Управление кондиционером Haier на базе ESP8266

Кондиционер Haier серии Lightera имеет на своем борту модуль WiFi для управления им через приложение на телефоне, которое работает через неведомый китайский облачный сервис. Для старых моделей модуль был опцией и приобретался отдельно, подключается к плате управления во внутреннем блоке. На новых моделях разъем выведен под декоративную накладку и в серии Lightera модуль уже установлен. Таким образом, данное устройство применимо ко многим кондиционерам марки Haier.

Для управления кондиционером через родной WiFi модуль необходимо скачать приложение на смартфон/планшет, зарегистрироваться в нем, подключится вашим смартфоном/планшетом к роутеру по Wi-Fi. Включить кондиционер в режиме охлаждения на 30 градусов с минимальной скоростью вентилятора, убедится, что появилась сеть Haier-uAC, и запустить программу поиска устройств и сетей. Программа находит ваш кондиционер и доступные сети. Вы регистрируете свою сеть, выбрав ее из списка, и переходите к регистрации вашей модели оборудования (кондиционера). В моей домашней сети на роутере отключен сервер DHCP и чтобы подключиться к моей сети WiFi на подключаемом устройстве необходимо создать новое подключение и прописать там помимо SSID (так как он скрыт) и пароля еще и статический IP адрес. Именно по этой причине у меня не получилось добавить мой кондиционер в приложение, так как оно при добавлении кондиционера просит выбрать только точку доступа WiFi и пароль. Введенные данные приложение отправляет WiFi модулю кондиционера и он, используя эти данные, пытается подключиться к вашей точке доступа, надеясь, что ему дадут IP адрес, но мой роутер разбивает все его надежды.

Внешний вид родного модуля WiFi.

Для теста я все-таки подключил его через другой роутер. Управление через приложение работает, а вот управлять кондиционером без приложения нет возможности, через какой облачный сервис работает не ясно, личного кабинета никакого нет. Как итог, Haier, как и многие производители техники, создали свою железку со своим приложением без возможности интеграции с другими системами автоматизации (без специальных модулей и оборудования). В итоге я решил сделать свой модуль WiFi со всеми характеристиками от известного всем персонажа.

За основу был взят ESP8266 12F, который будет работать напрямую с моим сервером по протоколу MQTT. На сервере установленIOBroker, который выступает так же в качестве MQTT сервера.

Оставалось понять протокол обмена с самим кондиционером. Изучив родной модуль и схемы блоков управления предыдущих моделей стало понятно, что модуль WiFi общается с кондиционером через обычный UART с уровнями TTL. Подключив параллельно линии RX/TX переходник UART/USB и управляя кондиционером из приложения и с пульта, прочитал все данные.

Фото платы родного модуля.

На плате видно DC/DC преобразователь на 3.3 В и преобразователи логических уровней. Экран снимать не стал, что под ним неизвестно.

Это мой первый опыт реверса протокола, но на мой взгляд протокол оказался очень простой.
Скорость обмена составляет 9600/8-N-1. Модуль WiFi каждые 2 секунды отправляет запрос (13 байт), на который кондиционер выдает пакет (37 байт) со всеми данными. Под спойлером список байт которые получилось разгадать.

1 — FF cтартовый байт
2 — FF cтартовый байт
3 — 22 — HEX Длина пакета без двух стартовых байт и контрольной суммы
4 — 00
5 — 00
6 — 00
7 — 00
8 — 00
9 — 01
10 — 01 — при запросе, 02 — в ответе
11 — 4D — при запросе, 6D — в ответе
12 — 5F — при запросе
13 — 00
14 — 1A — 26 градусов, 1B — 27, Текущая температура
15 — 00
16 — 00
17 — 00
18 — 00 — при запросе, 7F-в ответе
19 — 00
20 — 00
21 — 00
22 — 00
23 — 00
24 — 00 — smart, 01 — cool, 02 — heat, 03 — вентиляция, 04 — DRY,
25 — 00
26 — 00 — max, 01 — mid, 02 — min, 03 — auto — FanSpeed
27 — 00
28 — 00 — выкл., 01 — верхний и нижний предел вкл. 02 — левый/правый вкл. 03 — оба вкл
29 — 00 — блокировка кнопок пульта выкл, 80 блокировка вкл.
30 — 00 — power off, x1 — power on, (1x ) — Компрессор? x9 — Health
31 — 00
32 — 00 — fresh off, 01 — fresh on
33 — 00
34 — 00
35 — 00
36 — 00 — 16 градусов, 01 — 17 0E — 30 градусов. Установленная температура
37 — Контрольная сумма. Просто сумма всех байт без двух стартовых.

FF FF 0A 00 00 00 00 00 01 01 4D 02 5B Включение
FF FF 0A 00 00 00 00 00 01 01 4D 03 5C Выключение
FF FF 0A 00 00 00 00 00 01 03 00 00 0E Блокировка пульта
FF FF 0A 00 00 00 00 00 01 01 4D 01 5A Опрос состояния

Например для установки температуры необходимо отправить:
FF FF 22 00 00 00 00 00 01 01 4D 5F 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 01 00 02 00 00 00 01 00 00 00 00 00 04 D8 — установить на 20 градусов.

Рисуем принципиальную схему. Схема питается 5 вольтами от кондиционера, а так как напряжение питания ESP8266 — 3.3 вольта, далее стоит линейный стабилизатор LM1117(AMS1117) на соответствующее выходное напряжение. На элементах R1, Q1, R3 и R2, R3 собраны преобразователи логических уровней так как RXD TXD модуля ESP8266 не толерантны к 5 В. Для программирования ESP контакты U2 U3 необходимо замкнуть вместе.
Принципиальная схема.

Разводим печатную плату. Компоновка платы сделана для установки в корпус от родного WiFi модуля.

На фото ниже тестовая плата.

Заказал наконец то платы из китая:

Код написан в среде Arduino. Актуальная версия доступна на GitHub.

Добавлено 29.08.2017:

На данный момент я отказался на обработку протокола в самой ESP. Я написал для ioBroker’а драйвер, а ESP используется как шлюз Telnet to Serial.

Прошивка модуля (ESP8266)

Прошивка написана в среде Arduino IDE, поэтому первым делом нужно установить ее. Скачиваем последнюю версию с официально сайта. После установки нужно добавить поддержку плат ESP. Для этого идем меню «Файл» — «Настройки» и в строке «Дополнительные ссылки для Менеджера плат» добавляем следующую ссылку — http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

Нажимаем «Ок«, теперь идем в «Инструменты» —  «Плата» — «Менеджер плат«, находим в списке «esp8266 by ESP8266 Community» и устанавливаем пакет.

Если планируется прошивать модуль по OTA (по воздуху, не вынимая модуль из кондиционера), то необходимо установить Python версии 2.7.x https://www.python.org/downloads/ . ВАЖНО! При установке нужно включить опцию Add python.exe to Path

Открываем файл прошивки (последняя версия ESP8266.TelnetToSerial тут). Выбираем нужную плату:

Выбираем порт — последовательный порт COM* (где * номер порта к которому подключен переходник USB-TTL) или сетевой порт для прошивки модуля по OTA.

Для прошивки через последовательный порт подключаем переходник USB-TTL к модулю согласно распиновке модуля и переходника. Контакты RX и TX подключаются перекрестно т.е. RX-TX, TX-RX.

Устанавливаем на модуль перемычку и подаем на модуль питание, при этом модуль входит в режим программирования. В Arduino IDE жмем кнопку «Загрузка» и дожидаемся завершения прошивки. После завершения прошивки нужно снять перемычку и перезагрузить модуль. На этом прошивка модуля закончена.

После прошивки ESP8266 ставим модуль в кондиционер. Если загружена первая версия прошивки с MQTT, то на сервере MQTT автоматически создаются топики:

Если используем прошивку ESP8266.TelnetToSerial, то необходимо в IoBroker установить драйвер haier, прописать в настройках драйвера IP адрес и порт нашего модуля и можно пользоваться.

Панель управления кондиционером на веб странице vis iobroker.

Кроме управления с веб страницы, организовано управление голосовыми командами, а так же через драйвер Telegram для IOBroker.

На текущий момент изготовлена  третья ревизия платы. Написана прошивка поддерживающая все модели кондиционеров Haier, включая модели с новым протоколом (например Haier Elegant AS25NHPHRA/1U25NHPFRA). Пример работы веб интерфейса новой прошивки на gif’ке ниже. Так же есть возможность управлять кондиционером через MQTT либо WebSocket.