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Firmware mithilfe der Arduino IDE flashen

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cooper zuletzt editiert von cooper
Es gibt eine sehr einfache Möglichkeit, *.bin-Dateien mithilfe der Arduino IDE zu flashen. *.bin-Dateien sind fertig kompilierte Programme - auch bekannt als Firmware. Ein sehr bekanntes Beispiel dafür ist zum Beispiel die Tasmota-Firmware für den ESP.

Ich möchte euch hier eine Möglichkeit zeigen, das Flashen einer Firmware mithilfe der Arduino IDE durchzuführen.

Dieses Verfahren funktioniert sowohl unter Windows, als auch unter Mac. Wahrscheinlich funktioniert das genauso unter Linux. Das habe ich aber nicht getestet.

Vorbereitungen

Geht in der Arduino IDE zuerst auf Datei - Voreinstellungen
und setzt dann einen Haken bei Ausführliche Ausgabe während: [✓] Hochladen

Beachte: Erst mit dem Bestätigen auf [Ok] - unten am Fenster - wird die Einstellung gespeichert.

Wählt danach aus der Liste der Boards das Board aus, auf das ihr eure gewünschte Firmware flashen möchtet.

Auf das Board wird zuerst ein Dummy-Programm geschrieben. Es kann sich dabei auch um ein leeres Programm handeln. Das Hochladen des Programms liefert uns die Daten die wir brauchen, um die gewünschte eigene Firmware zu flashen.

Im Monitor der Arduino IDE findet ihr nach dem Upload eine Ausgabe, über die Pfade die für das Hochladen verwendet werden.
```
Der Sketch verwendet 256312 Bytes (24%) des Programmspeicherplatzes. Das Maximum sind 1044464 Bytes.
Globale Variablen verwenden 26804 Bytes (32%) des dynamischen Speichers, 55116 Bytes für lokale Variablen verbleiben. Das Maximum sind 81920 Bytes.
D:\Users\cooper\AppData\Local\Arduino15\packages\esp8266\tools\python3\3.7.2-post1/python3 D:\Users\cooper\AppData\Local\Arduino15\packages\esp8266\hardware\esp8266\2.6.3/tools/upload.py --chip esp8266 --port COM4 --baud 921600 --before default_reset --after hard_reset write_flash 0x0 D:\Users\cooper\AppData\Local\Temp\arduino_build_165769/Blink.ino.bin 
```
Wichtig ist nur die letzte der drei Zeilen. Kopiert euch diese Zeile am besten in ein Textprogramm.

Diese Zeile schreibt die Firmware auf das Board - die gerade eben durch die Arduino IDE kompilierte .ino Datei.
```
D:\Users\cooper\AppData\Local\Arduino15\packages\esp8266\tools\python3\3.7.2-post1/python3 D:\Users\cooper\AppData\Local\Arduino15\packages\esp8266\hardware\esp8266\2.6.3/tools/upload.py --chip esp8266 --port COM4 --baud 921600 --before default_reset --after hard_reset write_flash 0x0 D:\Users\cooper\AppData\Local\Temp\arduino_build_165769/Blink.ino.bin 
```
Diesen Befehl kann man nutzen, um jede andere *.bin-Datei auf das ausgewählte Board zu laden.

Ersetzt dafür einfach den letzen Pfad in der Zeile, mit dem Pfad der *.bin-Datei, die ihr auf das Board schreiben wollt.

Der Pfad:
```
D:\Users\cooper\AppData\Local\Temp\arduino_build_165769/Blink.ino.bin
```
wird zu
```
D:\Users\cooper\Desktop\tasmota-DE.bin
```
Der neue Befehl zum Schreiben auf das Board lautet also dann:
```
D:\Users\cooper\AppData\Local\Arduino15\packages\esp8266\tools\python3\3.7.2-post1/python3 D:\Users\cooper\AppData\Local\Arduino15\packages\esp8266\hardware\esp8266\2.6.3/tools/upload.py --chip esp8266 --port COM4 --baud 921600 --before default_reset --after hard_reset write_flash 0x0 D:\Users\cooper\Desktop\tasmota-DE.bin 
```
Firmware flashen

Druckt Win + R und startet die Eingabeaufforderung in dem ihr cmd eintippt.

Kopiert den Befehl zum Schreiben auf das Board und fügt ihn ein.
Anschließend wird die Datei D:\Users\cooper\Desktop\tasmota-DE.bin auf das Board geschrieben.

Falls du eine andere, noch einfachere Möglichkeit suchst, eine Firmware auf deinen Arduino oder ESP zu flashen, kannst du gerne diesen Beitrag von mir hier als Anhalt nutzen:

Natives HomeKit-Schloss Firmware für den ESP8266 D1 Mini.

Dort zeige ich kurz und knackig, wie man mithilfe des NodeMCU PyFlasher eine Firmware flashen kann.
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Wer sich mit der Arduino IDE und Modulen wie ESP8266, ESP32 oder auch dem Arduino selber beschäftigt, wird früher oder später mal über das Problem stolpern, verschiedene Datentypen zu kombinieren zu wollen, oder auch Datentypen im Allgemeinen umwandeln zu wollen, um die Daten dann in anderen Operationen nutzen zu können. Ein gängiger cast wäre zum Beispiel eine int Variable in eine float Variable umzuwandeln, um damit genauer rechnen zu können.

Leider gib es keine Methode oder Funktion, die universell einsetzbar ist. Es kommt immer ganz drauf an, welchen Datentypen ihr umwandeln wollt, und vor allem welcher Datentyp am Ende rauskommen soll. Hier versuche ich mal alle Gängigen Datentyp-Konvertierungen aufzulisten - gruppiert nach dem gewünschten End-Datentyp.

Habt ihr weitere Vorschläge und Hinweise bzw. Snippets, dann würde ich mich freuen, wenn ihr sie unter diesem Beitrag hier teilen würdet.
Datentyp : String
Integer
int i = 25; String convertedString = String(i); // "25"
Float
float i = 22.5367; String convertedString = String(i, 3); // "22.536"
Bool
bool state = false; String convertedString = String(state ); // "0" Datentyp : Int
String
String number = "255"; int i = number.toInt(); // 255
Float
float number = "123.232"; int i = (int)number; // 123
Char
char myChar[] = "147"; int i= atoi(myChar); // 147 Datentyp : Float
Int
int i = 187; float myFloat= float(i); // 187.00
String
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Habs genau so gemacht. Danke!
Ultraschallsensoren HC-SR04 und JSN-SR04T am ESP8266 D1 Mini betreiben
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Heute schauen wir uns an, wie man verschiedene Ultraschallsensoren an einem ESP8266 D1 Mini betreiben kann - Das wohl bekannteste Modul ist das HC-SR04 was sich für vielerlei Projekte durchaus gut eignet. Ich persönlich bevorzuge aber den eleganteren JSN-SR04T, bei dem der Sender und Empfänger in einem Bauteil vereint sind.

Zusätzlich zum schlanken Sensor, hat man dabei auch noch ein Kabel in ausreichender Länge angebunden, um die Elektronik und den eigentlichen Sensor dezentral per Steckverfahren montieren zu können.

Der JSN-SR04T ist also nicht nur praktischer in der Anwendung, sondern auch sicherer im Betrieb mit Flüssigkeiten.

HC-SR04-JSN-SR04T-vergleich.png

Die Produkte in diesem Tutorial habe ich in diesem Warenkorb hinterlegt.

Kommen wir kurz zum Funktionsprinzip dieser beiden Sensoren, das trotz unterschiedlicher Bauweise identisch ist. Durch Ultrashall-Wellen im Frequenzbereich von 40 kHz, die durch den Sender ausgestrahlt und den Empfänger ausgelesen werden, kann durch Berücksichtung der Zeit eine Entfernung berechnet werden.
Das geschieht mithilfe der Trigger-Pulsweite, die 10µs beträgt.

Auf Grundlager der berechneten Entfernung kann man verschiedene Projekte realisieren, das wären zum Beispiel eine Füllstandsanzeige für einen Öl- oder Wassertank oder einer Zysterne. Oder auch eine einfache Abstandsnessung, wie sie in Autos beim Einparken zum Einsatz kommt.

Auch diese Sensoren funktionieren nach dem selben Prinzip.
Die Verdrahtung
Die Verdrahtung sieht wie folgt aus, und ist für beide Sensor-Varianten identisch. 🎉

esp8266_d1_mini_HC-SR04_schaltplan.png
D1 Mini HC-SR04 / JSN-SR04T 5V VCC G GND D0 TRIG D1 ECHO
Sollest du mehrere Sensoren an einem ESP8266 D1 Mini oder Arduino betreiben wollen, kannst du den TRIG Pin an allen Modulen teilen, nur der ECHO-Pin muss dann zum Auslesen je einen eigenen Eingang bekommen. So kannst du ohne Probleme mehrere Sensoren mit der minimalen Anzahl an Pins an einem Board verwenden. 💪
Das Programm
Das Programm für einen Sensor sieht wie folgt aus und passt zur eben genannten Verdrahtung und auch für beide Varianten des Moduls.
/* Ultraschall-Sensoren HC-SR04 & JSN-SR04T ESP8266 D1 Mini Tutorial by cooper @ makesmart.net cc 2021 */ // ESP8266 D1 Mini #define ECHO 5 // D1 #define TRIG 16 // D0 long duration; // Variable um die Zeit der Ultraschall-Wellen zu speichern float distance; // Variable um die Entfernung zu berechnen void setup() { Serial.begin(115200); // Baudrate: 115200 pinMode(TRIG, OUTPUT); // TRIG-Pin: Output pinMode(ECHO, INPUT); // ECHO-Pin: Input } void loop() { digitalWrite(TRIG, LOW); delayMicroseconds(2); // TRIG-Pin ist HIGH für 10 Microsekunden digitalWrite(TRIG, HIGH); delayMicroseconds(10); digitalWrite(TRIG, LOW); // Liest das ECHO aus und speichert die Zeit von Senden / Empfangen in Microsekunden duration = pulseIn(ECHO, HIGH); // Berechnung der Entfernung // Da der Weg doppel ist: Hinweg - Rückweg, muss der Wert durch 2 geteilt werden distance = duration * 0.034 / 2; // Anzeige der Entfernung im seriellen Monitor Serial.print("Entfernung: " + String(distance) + "cm"); }
Die Ausgabe im seriellen Monitor sieht wie folgt aus - Die Differenz kommt daher, weil ich den Sensor während der Ausgabe vom Ziel entfernt habe.
Entfernung: 52.43cm Entfernung: 52.55cm Entfernung: 53.06cm Entfernung: 52.80cm Entfernung: 52.92cm [...]
Trotz der bezeichnung Ultraschall-Sensor nehme ich während der Messung ein leichtes Summen wahr - wenn es außenrum still ist.

Ein Grund für mich, den Sensor nicht in unmittelbarere Nähe meines Ohres zu platzieren. Es ist also nicht zu empfehlen, mit dem Sensor den Abstand von Gesicht bis zum Fernseher zu messen. :heh:
Die Entfernung ist berechnet, was nun?
Wenn man die Entfernung des Gegenstandes oder der Oberflächen erstmal erfasst hat, kann man nun weiter gehen und diverse andere Sachen berechnen. Dazu zählt, wie vorhin bereits erwähnt, zum Beispiel das Berechnen eines Füllstandes.

Dazu verwendet man das Gesamtvolumen des Behälters mit Abzug des Volumens das leer ist - mit der Hilfe des gemessenen Abstandes…
Aber das ist eher ein Thema der Mathematik und kein Thama der Inbetriebnahme dieser beiden Module. 🙂

Wenn du mehr zum Thema #ESP8266, #Arduino-IDE und Co. erfahren möchstest, kannst du gerne die makesmart Community dazu nutzen. 🙂

Die Produkte aus diesem Tutorial findet ihr hier.
SONOFF Geräte mit der original Firmware via HomeKit steuern - Tutorial
homebridge homekit smarthome sonoff
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Wenn es darum geht, ein SONOFF Gerät in HomeKit oder mit einer anderen Smarthome-Plattform außerhalb der eWeLink-App zu steuern, wird oftmals auf die custom Firmware Tasmota zurückgegriffen. Dabei gibt es aber mehrere Hürden: Das Flashen der Firmware unterscheidet sich von Modell zu Modell und gestaltet sich allgemein immer noch schwieriger. Damit ist jetzt Schluss - denn ich zeige euch eine Möglichkeit, wie ihr SONOFF Geräte trotz original-Firmware mit HomeKit steuern könnt.
Die Homebridge auf dem makesmart-server
Realisieren werde ich das ganze mithilfe der Homebridge auf meinem makesmart-server. Ich nutze schon seit gut zwei Jahren Homebridge als Zentrale, um meine Geräte in HomeKit einzubinden. Für die Homebridge gibt es ganz frisch ein Plugin namens homebridge-ewelink.

Wie der Name schon erahnen lässt, lassen sich mithilfe des Plugins die SONOFF Geräte auch mit der original Firmware in HomeKit einbinden.

Dafür muss das Plugin zuerst installiert werden, ich installiere es über die homebridge-config-ui-x indem ich nach dem Begriff ewelink suche.

homebridge-ewelink Plugin installieren
homebridge-ewelink Konfiguration
Nach dem Installieren taucht ein Pop-Up auf, in dem ihr einmal den Ländercode (49) und die Zugangsdaten zu eurem eWeLink Account eingeben müsst.

homebridge-ewewlink Plugin Einstellungen

Die Konfiguration für das Plugin wird danach automatisch erstellt. Die eingegeben Daten werden dazu verwendet, die Konfiguration des Plugins in die config.json einzutragen. Ein Blick in die config.json verrät, was eingetragen wurde:
{ "name": "eWeLink", "countryCode": "49", "username": "deine@mail.de", "password": "deinpasswort", "debug": false, "debugReqRes": false, "sensorTimeLength": 60, "sensorTimeDifference": 120, "valveTimeLength": 20, "hideTHSwitch": false, "hideZBLDPress": false, "groups": [ { "type": "null", "setup": "null", "operationTime": 100 } ], "bridgeSensors": [ { "type": "motion" } ], "platform": "eWeLink" }
Einfacher geht es wohl kaum - zumindest hab ich das selten erlebt.

Als nächstes muss die Homebridge einmal neugestartet werden.
SONOFF Geräte in HomeKit eingebunden
Nach dem Neustarten verrät die Ausgabe der Homebridge-Konsole, dass die SONOFF-Geräte in der eWeLink-App automatisch erkannt und erfolgreich über die lokale IP-Adresse in Homebridge eingebunden wurden.
[9/18/2020, 18:33:48] [eWeLink] [0] eWeLink devices were loaded from the Homebridge cache. [9/18/2020, 18:33:48] [eWeLink] [1] primary devices were loaded from your eWeLink account. [9/18/2020, 18:33:48] [eWeLink] [1] primary devices were discovered on your local network. [9/18/2020, 18:33:48] [eWeLink] [Gerätd1f401] has been added to Homebridge. [9/18/2020, 18:33:48] [eWeLink] [Gerätd1f401] found in eWeLink and locally with IP [192.168.178.98].
Nach einem kurzen Moment taucht mein SONOFF Basic dann auch als Schalter in der Home App auf. Mein Gerät trägt den Namen Gerätd1f401. Dieser wurde aus der eWeLink App übernommen. Der Name kann beliebig direkt in der Home App angepasst werden.

Ich kann ihn nun per Siri steuern, in Automationen einbinden oder für Szenen verwenden.

SONOFF Basic HomeKit Schalter
Tutorial: ESP8266-01S programmieren
arduino-ide esp01s esp8266
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Hey! Ich habe ein Projekt im Kopf, welches ich gerne mit einem ESP8266-01S umsetzen wollen würde. Aufgrund der kompakten Größe und der ausreichenden Anzahl an Pins für mein Projekt, eignet er sich bestens.

ESP01-S makesmart.shop

Im Gegensatz zu einem Entwicklerboard, wie dem D1 Mini, kann der ESP8266-01S aber nicht direkt mit der USB-Schnittstelle des PCs verbunden werden.

Dafür gibt es aber andere Methoden, den ESP8266-01S zu programmieren. Die wohl einfachste Möglichkeit ist die mit dem Programmer.

rsz_esp01_programmer.png

Disclaimer: Die Arduino IDE ist bereits für das Programmieren verschiedener ESP8266 Module eingerichtet. Ihr könnt die die Einrichtung der IDE mit diesem Artikel durchführen.
Software
Um den ESP8266-01S programmieren zu können, müsst ihr als Board das Generic ESP8266 Module auswählen. Das geht über:

Werkzeuge - Board - Generic ESP8266 Module

Die Definition der eingebauten LED stimmt nicht. Diese müsst ihr unter Umständen unter
Werkzeuge - Builtin Led von 2 auf 1 ändern.

Damit ist die Software fertig eingerichtet.
Hardware
Ich verwende in dieser Anleitung, wie bereits erwähnt, einen Programmer, der extra für den ESP8266-01S ausgelegt ist. Leider funktioniert das Programmieren nicht ohne Modifikation an der Hardware.

extra für den ESP8266-01S ausgelegt

🤦

Bevor der ESP8266-01S mit dem USB-Port verbunden werden kann, muss eine Brücke zwischen GPIO0 und GND gesetzt werden.

Das kann entweder direkt über die Pins des ESPs, die Pins des Programmers oder beides irgendwie in Kombination passieren - Hauptsache: Brücke.

Die Brücke bewirkt, dass der ESP8266-01S im Programmierbetrieb startet - nur so kann er programmiert werden.

esp8266-01S_pinout.png

Als Brücke dient bei mir ein an beiden Enden abisoliertes Jumper-Kabel.

Wenn die Brücke gesetzt ist, kann der Programmer mit dem PC verbunden, und der ESP programmiert werden.

Wenn die blaue LED beim Verbinden mit dem PC ganz kurz (!) aufleuchtet, weiß man, man ist im Programmierbetrieb.

Mittlerweile verwende ich einen anderen Programmer, der funktioniert auf anhieb ohne löten und pfuschen. Einfach Plug & Play. Ich werde bei Zeiten die Anleitung hier mal neu strukturieren und schreiben. Den Programmer findet ihr im makesmart.shop.
Programmierung
Programmieren kann man den ESP8266-01S dann wie gewohnt. Als Dummy-Programm verwende ich - wie so oft - das Blink-Beispiel. Dieses findet man unter:

Datei - Beispiele - 01.Basics - Blink

Nach dem das Programm geöffnet wurde, kann es über den Pfeil oben links in der Ecke auf den ESP geladen werden.
Der Sketch verwendet 258596 Bytes (51%) des Programmspeicherplatzes. Das Maximum sind 499696 Bytes. Globale Variablen verwenden 26696 Bytes (32%) des dynamischen Speichers, 55224 Bytes für lokale Variablen verbleiben. Das Maximum sind 81920 Bytes. Uploading 262736 bytes from /var/folders/wv/mznb1p6x3kx40bkysnfy2mhc0000gn/T/arduino_build_296160/Blink.ino.bin to flash at 0x00000000 ................................................................................ [ 31% ] ................................................................................ [ 62% ] ................................................................................ [ 93% ] ................. [ 100% ]
Der ESP8266-01S sollte zum blinken beginnen. 🏁
Fehlerbehebung
Wenn man das Programm modifiziert und erneut hochladen möchte, wird ein Fehler ausgespuckt:
Der Sketch verwendet 258596 Bytes (51%) des Programmspeicherplatzes. Das Maximum sind 499696 Bytes. Globale Variablen verwenden 26696 Bytes (32%) des dynamischen Speichers, 55224 Bytes für lokale Variablen verbleiben. Das Maximum sind 81920 Bytes. warning: espcomm_sync failed error: espcomm_open failed error: espcomm_upload_mem failed error: espcomm_upload_mem failed
Der Grund dafür ist simple: Der ESP8266-01S befindet sich jetzt im Normalbetrieb.
Um den ESP erneut in den Programmierbetrieb zu bekommen kann man:
A: die Brücke von GND trennen und anschließend wieder verbinden, oder B: den Programmer vom USB-Port trennen und anschließend einfach wieder verbinden.
Danach kann das neue oder geänderte Programm auf den ESP8266 hochgeladen werden.

Die Schritte A oder B müssen nach jedem Hochladen ausgeführt werden.

Viel Spaß bei euren Projekten,

cooper

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