzt um den Sensor möglicht exakt mit der Ferraris Scheibe auszurichten. Die im Bild gezeigte Methode mit Panzertape verändert ihre Lage innerhalb weniger Stunden! Also nur als schnelle Probe geeignet!
Der Sensor wird mit dem Breadboard verbunden und der nano mit meinem im Schaltschrank vorhandenen Raspberry. Um die Messwerte mitzuschreiben um später die Triggerschwellen festzulegen verwende ich minicom.

sudo apt-get update && sudo apt-get install minicom

Mit minicom kenne ich mich erstmal gar nicht aus, aber das Programm ist interaktiv bedienbar:

minicom -s

startet minicom im Setup Mode. Wir müssen folgendes einstellen:

• Serial port setup
• Serial Device /dev/ttyUSB1
• Bps/Par/Bits 9600 8N1
• Hardware Flowcontrol No
• Exit

Jetzt mit C und D in die kontinuierliche Datenausgabe versetzen, die Messwerte scrollen durch. Wenn nicht die Einstellung überprüfen!

Mit CTRL-A und Z öffnen wir den Hilfemodus öffnen, von diesem kann man das Programm auch weiter bedienen. L öffnet den Capture Modus, wir müssen bloß noch den Dateinamen bestätigen und schon zeichnet minicom die Messwerte auf, per default ins aktuelle Verzeichnis mit dem Namen minicom.cap. Wir müssen jetzt ein 3-4 Runden der Ferrarisscheibe aufzeichnen. 

Mit CTRL-A (Z) und L kann der Capturemodus anschließend mit close und damit die Datei geschlossen werden.

Mit WinScp kann man die Datei auf den PC kopieren, in minicom.txt umbenennen und anschließend in Excel oder Google Tabellen importieren (beide weigern sich eine Datei mit der Endung .cap zu importieren!?).
Jetzt markiert man die Spalte mit den Werten und fügt über das Menü / Einfügen / Diagramm eine Kurve ein.
Die Kurve kann man etwas aufzoomen und ganz leicht die beiden Trigger Punkte bestimmen. Im Anzeigemodus des Diagramms der Google Tabelle kann man mit der Maus die einzelnen Punkte anzeigen lassen.
Beispielauswahl 130 175

Zurück zu minicom und wieder mit C in den Command Modus wechseln. Jetzt geben wir mit S 130 175 die Triggerschwellen ein. Nun wechseln wir wieder in den Trigger Mode mit T.

Fertig!

Ich habe jetzt einfach den Ausgang mit der Status LED (D12) mit einem Pin meines ArduCounter nano verbunden ein neues Pin definiert und schon habe ich den Zähler in FHEM eingebunden. 

Mein Zähler liefert 75 Impulse pro kWh (Zählerkonstante). 

Der Zählerwert (kWh) ergibt sich damit aus: Impulsanzahl/75 

Für die Momentanleistung braucht man die Impulsdauer (Zeit für 1 Umdrehung) damit kann man daraus allgemein ableiten:

Leistung im Watt = 3.600.000 / (Zählerkonstante * Anzahl der Sekunden für eine Umdrehung)

Damit steht in meinem Beispiel eine Runde für 48.000 Ws 

Momentanleistung (Watt) = 48000/Impulsdauer (sec)

Ideen zur endgültigen Umsetzung

Der eigentliche Sensor ist störunempfindlich, man kann ihn also wirklich vom Arduino absetzen und damit einen kleine Sensor machen der einfach mit Klebepads auf der Zählerfront befestigt wird.
Neben der hier gezeigten einfachen Variante der Kopplung mit dem ArduCounter, will ich versuchen alles in einem Arduino unterzubringen. Mal sehen ob mir das gelingt.

Mein erstes Arduino Projekt

Ständig taucht beim Lesen dieser Name "Arduino" auf, der wie ein kleiner Italiener klingt. Und die Leute schreiben dafür einen Sketch - was für mich bisher ein gespielter Witz war.
Sicher ging es auch lustig zu, in der Bar von Ivrea wo vor über 10 Jahren von zwei Italienern diese Technologie entwickelt wurde.
Es interessierte mich und ich suchte schon eine Weile ein simplere Lösung um die S0 Schnittstellen meiner Zwischenzähler endlich mal auswertbar zu erfassen. Die seinerzeit gekaufte PM2 von Allnet (ALL3691) war nur als Mäusekino zu gebrauchen und hatte zu viele Macken. Da tauchte beim Stöbern im FHEM Forum der Begriff ArduCounter auf, das wird es doch!
Die kleinen Platinen des Arduino nano gibt es in vielen Ausführungen, sie kosten wenige Euro, man kann sie direkt aus China holen - aber letztendlich brauchte ich erstmal was zum probieren, was auch sofort funktioniert! Ich habe mich etwas belesen und dann den bei Amazon bestellt: Aptotec Nano V3.0 Pro mit Org.ATmega328P/ FT232RL Chip. Ein FTDI Chip sollte er haben, damit die USB Anbindung erstmal ohne große Probleme läuft!
Wobei scheinbar alle Probleme mit dem CH340 Chip behoben sind, auch ein solcher Arduino Nano läuft ohne Probleme. Allerdings, wenn man mehrere USB Geräte betreiben möchte: siehe Abschnitt am Ende "Probleme".

Was braucht man noch?

• Ein USB Kabel passend zum Board (USB mini). Bei meinem Board war ein Kurzes dabei.
• Ein Breadboard, das ist kein Brettchen fürs Brot sondern ein Steckbrett auf dem man sich elektronische Schaltungen einfach zusammenstecken kann.
• Den FTDI USB Treiber falls der Arduino nicht beim anstecken sofort erkannt wird.
• Die IDE für den Arduino um einen Sketch zu schreiben. Es empfiehlt sich die von der arduino.cc Webseite obwohl die derzeit eine niedrigere Versionsnummer (1.6.12) trägt. Die Alternative von arduino.org ist unvollständiger.

Hardwareinstallation und Vorbereitung

Den Arduino auf Steckbrett, USB Kabel dran und los geht es. Zunächst leuchtet nur die Power LED. 

1. Zuerst im Gerätemanager schauen ob der Treiber installiert ist, es sollte eine neue COM Schnittstelle da sein, ohne Ausrufezeichen! Die Nummer merken (bei mir COM3).
2. Die IDE in ein Verzeichnis entpacken und die Arduino.exe starten. Wir benötigen keine erweiterten Rechte.
3. Die Konfiguration der IDE - Im Menü: Werkzeuge->Board "Arduino nano" wählen, dann Werkzeuge->Port "COM3" wählen.
4. Das Fenster zeigt einen leeren Sketch, so etwas wie der Grundrahmen. Für einen kleinen Funktionstest öffnen wir: Datei->Beispiele->01.Basisc->Blink
5. Jetzt einfach den Pfeil nach rechts in der Symbolleiste oder Menü->Sketch->hochladen oder Strg-U drücken. Wenn keine Fehlermeldungen erscheint wird nach wenigen Sekunden die LED des Arduino im Sekundentakt blinken. Der Arduino nano hat eine "Signal" LED die mit PIN D13 on Board verbunden ist. Neben der Power LED zeigen noch zwei LEDs die Datenübertragung der seriellen Schnittstelle an.

Meine Zähler sind schon mit RJ11 Kabeln beschaltet, für einen schnellen Test muss ich meinem Arduino nur noch ein "Interface" verpassen. Ich habe mir ein altes RJ45 Netzwerkkabel zerschnitten und die Leitungen an einen Pfostensteckverbinder gelötet. Dieses Kabel kommt aufs Steckbrett und mit zwei Drahtbrücken wird die Verbindung zu Pin 4 und 5 hergestellt. Hier muss man auf die Polung achten, viele Zähler S0 Schnittstellen sind "Open-Collector" und mit + und - bezeichnet. Das sieht alles nicht spektakulär aus, ich habe trotzdem mal ein Foto gemacht.

Zähler programmieren

Die IDE legt im Dokumente Ordner des Benutzers einen Arduino Ordner als Arbeitsverzeichnis an.

Dahin kopieren wird den Sketch "ArduCounter.ino" entweder vom contrib/arduino Ordner unsere FHEM Installation oder direkt vom github. 

Mit Datei öffnen wird die ArduCounter.ino geladen und anschließend auf den Arduino hochgeladen. Wenn keine Fehler angezeigt werden sind wir fertig, wir können den Arduino von der USB Schnittstelle abziehen.

Am FHEM Server anschließen

Bisher haben wir alles am Desktop jetzt müssen wir kurz überprüfen ob der Arduino am FHEM Server erkannt wird. Mit Putty loggen wir uns am Raspberry ein und haben den Arduino noch nicht angesteckt! 

Mit ls /dev/ttyUSB* schauen wir uns die Liste der seriellen/USB Schnittstellen an und merken die uns. Wenn bisher keine vorhanden ist wird eine Meldung ausgegeben
ls: cannot access /dev/ttyUSB*: No such file or directory. 

Jetzt stecken wir das USB Kabel mit dem Arduino und warten einen Moment. Jetzt sollte die Ausgabe mindesten eine Schnittstelle zeigen, werden mehrere gezeigt ist die neue unsere Schnittstelle, bitte wieder die Nummer merken, bei mir /dev/ttyUSB0.

Das RJ11 Kabel vom Zähler verbinde ich einfach mit einer RJ45 Kupplung mit meinem Kabel zum Steckbrett.

Einbindung in FHEM

Seit Januar 2017 ist ArduCounter Bestandteil vom normalen FHEM, vorher war es ein "contrib" Modul. Die ersten beiden Schritte sind also obsolete:
Mit putty am raspberry:

sudo cp /opt/fhem/contrib/98_ArduCounter.pm /opt/fhem/FHEM/

Auf diese Weise gehört die Datei zwar root aber es darf jeder lesen und fhem sollte damit zurecht kommen. Man kann auch noch die Rechte gerade ziehen:

sudo chown fhem:dialout /opt/fhem/FHEM/98_ArduCounter.pm

Jetzt in der Kommandozeile im Browser das Gerät anlegen:

define AC ArduCounter /dev/ttyUSB0@38400 

Jetzt noch den Messeingang definieren:

attr AC pinD4 rising pullup

Wenn alles richtig lief (Logfile) steht das Gerät auf opened und die Readings für pin4 und power4 sollten sich füllen. Mit get AC info könnte man eine Zwischenabfrage starten (Ergebnis -> Logfile).

Feintuning

Das power Reading liefert den momentane Leistung am Zähler. Damit die stimmt muss auch der Faktor stimmen. 

• Mein Zähler SMD630 liefert 400 Impulse pro 1 kWh. 
• 1 Impulse entspricht also 0,0025 kWh.
• Um den Zählerstand in kWh zu ermittteln, muss man einfach die Anzahl der Impules durch die Zahl Impulse/kWh dividieren. 
• ArduCounter ermittelt den Wert für die momentane Leistung in Impulsen/h ((delta count) / (delta time) * factor). Liefert der Zähler 1 Impuls pro 1 W/h, dann erhält man mit dem Faktor 1000 den Wert in kW angezeigt. Da mein Zähler 1 Impuls pro 2,5 W/h liefert, muss ich 2500 (statt Standardwert 1000) als Faktor einstellen.

Der folgende Abschnitt muss überarbeitet werden.

attr AC factor 2500

Ich will ja eigentlich meinen Zählerstand abbilden. Dazu definiere ich ein userReadings

attr AC userReadings Zaehler {ReadingsVal("AC","pin4",0)/400 + gggg.gg }

gggg.gg ist der Grundwert. Es ist der Zählerstand der bei Start der Zählung der S0 Impulse auf dem Zähler stand. Damit kann jederzeit der echte und der ermittelte Zählerstand abgeglichen werden.

Wenn der Arduino mal vom Strom genommen wird, dann sind die gespeicherten Impulse natürlich gelöscht. Damit man einfach den Zählerstand wieder setzen kann, habe ich mir noch einen Dummy gebaut dem ich einfach meinen aktuellen Zählerstand gebe und der rechnet dann sofort den Grundwert aus:

define ZStart dummy
attr ZStart userReadings Grundwert {ReadingsNum("ZStart","state",0)- ReadingsNum("AC","pin4",0)/400 }

Man stellt sich also einfach vor den Zähler und tippt den abgelesenen Wert in das set vom Dummy. Der Grundwert wird sofort ermittelt und das veränderte userReading von oben liest dann den Grundwert direkt aus:

attr AC userReadings Zaehler {ReadingsVal("AC","pin4",0)/400 + {ReadingsNum("ZStart","Grundwert",0) }

Fertig

Nachdem das alles ziemlich einfach war und gut läuft, muss das Ganze noch weg vom Provisorium. Es soll ja einfach so in der Verkabelung verschwinden. Also muss ein Arduino nano ohne Beinchen her. Habe ich ich doch überall gesehen und die meisten haben sich beim Kauf aufgeregt, dass sie selbst noch löten mussten. Das war dann aber doch gar nicht so einfach, vor allem stimmen denn die Produktfotos? 

Ich habe den Nano 3.0 Arduino kompatibel ATmega328P-AU 16MHz Mini USB mit CH340G V3.0 5V ICSP bei ebay bestellt, der war zumindest innerhalb ein paar Tage lieferbar. Er kam wirklich ohne Beinchen. Allerdings hat dieser eine unschöne Eigenheit: Am Ende des Hochladens des Sketches meldet er ein paar Fehler:  

avrdude: verification error, first mismatch at byte x....  0xf1 != 0xb1

avrdude: verification error; content mismatch

Sieht irgendwie aus als wäre ein bit Fehlerhaft. Es passiert offenbar beim Kontrolllesen, scheint aber kein wirkliches Problem zu sein. Das aufgespielte Programm läuft ohne Probleme. 

Ich habe eine Weile alles mögliche probiert und im Internet dazu gefunden: man könnte die Firmware tauschen, die ist eventuell fehlerhaft. Dazu bräuchte ich einen ISP Programmer. Aber außer das es "philosophisch" vielleicht interessant ist, stört es mich erstmal wenig. Ich habe einfach ein Stück RJ45 Kabel an das Board gelötet, zwei Stück Isolierschlauch drüber gezogen und fertig!
Nachtrag: Dieser Nano war wirklich defekt! Die serielle Kommunikation mit dem FHEM Modul brachte immer mal wieder unsinnige Zeichen zu Tage. Mit einem anderen Nano lief es sofort alles Fehlerfrei. An der Firmware lag es jedenfalls nicht, das USB-Seriell Chip war defekt. Ich habe mir einen neuen CH340G bestellt und diesen getauscht. Jetzt läuft auch dieser Nano wieder ohne Fehler! Klar auch das war rein Interessehalber: die Reparatur eines Nano Wert 4,49€ mit einem CH340G für 1,12 € lohnt unter wirtschaftlichen Gründen nicht wirklich. Aber ich wollte wissen ob ich den SMD Chip tauschen kann und es geht! 
Beinchen am besten mit einem kleinen Seitenschneider einzeln trennen, Reste mit dem Lötkolben herunter "wischen", neuen Chip an einer Ecke fixieren und genau positionieren, alle Pins anlöten, zuviel Zinn und Brücken sind nicht schlimm. Anschließend mit Entlötlitze großzügig "absaugen" - dabei passiert bei einigen Pins erst der wirkliche Lötvorgang!

Probleme

Die Zählung der Impulse funktionierte bei mir nicht auf Anhieb. Ich habe im laufenden Zustand den Resetknopf am Arduino gedrückt. Danach funktionierte alles wie gewollt. Das war aber ein Bug im Modul, der ist inzwischen behoben.
Hat man versehentlich falsche Pins definiert bleiben die Readings erhalten. Mit deletereading AC xxx kann man diese Readings löschen.

Sollte die USB Schnittstelle des Arduino nicht sofort erkannt werden, hilft nochmaliges Ab- und Anstecken. 

Mit lsusb kann man schauen ob die Schnittstelle überhaupt erkannt wird. 

Mit dmesg | grep FTDI könnte man schauen ob ein FTDI Chip erkannt wurde.

Es gibt wohl generell, dass Problem, dass die USB Sticks unter Linux einfach durch nummeriert werden, in der Reihenfolge wie sie erkannt werden. Was zunächst mal interessant war: Den ersten Arduino nano ab und den neuen dran - er bekommt auch wieder USB0. Bei einem einzelnen Stick kann das ja schick sein, aber bei mehr als einem?

Dazu gibt es offenbar eine Lösung "/dev/serial/by-path".
Mit ls /dev/serial/by-path/ kann man sich die gesteckten USB Stick mit kompletten Pfad anzeigen lassen.

platform-3f980000.usb-usb-0:1.2:1.0-port0
platform-3f980000.usb-usb-0:1.5:1.0-port0

Die :1 ist der interne USB Hub des Pi, die folgende Ziffer nach dem Punkt der Port (siehe unten). Steckt an Port 3 (0:1.3) noch ein Hub, kommen dessen Anschlüsse als weitere Punkt dazu (0:1.3.1:). Man kann dann meist die Ports am Hub mechanisch / logisch zuordnen.

Mit ls -l bekommt man die Info ausführlicher und sieht die Verbindung auf USBx. Die USB Nummerierung ist abhängig von der Reihenfolge der Erkennung!

Mit lsusb -t bekommt man die Port Zuordnung im Klartext.
lsusb liefert hingegen nur die Device Auskunft, die ist abhängig von der Reihenfolge der Erkennung!

 /:  Bus 01.Port 1: Dev 1, Class=root_hub, Driver=dwc_otg/1p, 480M
    |__ Port 1: Dev 2, If 0, Class=hub, Driver=hub/5p, 480M
        |__ Port 1: Dev 3, If 0, Class=Vendor Specific Class, Driver=smsc95xx, 480M
        |__ Port 2: Dev 4, If 0, Class=Vendor Specific Class, Driver=ch341, 12M
        |__ Port 5: Dev 6, If 0, Class=Vendor Specific Class, Driver=ch341, 12M

Spätestens wenn noch ein USB Hub verwendet wird ist diese Auskunft auch nicht mehr "logisch", da hilft nur probieren (abziehen/stecken).

Portnummerierung am Raspberry Pi 3

ist simpel zu merken: Wie "man schreibt", die Ethernetschnittstelle ist USB Port 1. In der Mitte ist oben USB Port 2 und darunter USB Port 3, naja und klar Rechts oben ist USB Port 4 und unten USB Port 5.
   2  4
1  3  5

Um festzulegen, dass der USB Stick in einem bestimmten Port (Port 2) genommen wird, muss das define im FHEM so aussehen:

define AC ArduCounter /dev/serial/by-path/platform-3f980000.usb-usb-0:1.2:1.0-port0@9600

FHEM in wenigen Schritten

Vorbemerkung

Achtung! Es gibt zu diesem Thema immer wieder neuere Artikel in meinem Blog!
Bitte zuerst nach diesen suchen!

Ich habe diesen Artikel immer mal wieder an aktuelle Veränderungen angepasst, trotzdem wird dieser Beitrag immer einen bestimmten Zustand repräsentieren und alle Quellen für die Installation können sich jederzeit ändern!
Das aktuelle Raspbian gibt es hier -> https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/
Bitte unbedingt die "Lite" Version ohne Desktop verwenden! Der Desktop bringt unter Umständen (immer neue) nette Enduser Features mit, die später für Probleme sorgen.
Eine aktuelle Anleitung für Debian Systeme gibt es hier -> https://debian.fhem.de/
Die aktuelle allgemeine Anleitung zur Installation von FHEM findet man hier -> http://www.fhem.de/#Installation

Meine Installation

In möglichst wenigen Schritten zu einer funktionierenden FHEM Installation auf dem Raspberry Pi3 zusammen mit dem HM-MOD-RPI-PCB.
Zusammenfassung:

1. Schritt: Aktuelles Jessie Lite herunterladen. Es sind aktuell ca. 300 MB und das dauert je nach Internetverbindung. Bei mir sind es ca. 8 min und damit fast die Hälfte des gesamten Prozesses!
2. Schritt: Image entpacken (1,3 GB) und dann auf SD Card schreiben. Ich mache das immer unter Windows und nehme Win32DiskImager. Aufpassen, dass man den richtige Laufwerk erwischt! Dauert bei mir 1:48 min. Die Setup Scripts mit eigenem Inhalt (Siehe nächsten Abschnitt) bitte gleich auf die SD Card ins /boot Volume kopieren. 
3. Achtung Nachtrag: Ab Jessie 2016-11-25 ist ssh per default nicht mehr aktiv. Damit man "headless" installieren kann, muss im /boot Volume eine leere Datei mit dem Namen ssh erzeugt werden. Für den Raspberry Zero W kann man eine angepasste Datei wpa_supplicant.conf ebenfalls in das /boot Verzeichnis kopieren. Damit klappt dann headless über Wlan.
4. Schritt: Karte in den Rasberry stecken und booten. ca. 30 sec.
5. Schritt: mit ssh (putty) auf dem Raspberry anmelden und als erstes auf sudo schalten -> "sudo su" oder die Scripte in Schritt 6 jeweils mit sudo /boot/SetupX.sh aufrufen.
6. Schritt: Scripte starten /boot/Setup1.sh mit Grundkonfig und HMUART dauern inklusive einem Neustart ca. 21 sec. Die eigentliche Installation /boot/Setup2.sh dauert aus dem Repository je nach Umfang an Debian Paketen etwa 3 bis 9 min.
7. Schritt: Jetzt noch finales update, das dauert aktuell ca. 2 min mit einem Neustart von FHEM.

Alles in allem hat man nach ca. 16 Minuten einen frisch installierten Raspberry Pi. 

Mit allen Handgriffen und Wartezeiten habe ich 17:45 min gestoppt.

Hinweis: Seit der Version Raspbian Jessie vom 27.5.2016 wird "Expand Filesystem" automatisch beim ersten Start ausgeführt. Man braucht diesen Punkt also nicht mehr manuell über raspi-config ausführen. Die SD Card wird komplett genutzt (siehe weiter unten Feintuning).

Man kann mit verschiedenen Methoden FHEM installieren:

• Manual - die supportete Variante: Diese Version sollte die Standardvariante sein und ist für jeden geeignet.
• Repository - schnell und ohne Update aktuell: Wer es in einem Rutsch einfach aktuell haben will, der installiert die "Repository Version" und spart ca. 2 min. Wenn es mit dieser Variante Probleme gibt: dann unbedingt Standard installieren!
• SVN - zeitlich nahe am Entwickler: Für alle die immer ganz aktuell sein wollen, ist die "SVN Version" gedacht.

Ich habe die einzelnen Installationsschritte in den Scripten kurz kommentiert.

Scripte Setup1.sh und Setup2.sh erstellen

Mit den Script Code-Schnipseln kann sich jeder sein bevorzugtes und angepasstes Script zusammenstellen. Bitte unbedingt darauf achten mit einem Editor zu arbeiten, der im "Unix Code" abspeichern kann (nur lf als Zeilenende). Alle Scripts müssen wegen einfacher direkter Ausführbarkeit mit folgender Zeile beginnen:

#!/bin/bash

Am Ende kommt man mit zwei Scripts aus: 

• eines für die Grundkonfiguration welches mit einem reboot endet -> Setup1.sh,
• ein zweites für die Installation und Konfiguration von FHEM -> Setup2.sh.

SetupGrundkonfig

Ein paar Dinge die man auch mit raspi-config erledigen kann.

# Zeitzone
echo "Europe/Berlin" > /etc/timezone
dpkg-reconfigure -f noninteractive tzdata

# Konfigurieren lokale Sprache deutsch
sed -i -e 's/# de_DE.UTF-8 UTF-8/de_DE.UTF-8 UTF-8/' /etc/locale.gen
dpkg-reconfigure -f noninteractive locales
update-locale LANG=de_DE.UTF-8

# Hostname
h=<neuer Name>
sed -i s/raspberrypi/$h/ /etc/hosts
echo $h >/etc/hostname
/etc/init.d/hostname.sh

# Kamera aktivieren
echo "start_x=1" >> /boot/config.txt
echo "gpu_mem=128" >> /boot/config.txt
echo "disable_camera_led=1" >> /boot/config.txt

# Wlan bei Bedarf einrichten
# wpa_passphrase '<WLAN SSID>' '<WLAN Passwort>' >> /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
# sed -i /#psk/d /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf 
# sed -i '/iface wlan0/a \\tpre-up iw dev wlan0 set power_save off' /etc/network/interfaces

SetupHMUART

Dieser Abschnitt ist speziell für den Einsatz des Homematic Moduls HM-MOD-RPI-PCB gedacht. Dafür muss die serielle Schnittstelle aktiviert werden und die Wechselwirkung mit Systemdiensten und dem Bluetooth Service behoben werden. Siehe auch hier.

# serielle Schnittstelle aktivieren und mit BT Schnittstelle tauschen
echo "enable_uart=1" >> /boot/config.txt 
echo "dtoverlay=pi3-miniuart-bt" >> /boot/config.txt 
echo "core_freq=250" >> /boot/config.txt 
sed -i 's/\bconsole=serial0,115200 //' /boot/cmdline.txt
systemctl disable serial-getty@ttyAMA0.service
reboot

Also für den Raspberry PI3 und Jessie lite kann man, wenn man es genauso will, die oberen beiden Schnipsel kopieren und in eine Textdatei Setup1.sh packen.  Dabei sind bei Bedarf die Zeilen für Kamera oder HMUART einfach wegzulassen oder auszukommentieren.

Setup FHEM

Die beiden nächsten Varianten sind auf  debian.fhem.de beschrieben.
Man kann sich entscheiden: will ich einfach ganz schnell ein aktuelles FHEM haben oder die freigegebene Version installieren und dann aktualisieren.
Wer noch nicht weiß was er mit FHEM alles anstellen will und möglichst schnell ein aktuelles FHEM installieren will, der kopiert die Zeilen aus dem folgenden Abschnitt SetupFhemRepository in eine Textdatei Setup2.sh.
Ich empfehle allen, die jetzt nicht genau wissen was sie tun sollen, die Zeilen aus dem Abschnitt SetupFhemManual zu kopieren und in eine Textdatei Setup2.sh zu packen.
Die Spezialisten können auch die SVN Version installieren. Auch hier gilt: Einfach die Zeilen aus dem Abschnitt in die Setup2.sh packen.

SetupFhemManual

Offiziell wird in größeren Abständen (ca. einmal Jährlich) ein Paket vom Entwicklerteam freigegeben. Um dies zu installieren müssen ein paar Installationsvoraussetzungen geschaffen werden. Diese Voraussetzungen können sich bei jedem neuen Paket ändern. Fehlen Software Pakete erfolgt eine  Fehlermeldung und das Paket wird nicht installiert. Die erforderliche Pakete stellen die Grundvoraussetzung dar. Je nach später eingesetzten Modulen können weitere Pakete erforderlich sein.
Die Installation mit dpkg erfordert eigentlich nur zwei Befehle. Es ist zu überprüfen ob sich die Versionsnummer zwischenzeitlich geändert hat. Ich empfehle immer die neueste Version.

Man muss neben Perl (in raspbian vorhanden) die grundlegenden Pakete für FHEM vorher selbst installieren.

# Allgemeine Pakete installieren 
#minimale Basis FHEM sind diese Pakete 
apt-get update && apt-get install libcgi-pm-perl libdbi-perl libdbd-sqlite3-perl libdevice-serialport-perl libjson-perl libwww-perl libio-socket-ssl-perl libtext-diff-perl sqlite3
#Ich benötige derzeit zusätzlich diese Pakete
apt-get install avrdude bluez libcrypt-rijndael-perl libdigest-sha-perl libgd-graph-perl libgd-text-perl libimage-info-perl libimage-librsvg-perl libjson-xs-perl liblwp-useragent-determined-perl libmime-base64-perl libnet-ssleay-perl libnet-telnet-perl libnet-telnet-perl libnet-upnp-perl libsoap-lite-perl libsoap-lite-perl libxml-parser-lite-perl mplayer mp3wrap msttcorefonts samba samba-common-bin sendemail telnet
wget http://fhem.de/fhem-5.8.deb
dpkg -i fhem-5.8.deb

Man kann mit diesem Zustand zwar arbeiten, aber unter Umständen hat man damit die Entwicklung von FHEM für einen langen Zeitraum verpasst. Um auf einen aktuellen Stand zu kommen ist ein update unerlässlich. Als nach der ersten Anmeldung gleich

update

in der Kommandozeile eingeben.

SetupFhemRepository 

Installation eines aktuellen FHEM vom letzten Tag. Hierbei werden die im vorhergehenden Abschnitt offiziell empfohlenen Pakete für FHEM automatisch alle mit installiert.
Ich habe hier im Prinzip nur die nötigen Befehle von der Original Seite kopiert. Bitte unbedingt dort nachschauen ob sich Änderungen ergeben haben!
Die sources.list wird für den Installationsvorgang angepasst und das Setup von FHEM entfernt den unnötigen Eintrag wieder (Hintergrund: FHEM ist über apt-get nicht Update fähig).

# von debian.fhem.de installieren - siehe aktuelle Anleitung dort https://debian.fhem.de/
wget -qO - http://debian.fhem.de/archive.key | apt-key add -
echo "deb http://debian.fhem.de/nightly/ /" >> /etc/apt/sources.list
apt-get update
apt-get install fhem

SetupFhemSvn

Installation der "Entwicklerversion" - aktueller geht es nicht.
Diese Variante stammt ursprünglich aus dem FHEM Forum. Ich habe lediglich entsprechend der svn Seite von FHEM den svn checkout aktualisiert. Ich beobachte diese Variante nur sporadisch. Ich fand diese Variante interessant und habe sie für mich für besseres Auffinden hier dokumentiert.

# Erstmal die empfohlenen Pakete inklusive svn
apt-get update && apt-get install perl-base libcgi-pm-perl libdevice-serialport-perl libwww-perl libio-socket-ssl-perl libcgi-pm-perl libjson-perl sqlite3 libdbd-sqlite3-perl libtext-diff-perl libtimedate-perl libmail-imapclient-perl libgd-graph-perl libtext-csv-perl libxml-simple-perl liblist-moreutils-perl ttf-liberation libimage-librsvg-perl libgd-text-perl libsocket6-perl libio-socket-inet6-perl libmime-base64-perl libimage-info-perl libarchive-extract-perl libusb-1.0-0-dev git subversion
# SVN Version holen
cd /opt && svn co https://svn.fhem.de/fhem/trunk/fhem fhem
# Benutzer manuell hinzufügen und Rechte setzen
useradd --system --home /opt/fhem --gid dialout --shell /bin/false fhem
chown -R fhem:dialout /opt/fhem
# Init Script kopieren, einrichten und bearbeiten
cp /opt/fhem/contrib/init-scripts/fhem.3 /etc/init.d/fhem
sed -i /noaptmark/d /etc/init.d/fhem
sed -i /hold/d      /etc/init.d/fhem 
sed -i /^fi$/d      /etc/init.d/fhem
chmod a+x /etc/init.d/fhem
update-rc.d fhem defaults
# Update Alias einrichten und System starten
echo 'define alias_update cmdalias update AS { `svn update /opt/fhem/` }' >> /opt/fhem/fhem.cfg
systemctl start fhem

Feintuning

Partionierung

Wer nicht die gesamte SD Card nutzen will, also die Partition für Raspbian selbst definieren will, kann die automatische Vergrößerung (seit Jessie vom 27.5.2016) abschalten:
Nachdem das Image auf der SD Card ist, aber vor dem ersten Start, wird die Datei /boot/cmdline.txt editiert. Sie sieht aktuell so aus, der rot markierte Teil ist zu löschen:
dwc_otg.lpm_enable=0 console=serial0,115200 console=tty1 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 elevator=deadline fsck.repair=yes rootwait quiet init=/usr/lib/raspi-config/init_resize.sh
Bitte nicht von hier kopieren, sondern die Original Datei editieren und die Datei im Unix Format (nur lf) speichern!

FHEM Grundkonfiguration

Unabhängig vom eigentlichen FHEM Installationsverfahren gibt es noch ein paar Dinge auf die man achten muss.
Der initialUsbCheck der beim Start von FHEM die angeschlossenen USB Geräte erkennen soll führt manchmal auch zu Problemen. Wenn man ihn nicht braucht kann man ihn auch gleich abschalten.

# Der USB Check macht manchmal Probleme
echo 'attr initialUsbCheck disable 1' >> /opt/fhem/fhem.cfg

User fhem weiter Gruppenberechtigungen geben, z.B. für lokale Tonausgabe.
sudo usermod -aG audio fhem

Am Ende der gesamten Installation kann man auch noch das Raspbian System auf den aktuellsten Stand bringen.

#Finales Upgrade kann man auch weglassen oder später machen
apt-get update && apt-get -y upgrade

Seit August 2017 braucht man die folgende Maßnahme nicht mehr, der wirkliche Sinn war sowieso umstritten.
Beim Pi3 gibt es irgendwie ein Timing Problem beim Start, unter Umständen erzeugt fhem dann sofort 100% CPU Last. Dagegen hilft es den Start von fhem vom Netzwerk oder dem ntp Dienst abhängig zu machen.

# Den Systemstart von ntp abhängig machen
sed -i s/'# Required-Start:       $local_fs $remote_fs/# Required-Start:       $local_fs $remote_fs $ntp/' /etc/init.d/fhem
systemctl daemon-reload

Man kann auch quick&dirty im Startscript /etc/init.d/fhem ein "sleep 10" einfügen (von mir nicht empfohlen).

sed -i s/'        perl fhem.pl fhem.cfg/        sleep 10\n        perl fhem.pl fhem.cfg/' /etc/init.d/fhem

Attribute die nicht fehlen dürfen

attr global backup_before_update 1
attr global title FHEM-Name
attr global sendStatistics onUpdate
attr global latitude
attr global longitude
attr global motd none
attr global language de
attr WEB JavaScripts codemirror/fhem_codemirror.js
attr WEB codemirrorParam { "theme":"blackboard", "lineNumbers":true }
attr WEB plotfork 1

Und wenn man in FHEM ein Update gemacht hat, kann man auch von einer kleinen "Entwicklungsumgebung" profitieren. Näheres im Wiki.

define Import dummy
attr Import group Entwicklung
attr Import room Entwicklung
attr WEB menuEntries CodeImport,/fhem?detail=Import#

Wer nicht so viel tippen oder zeilenweise in die Kommandozeile kopieren will, kann auch diesen Teil in eine Script packen. So wird FHEM über Terminal per Script bedient:

perl /opt/fhem/fhem.pl 7072 'attr global title '$(hostname)
perl /opt/fhem/fhem.pl 7072 '
attr initialUsbCheck disable 1
attr global backup_before_update 1
attr global latitude 51.xxxxxxxxxxxxx
attr global longitude 12.xxxxxxxxxxxxx
attr global motd none
attr global language de
attr global sendStatistics onUpdate
attr WEB JavaScripts codemirror/fhem_codemirror.js
attr WEB codemirrorParam { "theme":"blackboard", "lineNumbers":true }
attr WEB plotfork 1
define Import dummy
attr Import group Entwicklung
attr Import room Entwicklung
attr WEB menuEntries CodeImport,/fhem?detail=Import#
save
'

Ein paar Tricks für den Raspberry

Onboard LEDs

Jeder Raspberry, also egal welcher Typ hat mindestens zwei LEDs eine rote für Power und ein grüne für Aktivität.
Die Grüne ist per Software ansteuerbar, man könnte damit Signale an die Außenwelt geben.
Die folgende Information ist von hier übernommen:

Die Steuerung übernehmen

echo none >/sys/class/leds/led0/trigger

Die Steuerung wieder Original setzen

echo mmc0 >/sys/class/leds/led0/trigger

Die LED steuern

echo 1 >/sys/class/leds/led0/brightness
echo 0 >/sys/class/leds/led0/brightness

Oder die LED über Python steuern

#!/usr/bin/python

import RPi.GPIO as GPIO
from time import sleep

# Needs to be BCM. GPIO.BOARD lets you address GPIO ports by periperal
# connector pin number, and the LED GPIO isn't on the connector
GPIO.setmode(GPIO.BCM)

# set up GPIO output channel
GPIO.setup(16, GPIO.OUT)

# On
GPIO.output(16, GPIO.LOW)

# Wait a bit
sleep(10)

# Off
GPIO.output(16, GPIO.HIGH)

Eingänge mit Pull UP oder Pull Down Widerstand beschalten

Will man mit einfachen Tastern etwas eingeben, muss der Eingang zunächst einen definierten Zustand haben. Entweder einen Widerstand nach Plus - PullUp oder einen nach Masse - PullDown.
Sicher ist sicher wenn man eine externen Widerstand verwendet, aber die Himbeere hat auch schon welche eingebaut. Diese 50 kOhm Widerstände kann man aktivieren.

Mit dem GPIO Tool

Mit verschiedenen Sprachen

Nur mit der Shell geht es offenbar nicht.

Mit Python (Quelle)

import RPi.GPIO as GPIO
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(23, GPIO.IN, pull_up_down = GPIO.PUD_DOWN)
GPIO.setup(24, GPIO.IN, pull_up_down = GPIO.PUD_UP)
while True:
if(GPIO.input(23) ==1):
print(“Button 1 pressed”)
if(GPIO.input(24) == 0):
print(“Button 2 pressed”)
GPIO.cleanup()

Anwendungsbeispiel

Mit einem Taster den Raspberry starten bzw. herunterfahren, quasi ein Soft Power Switch.
Zwischen Pin 5 (GPIO3) und Pin 9 oder Pin 6 (Masse) des GPIO Connectors schalten wir einen kleinen Taster. Oder wir verwenden nur einen Jumper (Pin 5 - 6) falls nichst weiter am GPIO Connector steckt.
Wird Pin 5 bei herunter gefahrenem Pi (sudo halt) kurz!!! auf Masse gelegt, startet der Pi ohne die Stromversorgung unterbrechen zu müssen.
ToDo Schaltbild

Das Geniale dabei ist: Den gleichen Taster kann man verwenden um den Pi genau in diesen Aus (Halt) Zustand zu bringen.
ToDo Programm beim Systemstart zum konfigurieren des Eingangs mit PullUp und Abfrage und Einbindung in den Systemstart.
Zunächst also mal die Abfrage der Taste und den Pi herunterfahren.
Diese Python Script zum Herunterfahren habe ich von hier.

#! /usr/bin/env python
import os
import RPi.GPIO as GPIO
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
# GPIO3 (pin 5) set up as input. It is pulled up to stop false signals
GPIO.setup(3, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
try:
    while True:
        # wait for the pin to be sorted with GND and, if so, halt the system
        GPIO.wait_for_edge(3, GPIO.FALLING)
        # shut down the rpi
        os.system("/sbin/shutdown -h now")
except:
    GPIO.cleanup()

Um eine Quittung zu bekommen, dass der shutdown Prozess eingeleitet wurde lassen wir die grüne LED zweimal blinken.
ToDo Programm um die grüne LED umzukonfigurieren und blinken zu lassen
http://www.forum-raspberrypi.de/Thread-python-aufruf-von-shell-script-in-python
http://www.python-kurs.eu/os_modul_shell.php

Raspberry Pi HomeMatic-Modul

Der Artikel ist mittlerweile über 4 Jahre alt. Ich bin dazu übergegangen die aktuellen Anpassungen im Wiki und auf GitHub vorzunehmen. Wesentlich ist die Vorbereitung der UART Schnittstelle. Mein Setup Script erledigt alle notwendigen Schritte.

Dieser Artikel hat nur noch historischen Charakter.

Für die Himbeere gibt es seit einiger Zeit eine Homematic Modul HM-MOD-RPI-PCB. Der Bausatz ist simpel aufgebaut, es ist nur eine Buchsenleiste und zwei Platinen mit Pfostenverbinder zusammenlöten.
Der HM-CFG-USB Adapter ist schon nicht mehr lieferbar, den HM-CFG-LAN soll es bald nicht mehr geben. Damit wird diese Modul und die Implementierung in FHEM zunehmend interessant!

Seit 18.7.2016 ist das Modul direkt in FHEM und das CUL_HM Modul ist angepasst. Damit ist die Installation schon einen Schritt einfacher.

Es gibt einen Thread der alles beschreibt, im Wiki findet man zunehemend entsprechende Infos.
Ich schreibe mal wieder auf wie es bei mir funktioniert hat:

Zutaten:

• Raspberry PI B, B+, B2 oder B3
• Image Jessie-Lite vom 27.05.2016 oder aktueller
• System Grundkonfiguration: Zeitzone, Hostname, Kamera etc...

Serielle Schnittstelle vorbereiten:

Die folgenden Schritte kann man vor dem ersten Start auf der SD Karte (nach dem Image schreiben) ausführen oder aber nach dem ersten Start im Terminal.

• In der Datei /boot/cmdline.txt diesen Eintrag löschen: console=serial0,115200 
• Die Datei /boot/config.txt um diese Zeile ergänzen: enable_uart=1 
• Bei dem PI 3 muss die UART und die miniUART getauscht werden. Die Datei /boot/config.txt insgesamt um diese Zeilen ergänzen:

enable_uart=1
dtoverlay=pi3-miniuart-bt
core_freq=250

Statt core_freq kann man auch force_turbo=1 gesetzt werden. Wichtig ist hierbei, dass dei Taktfrequenz konstant bleibt.

Nach dem ersten Start den serial-getty Dienst deaktivieren:

sudo systemctl disable serial-getty@ttyAMA0.service

Jetzt unbedingt neu starten!

Zusammenfassung

Falls man die Dateien im Image nicht vor dem ersten Start manipuliert hat, also nach dem ersten Start im Terminal:

sudo su
echo "enable_uart=1" >> /boot/config.txt 
echo "dtoverlay=pi3-miniuart-bt" >> /boot/config.txt # Nur beim Pi3 notwendig
echo "core_freq=250" >> /boot/config.txt 
sed -i s/'\bconsole=serial0,115200 //' /boot/cmdline.txt
systemctl disable serial-getty@ttyAMA0.service
reboot

In jedem Fall braucht man einen Neustart. man kann also die obigen Zeilen auch in das Script zur Grundkonfiguration des raspberry einbinden und läuft nicht Gefahr die Dateien im /boot durch den falschen Windows Editor unbrauchbar zumachen.

Setup von FHEM

Ganz nach persönlicher Vorliebe!
Interessant ist auf alle Fälle das Script von Betateilchen. Allerdings installiert dies die SVN Version. Der normaler User sollte in Standard Setup verwenden.

Beim PI 3 wegen Timingproblemen muss man noch eventuell die /etc/init.d/fhem um sleep 10 am Anfang ergänzen

Nach Neustart in FHEM einfach die Definition

define myHmUART HMUARTLGW /dev/ttyAMA0
attr myHmUART hmId xxxxxx

Firmware flashen

Das frische Modul sollte noch mit neuer Firmware geflasht werden, die Originalversion war 1.2.1 empfohlen ist derzeit die 1.4.1 von eq3.
Laut Wiki  ist jetzt auch das flashen der Firmware von FHEM aus möglich.
In der FHEM Kommandozeile:

"wget -O FHEM/firmware/coprocessor_update.eq3 https://raw.githubusercontent.com/eq-3/occu/ee68faf77e42ed5e3641790b43a710a3301cea7e/firmware/HM-MOD-UART/coprocessor_update.eq3"

Etwas warten das die Datei geladen wurde (LogFile prüfen) dann diesen Befehl eingeben und warten bis das Modul sich wieder meldet.

set myHmUART updateCoPro FHEM/firmware/coprocessor_update.eq3

Falls das nicht funktioniert, hier noch die händische Methode:
Am Besten FHEM beenden, damit keine Zugriffe auf das Modul erfolgen!

sudo su
apt-get update && apt-get install libusb-1.0-0-dev build-essential git
systemctl stop fhem
git clone git://git.zerfleddert.de/hmcfgusb
cd hmcfgusb/
make
# Firmware runterladen
wget https://raw.githubusercontent.com/eq-3/occu/ee68faf77e42ed5e3641790b43a710a3301cea7e/firmware/HM-MOD-UART/coprocessor_update.eq3
# eigentliches flashen:
./flash-hmmoduart -U /dev/ttyAMA0 coprocessor_update.eq3

Bei der letzten Zeile kamen mehrere Fehler. Ich habe es einfach mehrfach wiederholt und irgendwann ging es.

Sollten beim Firmwareupdate hartnäckig Fehler auftreten (oder einfach nichts passieren) muss das Modul mal vom Strom getrennt werden, neustart reicht nicht!

Hintergrundinformationen 

Man kann die Grundkonfiguration mit raspi-config machen:

• Zeitzone
• Hostnamen ändern
• Kamera aktivieren
• Serielle Schnittstelle aktivieren
• usw.

Das raspi-config Tool ändert immer mal seinen Aufbau, ich will das deshalb hier nicht bildlich beschreiben.

Man kann aber auch alles per Script machen:

# Zeitzone
echo "Europe/Berlin" > /etc/timezone
dpkg-reconfigure -f noninteractive tzdata
#Hostname noch testen!!!
hostname -b raspib
sed -i s/raspberrypi/raspib/ /etc/hosts
nano /etc/init.d/hostname.sh
nano /etc/hostname
rm /etc/ssh/ssh_host_*
dpkg-reconfigure openssh-server
#Kamera
echo "start_x=1" >> /boot/config.txt
echo "gpu_mem=128" >> /boot/config.txt
echo "disable_camera_led=1" >> /boot/config.txt

Achtung: Scripte immer unbedingt im Unix Code (nur LF) abspeichern!!!

Die Sache mit den Rechten auf /dev/ttyAMA0

Der Start des Dienstes serial-getty@ttyAMA0.service setzt offenbar die Rechte auf.

crw--w---- 1 root tty 204, 64 Jul 15 20:36 /dev/ttyAMA0
Ein Beenden des Dienstes ändert daran nichts.

Wird der Dienst nicht gestartet stehend die Rechte auf
crw-rw---- 1 root dialout 204, 64 Jul 18 09:51 /dev/ttyAMA0

So müssen die Rechte auch aussehen! Und der User fhem muss in der Gruppe dialout sein!

Die Sache mit dem Dienst serial-getty@ttyAMA0.service

Ein systemctl disable serial-getty@ttyAMA0.service verhindert zwar den automatischen Start aber nicht den manuellen Start bzw. den Start durch andere Prozesse. Erst der Befehl systemctl mask xxx verhindert jeglichen Start.

Der Eintrag console=serial0,115200 in der /boot/cmdline.txt ist offenbar dafür verantwortlich, dass der Dienst trotz disable gestartet wird. Löscht man diesen Eintrag, wird der Dienst auch nicht gestartet. Unterm Strich kann man den Start des Dienstes auf zwei Arten verhindern:

sudo sed -i s/'\bconsole=serial0,115200 //' /boot/cmdline.txt
sudo systemctl disable serial-getty@ttyAMA0.service

oder

sudo su
systemctl stop serial-getty@ttyAMA0.service
systemctl disable serial-getty@ttyAMA0.service
systemctl mask serial-getty@ttyAMA0.service
chmod g=rw /dev/ttyAMA0

Eigentlich würde ich ein systemctl mask serial-getty@ttyAMA0.service bevorzugen um den Dienst generell auszuschließen.

Wenn Bluetooth beim Pi 3 funktionieren soll: ttyAMA0 und ttyS0 tauschen

Der Eintrag dtoverlay=pi3-miniuart-bt in der Datei /boot/config.txt sorgt dafür, dass die Ansteuerung des BT Moduls jeweils über den Alias serial1 erfolgt.
Eine Änderung wie früher beschrieben in der Datei /lib/systemd/system/hciuart.service ist nicht mehr notwendig!

Im laufenden Betrieb kann  man auch so vorgehen

sed -i s/ttyAMA0/ttyS0/ /lib/systemd/system/hciuart.service
daemon reload
systemctl restart hciuart

Man kann die korrekte Ansteuerung mit ls -l /dev/ser* überprüfen:
Mit dtoverlay=pi3-miniuart-bt (BT an ttyS0)
lrwxrwxrwx 1 root root 7 Jan  1 18:48 /dev/serial0 -> ttyAMA0
lrwxrwxrwx 1 root root 5 Jan  1 18:48 /dev/serial1 -> ttyS0

Ohne dtoverlay=pi3-miniuart-bt (BT an ttyAMA0)

lrwxrwxrwx 1 root root 5 Jan  1 19:02 /dev/serial0 -> ttyS0
lrwxrwxrwx 1 root root 7 Jan  1 19:02 /dev/serial1 -> ttyAMA0

Alternativ könnte man BT deaktivieren.

FHEM Setup

Die Einbindung in FHEM passiert mit dem Modul HMUARTLGW. Das HM-MOD-RPI-PCB hat einen eigene hmId.

define HMUART1 HMUARTLGW /dev/ttyAMA0

Im praktischen Betrieb muss man aber die eigene hmId setzen. Ohne das Attribute hmId empfängt das Modul scheinbar nichts.

attr HMUART1 hmId xxxxxx




Das attr qLen spielte bei mir nach einiger Zeit eine Rolle (Meldung im Log: queue is full, dropping packet), ich habe den Wert auf 60 gesetzt.

Um AES-CBC  nutzen zu können (Rauchmelder SD-2) muss das Paket libcrypt-rijndael-perl installiert werden.

Das UART Modul merkt sich die hmId und die AES Schlüssel bis zur nächsten Änderung.
Das Modul HMUARTLGW unterstützt auch die Remoteanbindung des Raspberry mit socat. Näheres siehe Commandref.

Probleme

FHEM startet mit knapp 100% CPU wenn das HM-MOD-RPI-PCB Modul einfach gesteckt wird.
Es hilft wenn man vor dem Stecken die Erkennung von FHEM ausschaltet.

attr initialUsbCheck disable 1

oder unmittelbar nach der Neuinstallation!

echo 'attr initialUsbCheck disable 1' >> /opt/fhem/fhem.cfg

Notizen

Eventuell braucht man mit der original Firmware (1.2.1) noch das:

echo 18 >/sys/class/gpio/export
echo out >/sys/class/gpio/gpio18/direction
echo 1 >/sys/class/gpio/gpio18/value

Damit wird das Reset Pin am Modul definiert gesetzt

Garagentor mit FHEM bedienen

Garagentore per Hand bedienen ist out, Garagentore werden heute sicher in fast allen Fällen mit elektrischen Antrieben ausgestattet.
Früher konnte man noch wählen zwischen mit oder ohne Fernbedienung, ohne Fernbedienung macht natürlich gar keinen Sinn. Allerdings kann man den Komfort der Fernbedienung nicht wählen, offenbar beschränkt ein weltweites Gesetz die Bedienung der Tore auf einen dummes Knopf. Der macht toggle bzw. Go - Stop - Reverse. Man kann also nicht entscheiden ob das Tor auf oder zu gehen soll, es hängt davon ab wie es zuletzt gefahren ist. Man soll offenbar dazu gezwungen werden, dass Tor nur mit Sichtkontakt zu bedienen.
Wozu haben die meisten Fernbedienungen dann 2, 4 oder 5 Knöpfe?
Ich finde das blöd, ich will durchaus manchmal das Tor aufmachen und wenn es offen ist, bleibt es eben offen. Und abends will ich das Tor zumachen einfach sicherheitshalber auf den Knopf "Zu" drücken und anschließend wissen das es zu ist!
Und weil das alles so ist, kann man bei dem "Toggle Antrieb" nicht was weglassen und einfach einen Rollladen Aktor anschließen, sondern man muss etwas hinzukaufen um an die Funktionen heranzukommen die der Antrieb eigentlich beherrscht. Zumindest bei dem Antrieb aus dem Hause Hörmann.
Wichtiger Hinweis:
Mittlerweile gibt es einen speziellen Baustein von Homematic (eq3) für die HM-IP Serie: HmIP-MOD-HO. Mit diesem Baustein geht das Ganze per Plug&Play.

Zur Einbindung in FHEM (über HMCCU) gibt es hier einen Thread.

Bauteile

Was brauchen wir?

• Hörmann Supramatic (ich habe die Supramatic E3)
• Universal Adapterplatine (Suchlink) (die ist für Ottonormalverbraucher offenbar nicht gedacht und läuft unter Industriezubehör
• ein Switch Empfangsmodul um den Antrieb zu bedienen (HM-MOD-Re-8)
• ein Sendemodul um die Zustände des Antriebes abzufragen (HM-MOD-EM-8)
• Spannungsregler UA78L12, Keramikkondensator 100 nF, Keramikkondensator 330 nF, Laborkarte Streifenraster (mindestens 60 x 65 mm)
• Lötkolben, etwas Schaltdraht und elektrische Grundkenntnisse oder einen guten Freund. Keine Angst es geht nur im Bereich ungefährlicher Spannungen ( < 24 Volt).

Die Kosten für diese Ergänzung des normalen Antriebes belaufen sich auf ca. 90-100€.

Schaltungsbeschreibung

Die UAP1 hat im wesentlichen folgende Anschlüsse:

• Steuerung: 24 Volt (max 100 mA, 22,8 Volt gemessen) 0 Volt,  S5 -> Licht an, S4 -> Tor zu, S2 -> Tor auf, S3 -> Tor Lüftung, S0 -> Steuerung aus
• Abfrage (potentialfreies Umschaltkontakt Relais Interface): K01 -> Tor auf, K02 -> Tor zu, K03 -> Licht brennt
• Busverbindung: 6 poliges belegtes Kabel RJ12 

Die Platine wird über ein mitgeliefertes Kabel (2 m) mit der Supramatic verbunden und wird komplett mit (IP65?) Gehäuse geliefert. In diesem Gehäuse finden auch die beiden Zusatzbausteine Platz und das Kabel lässt sich gegen ein maximal 5 meter langes austauschen. Fertig konfektioniert habe ich 6 meter bekommen, das funktioniert auch. Damit lässt sich die kleine Box empfangstechnisch günstig an der Front der Garage platzieren.
Die Eingänge sind für Taster, also für kurze Impulse gedacht.

Die Eingänge der UAP1 liegen mit einer Widerstandsbeschaltung (4,4/7,4 kOhm) intern auf etwa 21 Volt. Bei Null Potential wird der "Schaltkontakt" mit 4,8 mA belastet. 

Die Openkollektor Stufen der HM-MOD-Re-8 können also direkt angeschlossen werden, 1 Volt Überspannung gegenüber Datenblatt sollten die Ausgangstransitoren verkraften. 

Der COM Anschluss für die integrierte Freilaufdioden müsste auf das Eingangspotential (21 V) gelegt werden, dies steht aber nicht zur Verfügung. Der COM Anschluss muss also unbeschaltet bleiben, die Freilaufdioden bleiben damit ohne Funktion. Da sich die Logik  direkt auf der UAP1 befindet ist nicht mit Spannungsspitzen zu rechnen.
Wir benötigen im praktischen Betrieb 4 Anschlüsse des HM-MOD-Re-8 als Schalter und 3 Anschlüsse des HM-MOD-EM-8 als Sensoren. Man könnte mit einem 5ten Anschluss die UAP1 außer Betrieb nehmen, dies habe ich aber nicht getestet. Ich habe die vorhanden Brücke an S0 gelassen.

Aufbau

Die beiden Homematic Bausteine können mit maximal 12 Volt betrieben werden. Deswegen wird noch einen kleinen Spannungsregler 12 Volt benötigt. Der Spannungsregler samt Randbeschaltung und die beiden HM Bausteine werden auf einer Lochstreifenplatte fixiert und beschaltet.

Achtung: Beim Spannungsregler unbedingt auf die richtigen Anschlüsse achten. Es gibt viele verschiedene Bauformen und Anschlussbelegungen. Ansicht von oben und von unten beachten. Am Besten das Datenblatt konsultieren!

Diese Platte wird etwas zurecht geschnitten und liefert damit perfekten Halt im Gehäuse. Ich habe die Platte 82,5 x 60 mm gewählt und die Ecken 20 x 10 mm ausgeklinkt.
Streifenförmigen Leiterbahnen werden passend mit dem Cuttermesser bearbeitet, die Pfostensteckverbinder der HM Module passen perfekt und die Module bleiben steckbar. Durch die Aufbauhöhe ragt das Ganze etwas in den Klarsichtdeckel des Gehäuses, die Höhe der HM Module stellt die Obergrenze dar, der Spannungsregler muss also wenige mm gekürzt werden.
Die Anschlusskabel für die Klemmleisten müssen ca. 9-10 mm abisoliert werden. 

Schaltplan

Betrieb in FHEM

Zunächst habe ich die Channel der beiden HM Bausteine in der Benennung angepasst.
Für die Bedienung des Garagentors habe ich quasi drei Fernbedienungen, einen Schalter im Flur und zwei RCs für die beiden Autofahrer. Diese sind alle direkt gepeert um auch ohne FHEM zu funktionieren. Nach Standard: ein Knopf auf und ein Knopf zu.
Allerdings ist die Reichweite sehr beschränkt. Mein HMLAN ist wesentlich besser im Empfang als die Bausteine hinter dem Garagentor. Deshalb habe ich die beiden freien Knöpfe auf den RC4 mit einem VCCU Channel gepeert (grünes Licht) und triggere damit ein notify welches das Tor öffnet bzw. schließt. Damit kann ich ohne Probleme ca. 40 meter vor dem Haus aus dem Auto heraus das Tor bedienen.
Die UAP1 wird mit kurzen Impulsen angesteuert.
RC41 ist eine kleine Fernbedineung RC4 als Schlüsselanhänger.
SW81 ist der Switch Re-8

Peering

Die Verbindung der Taster mit dem Switch erfordert zwei Schritte:
Je ein Knopf für auf/zu:

set RC41_1 peerChan 0 SW81_3_TorZu single set both
set RC41_2 peerChan 0 SW81_1_TorAuf single set both

Den anderen Knopf mit virtuellen Knopf verbinden:

set RC41_3 peerChan 0 vccu1_Btn3 single set both
set RC41_4 peerChan 0 vccu1_Btn4 single set both


Ganz wichtig ist die Einstellung zum "Aufwachen" vom Switch:

set RC41_1 regSet peerNeedsBurst on SW81_3_TorZu 
set RC41_2 regSet peerNeedsBurst on SW81_1_TorAuf 

Den Impulse für 1 Sekunde kann man am einfachsten mit dem hminfo Modul und dem Template autoOff einstellen:

set hm templateSet SW81_3_TorZu autoOff RC41_1:short 1
set hm templateSet SW81_1_TorAuf autoOff RC41_2:short 1

Man kann natürlich die Register einzeln setzen, minimal wäre die Zeit für short -> shOntime:

set SW81_3_TorZu regSet shOnTime 1 RC41_1
set SW81_1_TorAuf regSet shOnTime 1 RC41_2

Man müsste aber auch noch mindestens lgOnTime setzen. Im Template können mehrere Register in einem Schritt gesetzt werden. Für diesen Fall müsste ich noch ein Template erstellen.

Zustandserkennung

Der HM-MOD-EM-8 wird mit dem triggerMode "button" ausgeliefert. Was wir brauchen ist der Triggermode "sensor" damit offene und geschlossen Kontakte angezeigt werden und kein Dauer(funk)feuer bei geschlossenem Kontakt entsteht. Im FHEM Wiki ist das gut erklärt.
Folgender Befehl schaltet alle Kanäle in den "sensor" Modus.

set RC81_.* regSet triggerMode sensor

Unter Umständen muss vorher ein getConfig ausgelöst werden und der Konfig Knopf gedrückt werden. Alternativ zum Konfig Knopf geht aber auch die Betätigung eines Kanals, also Garagentor einmal fahren lassen ist einfacher als die Kiste aufschrauben.
Die nicht benutzten Kanäle könnte man auch abschalten.

Notify

So sehen die beiden notify aus, die quasi innerhalb FHEM (virtuelle Button, Dummy) das Tor steuern:

define nty_TorZu notify VCCU_Btn3:trig_RC41_3:.*|VCCU_Btn3:trig_RC42_3:.* set SW81_3_TorZu on-for-timer 1
define nty_TorAuf notify VCCU_Btn4:trig_RC41_4:.*|VCCU_Btn4:trig_RC42_4:.* set SW81_1_TorAuf on-for-timer 1

Um einfach auch in der Oberfläche den Knopf für "Tor auf" oder "Tor zu" drücken kann, habe ich ein zweites notify gebaut, welches die entsprechenden Channel des SW81 immer gleich wieder von on nach off zurücksetzt, falls nicht mit on-for-timer gearbeitet wurde:

define nty_SW81 notify SW81_._Tor.*:on sleep 0.2;; IF ([$NAME:timedOn] ne "running") (set $NAME off)

Besser ist es, man baut sich gleich einen "Knopf" auf die Bedienoberfläche.

Steuerelement für die Weboberfläche

Damit es in der Weboberfläche nicht so technisch detailliert aussieht, brauchen wir noch ein schickes Bedienelement:

Dazu wird ein dummy mit Icon und Schaltflächen ausgestattet und mit einem DOIF wird der Zustand bei Änderung des Status vom echten Tor in den Dummy übertragen. Die beiden notify TorAuf und TorZu werden einfach um einen Trigger erweitert.

define GaragenTor dummy
attr GaragenTor devStateIcon zu:control_arrow_down auf:control_arrow_up open:fts_garage_door_10:zu closed:fts_garage_door_100:auf
attr GaragenTor room Garage
attr GaragenTor webCmd zu:auf

define di_garagentor DOIF ([RC81_1_TorOben:"closed"])(set GaragenTor open) DOELSEIF ([RC81_2_TorUnten:"closed"])(set GaragenTor closed)
attr di_garagentor room Garage

defmod nty_TorAuf notify GaragenTor:auf|VCCU_Btn4:trig_RC41_4:.*|VCCU_Btn4:trig_RC42_4:.* set SW81_1_TorAuf on-for-timer 1

defmod nty_TorZu notify GaragenTor:zu|VCCU_Btn3:trig_RC41_3:.*|VCCU_Btn3:trig_RC42_3:.* set SW81_3_TorZu on-for-timer 1

Achtung

Wer mal eben die UAP1 an die Supramatic anstecken will um zu sehen "ob es was tut" sollte sich den Zeitpunkt gut überlegen!  Die Supramatic lernt die UAP1 beim ersten anstecken und funktioniert anschließend nur noch mit UAP1!  Nur durch einen Werksreset der Supramatic lässt sich dies beheben, damit sind aber auch alle Einstellungen für das Tor futsch.

zum Schluss

Theoretisch könnte man auch drei (noch freie) Tastereingänge des HM-MOD-Re-8 missbrauchen. Allerdings wirken die Taster und auch die Tastereingänge als Toggleschalter und würden bei Dauerkontakt ständig "Long" senden, ob man dies irgendwie umgebogen bekommt habe ich nicht angedacht.
Anmerkung zum verwendeten Homematic Schalter:
Alle Batteriebetriebenen HM Aktoren sind sogenannte Burst Geräte. Sie müssen erst durch einen "Burst" aufgeweckt werden. Der Burst ist eine Nachricht an "Alle" - alle Batteriegeräte wachen dadurch auf und gehen auf Empfang. Der exzessive Einsatz von Schaltvorgängen mit "Batterie Aktoren" führt zu erhöhtem Batterieverbrauch bei allen Geräten im Umfeld.

Windows 10 Update - die Zeit drängt?

Die letzten Tage des kostenfreien Updates auf Windows 10 vergehen wie im Fluge.

Jetzt wollen doch noch ein paar PCs umgestellt werden. Ich bin kein Freund von Updateinstallationen neuer Windows Versionen, ich bin klar für neu installieren.
Aber wenn die Zeit knapp wird? Wenn einige unklare Zustände und Programme existieren? Keys und Passwörter sowie Zugänge eventuell unauffindbar sind? Datenträger nicht mehr vorhanden?

Was immer eine gute Idee ist: Alte HDD ausbauen und beiseite legen, neue oder temporäre HDD /SDD einbauen und erstmal Windows 10 installieren und schauen wie es läuft. Das geht ohne viel Aufwand, auch wenn man sich Zeit nehmen sollte.
Ich habe festgestellt, man muss Windows 10 nach der Neuinstallation am Besten erstmal eine Nacht in Ruhe lassen. Danach sind alle Treiber und Komponenten aktuell, wenn alles unterstützt wird. Wenn man versucht, hektisch alle Treiber aktuell zu machen und von den Herstellerseiten herunterlädt, macht man mehr kaputt als gut.
Also am nächsten Tag schauen ob alles läuft und alle Geräte mit Treibern versorgt sind.
Was auch eine gute Idee ist: Auf SSD umsteigen, falls das nicht schon passiert ist.

Vorbereitung und Datensicherung

Um sicher zu gehen, dass man nach dem Update noch Arbeitsfähig ist, sollte man mehrfache Sicherheit einbauen:

• Datensicherung der wichtigen eigenen Daten
• Und (nicht oder): Imagesicherung des Systems (Systemabbild) oder alte Platte auf neue Platte klonen und dann alte Platte beiseite legen.

Jetzt das System noch etwas aufräumen:

• Software durchsehen ob etwas unnützes dabei ist
• Alte Treiberpakete die explizit in der Softwareumgebung installiert wurden besser deinstallieren, Windows 10 bringt bestimmt neue mit.
• nicht weiter notwendige bzw. lauffähige Programme deinstallieren, vor allem alle vom Hersteller mitgelieferten "Tools"
• Datenträgerbereinigung (cleanmgr) verwenden
• Andere "Reinigungstools" mit sehr viel Vorsicht oder besser nicht benutzen

Update

Wenn alles wie gewünscht aussieht, das Update starten. Entweder direkt online oder vorher mit dem Mediacreation Tool einen USB Stick erzeugen, ich bevorzuge immer den USB Stick!

Sollte jetzt etwas nicht funktionieren und man möchte dann das update doch nicht, bietet Microsoft ein Rollback an, das funktioniert eigentlich ganz gut und bringt den Ausgangszustand zurück.
Hat man die alte Platte noch geht es schneller. Im schlimmsten Fall macht man ein Restore der Imagesicherung.

Sollte nach dem Update alles funktionieren kann man meist noch etwas Nacharbeiten, um das aktualisierte System qualitativ näher an eine frische Installation zu bringen.

Deinstallation von Programmen bzw Diensten funktioniert nicht

Ich hatte z.B. zwei Tools auf einem HP Touchsmart PC die hatten keine Deinstallationsmöglichkeit.

• HP Support Assistant
• HP Odometer

Diese Fixit Tool von Microsoft konnte das Problem lösen.

Traybereich aufräumen

Viele dieser vom Hersteller mitgelieferten Programme verewigen sich auch im Systemtray, manchmal sichtbar manchmal unsichtbar. Auf alle Fälle meist "für immer"
Dieser Artikel hat mir geholfen diesen Bereich aufzuräumen.

Das Programm autoRuns von der Technet leistet mir bei der Analyse von Leichen im Startbereich des Computers auch immer gute Dienste.

Alte Windows Version entfernen

Das geht prima mit der Datenträgerbereinigung (cleanmgr) über den Zusatzbutton "Systemdateien bereinigen"

Umzug Windows auf neue System Festplatte und UEFI Modus 

Hat man bis hierhin eine temporäre Festplatte verwendet und möchte das System auf eine neue HDD oder SDD umziehen und dabei noch vom BIOS Startmodus in den UEFI Modus wechseln geht das zwar Zeitaufwendig aber relativ entspannt mit dem Tool c't-Wimage aus dem Heft c't 2016 Heft 5.

Dabei sollte man vor der Sicherung unbedingt temporär den Antivirenschutz / Defender ausschalten, das spart unglaublich viel Zeit!

Das Batch Script sichert mit Boardmitteln die gesamte Platte C: in ein install.wim, das dauert leider relativ lange, läuft aber voll automatisch.
Anschließend bootet man das System neu und installiert das eben gesicherte System neu. Dabei kann der BIOS Modus gewechselt werden und alle Aktivierungen und Einstellungen im System bleiben erhalten.