EDITO – Roadmap to Zigbee Gateway

15 mai 2017 akila avis, Domotique, News 37 comments

Cette semaine, pas de projet, de hack ou de test car je dois faire un choix cornélien. En effet, mon temps libre n’est pas extensible, soit je vous prépare un tutoriel ou un test, soit j’avance plus sur les projets. (les gros projets).

J’ai donc choisi de consacrer plus de temps au projet de la passerelle ZigBee pour les box domotiques. Dans cet article, je vais simplement vous faire une synthèse de mes travaux et de ce qui reste à faire.

Votre note

Click to rate this post!

[Total: 127 Average: 3.2]

Table of Contents

Genèse du projet

L’histoire a commencé lorsque j’ai découvert les produits Xiaomi. Je fais de la domotique depuis quelques années et je conçois souvent mes propres outils et matériels. Le jour où j’ai reçu et utilisé les capteurs Xiaomi, j’ai pris un petit coup sur la tête car je me suis aperçu que je perdais un peu mon temps à réinventer la roue. Ces produits sont très bien conçus et ne coûtent presque rien (par rapport aux autres produits domotiques).

En testant et en analysant ces produits, j’ai découvert la couche ZHA et ZLL du protocole ZigBee. Pour tout vous dire, je n’avais pas eu une très bonne expérience du ZigBee dans mon milieu professionnel pour des raisons de portée ridicule (avec le recul, surement dû au design de la partie radio faite maison) et de licence… (hé oui, pour vendre du ZigBee certifié, il faut s’acquitter d’une licence).

Puis, j’ai eu l’occasion (presque par hasard) de transformer un capteur en sniffer ZigBee. Et c’est la que ma curiosité a opéré. Après beaucoup de recherches sur les datasheet de NXP et les forums, j’ai appris comment fonctionnait le protocole ZHA (ZigBee Home Automation).

Xiaomi ne communique pas sur sa compatibilité avec ce protocole pour des raisons de licence je pense… mais, ces capteurs ZigBee sont bien entièrement compatibles avec le protocole.

Puis, toujours en butinant de lien en lien, de forum en forum, j’ai pris connaissance d’une autre couche très utilisée (voir plus utilisé que le ZHA), à savoir le ZLL (ZigBee Light Link). Cette couche protocolaire est dédiée à la gestion de l’éclairage. Et en effet, la firme Philips l’utilise pour ses produits de la gamme HUE.

Alors je dois avouer que, pour moi, je ne comprend toujours pas comment ces produits ont connu un tel engouement. Les produits sont très chers (toujours dû à la licence … je pense) et l’histoire du pont ZigBee propriétaire avec un cloud m’a toujours fortement rebuté. Et ne me dites pas que l’installation est plus simple car n’oubliez pas qu’il faut enlever les interrupteurs classiques déjà en place (pour que la lampe soit toujours alimentée) et en plus, acheter des interrupteurs hors de prix compatibles. Bref, je trouve que c’est une belle usine à gaz pour un simple éclairage.

Mais depuis quelques temps, on voit fleurir la concurrence… comme Osram Lightify, Wemo, Innr et plus récemment Ikea… Certaines sont encore chères mais d’autres beaucoup moins… Bref, pour 15€ vous pouvez trouver une ampoule 800 Lumens monochrome pilotable.

Le souci de tout cet imbroglio d’objets ZigBee réside encore dans la connexion avec votre box domotique. Hé oui, il faut encore passer par une passerelle… Pourquoi pas mais … chacune des firmes citées précédemment proposent leur propre passerelle ou pont ZigBee compatible toute marque ou pas (Philips essaie de faire de la résistance encore…).

Autre chose, aucun pont ne vous propose une compatibilité ZLL et ZHA … pourtant comme on avait pu le voir, ces couches protocolaires sont très proches.

C’est donc pour toutes ces raisons techniques et personnelles que je me suis dit qu’il y avait un manque. Et comme j’aime bien faire les choses par moi-même, j’ai décidé de faire et partager ma propre passerelle ZigBee compatible ZHA et ZLL.

Ce qui a été fait

Hormis mes travaux sur les différents Hacks et tests des produits Xiaomi… je ne vous ai pas partagé tous mes tests et études. Pour ceux qui me suivent un peu sur Twitter, vous avez eu l’occasion d’avoir un peu plus d’informations. J’en profite donc pour vous résumer, à ce jour, où j’en suis.

Le matériel

Avant de me lancer là dedans, j’ai cherché à savoir si « faire soi-même » était rentable. J’ai donc fait une étude matérielle en fouillant un peu partout et j’ai regardé les tarifs de tous les composants.

Sur le marché et à ce jour, je n’ai pas trouvé de clefs USB ou autre passerelle ZigBee programmable qui répond à tous les besoins.

J’ai quand même retenu deux matériels :

	Un shield pour la RaspberryPi	35€
	Une clef USB NXP	60€

J’ai les deux clefs :

RaspBee

le module destinée à la RaspberryPi.

Avantage :

C’est un produit allemand très bien documentée offrant une partie logicielle compatible avec la couche ZLL et certains ZHA. J’ai pu la tester avec les ampoules Philips HUE et Osram Lightify. Ils offrent une API pour la rendre compatible avec n’importe qu’elle box domotique.

Inconvénient :

Le logiciel est assez fermé/compliqué et ne semble pas trop évolué.
Ce matériel existe en version clé USB mais coute 60€…

NXP OM15020

Avantage

La clef utilise la même famille de micro que les produits Xiaomi.
La clef est entièrement programmable avec un SDK pour le ZHA et ZLL. Un IDE à base de Eclipse est fourni. Bref tout l’environnement existe pour développer. La documentation et les exemples sont très nombreux.
NXP est une firme reconnu avec une pérennité importante.

Inconvénient

Le prix… 60€, c’est trop cher !
L’antenne PCB qui limite en portée…

De mon côté, je suis parti sur la conception d’une clef USB avec antenne externe (connecteur SMA).
Actuellement, j’ai trouvé tous les composants pour concevoir le produit comme :

Le boitier
Le module ZigBee (NXP JN5168)
Le convertisseur USB – Série TTL
Le convertisseur UFL-SMA

J’ai pu réalisé un premier prototype pour valider la faisabilité et le fonctionnement de la passerelle. Pour le moment, c’est OK. La clef fonctionne très bien et les signaux sont propres.

Le plus gros travail a été de tirer les prix vers le bas pour que le business plan soit viable. En effet, l’objectif principal est de vous proposer une passerelle moins chère tout en restant fiable.

Si tout ce passe bien et que je n’ai pas de surprise (normalement non ;)), je devrais vous proposer un produit pour moins de 40€.

Pour tout vous dire, il y en a pour environ 15€ net de matériel mais les besoins de production et la professionnalisation de l’objet engendre quelques frais.

Bien entendu …. pour les bricoleurs, je mettrai sur mon github, la schématique + design pour vous le faire vous même.

Voici à quoi ressemble le prototype actuel:

Le Logiciel

Le matériel c’est important car c’est le support … mais dans notre cas, le logiciel est LE plus important …

C’est cette partie qui va faire la plus-value du produit que je vous propose mais c’est cependant très chronophage.

J’ai déjà bien avancé cette partie mais j’ai surtout dégrossi pour valider la compatibilité ZHA et ZLL de pas mal de fabricant.

En parallèle, j’ai aussi développé la partie communication avec un ordinateur ou une Raspberry pour que ce soit le plus paramétrable possible. Le plus important pour moi est de développer un Firmware le plus ouvert possible pour qu’il y ait le moins de mise à jour à faire sur le produit. (Sinon, c’est les emmerdements assurés ;)).

Donc pour éviter ça, c’est le protocole de communication qu’il faut bien travailler pour qu’il soit le plus ouvert et paramétrable possible. L’inconvénient, c’est qu’il sera bien « touffu » mais bon ça sera transparent pour l’utilisateur final. C’est plutôt, la personne qui va développer le plugin pour la box qui bossera plus ;).

Bref, cette partie est quasi terminée et pour aider les développeurs de box domotiques, j’ai aussi développé des scripts PHP pour montrer comment ça fonctionne. Cela comprend :

1 script pour la partie communication. (je récupère les données série et envoie dans une pile FIFO)
1 script qui dépile et traite les données (décodage et traitement des trames)
1 script exemple pour envoyer des données à la passerelle

Voilà à quoi devrait ressembler la passerelle (l’antenne sera différente) :

Passerelle ZigBee

Ce qui reste à faire

Matériel

Côté matériel, il me reste à :

Faire les tests de portées du prototype
Optimiser et trouver les bons fournisseurs pour faire baisser les tarifs
Finaliser la schématique et le design (optimisation) pour la mise en production du PCB
Établir une documentation sur les spécificités du matériel

Logiciel

Il me reste à :

Finaliser le Firmware. (Bientôt fini)
Finaliser les scripts pour les développeurs box domotique. (Bientôt fini)
Faire toute la documentation pour les développeurs. (Pas commencé et c’est le plus long :()

Conclusion

Bon comme vous l’avez lu en introduction, j’ai décidé de mettre en veille certains tests et hacks pour avancer plus vite sur ce projet. Comme je n’avais communiqué que sur Twitter, j’ai souhaité vous faire une synthèse de mon avancement sur ce projet.

En plus, tout en rédigeant, ça me permet aussi de clarifier les étapes restantes à mener et de me faire une mini feuille de route. On a beau avoir les idées claires en tête, rien ne vaut coucher sur papier ces idées.

Bref, Je vous avez laissé penser que la passerelle pouvait être compatible Xiaomi, Philips Hue et autres. Hé bien maintenant, je peux vous le confirmer de manière sûre. (Petit bémol encore sur les philips Hue où pour le dés-appairage, il semble falloir utiliser une télécommande Philips Hue. Les autres marques … pas de problème… Cependant, il me manque encore à tester les Ikéa). Le problème vient du fait que pour les Philips, il n’y a pas de moyen matériel (en jouant sur l’allumage et l’extinction de l’ampoule) de faire un Reset d’usine. Ils utilisent soit leur pont de manière propriétaire soit une technique qui s’appelle le Touch Link mais qui nécessite de rapprocher le contrôleur à moins de 50 cm de l’ampoule … Du coup, pas très pratique… sauf avec une télécommande (qui joue le rôle de contrôleur).

Voilà pour cette partie qui risque d’évoluer très prochainement. Je vous tiendrai au courant régulièrement sur mon Twitter.

Je réfléchis aussi, pour évaluer le marché, d’ouvrir un Kickstarter sur le projet. Ça me permettrait d’avoir une meilleure vision sur l’intérêt du projet mais aussi d’avoir un meilleur financement.

Voilà pour les news…A bientôt !!!