Microcontroller dynamisch vernetzen

[Skorpio]

Guten Tag,
Ich wollte mit einem Kollegen die nanoleaf leuchten nachbauen und das ganze am Ende als open Source anbieten.
Da das Projekt noch am Anfang steht, läuft gerade die „Grundlagen Forschung“. Als Master soll ein ESP Modul dienen (vllt 32 oder 8266 mal schauen)
Das Problem welches ich gerade habe ist die Vernetzung einer Unbekannten Anzahl von Controllern über eine steckverbindung am ESP. Es gibt die Überlegung das per 1-Wire Protokoll zu lösen. Aber da weis ich nach aktuellem Kenntnisstand noch nicht vor stabil diese Art der Kommunikation ist.
Eine einfache Art mehrere unbekannte Controller anzusteuern ist über die spi Schnittstelle darüber wäre auch relativ einfach möglich die Form der Panele abzubilden.
Es gibt ja noch I2C dort dürfte aber ein ähnliches Problem auftreten wie bei der seriellen Kommunikation die Controller wissen zum Start nicht wie der andere heißt und würden alle beim Call vom Master reagieren bzw. den ersten Namen der vergeben wird annehmen.
Gibt es noch eine 5. Möglichkeit die ich bisher übersehen hab?
Oder hat jemand schon Erfahrungen mit dem 1-Wire gemacht und eine Empfehlung welche Lib sich dafür gut eignet um darauf aufbauend ein eigenes Protokoll zu schrauben?

Mit freundlichen Grüßen
Skorpio

[Ceos]

Also mein Nachbar hat sich ja auch in die Dinger verliebt und ich begreif nicht wieviel Kohle man in solche Dinger stecken kann wenn ich sie zumindest in einer vereinfachten Form selber rbauen kann (Plexiglas Dreieck mit ein paar APA102 LEDs und dann mit CS-losem SPI einfach die Daten reinschaufeln und die Stecker zwischen den Panelen so auslegen dass man sie nicht verpolen kann)

Diese einfache Lösung hat antürlich keinen Rückkanal und auch keine Formerkennung, wäre aber zumidnest eine wesentlich billigere Lösung als die Nano Leafs

Du triggerst mich gerade relativ hart

Ich hätte da sogar eine Idee wie man das mit 5 Drähten und rekursiver Verschaltung lösen könnte, das wären dann allerdings 5 Pins pro Stecker

Der ESP32 hat Bluetooth onboard (aber das zum funktionieren zu bringen hat mich zumindest unglücklich gemacht) für den 8266 und 8285(8266 mit internem Flash) gibt es immerhin µPython, was einem unendliche Freiheit im Controller bietet (perfekt für OpenSource und außerdem super einfach zu programmieren)

Und man kann es sicher auch easy für NodeMCU oder andere bereits auf dem ESP verwirklichten "OS" porten, so kann man neben der eigentliche Lichtfunktion auch ganz easy weitere Funktionen in den Controller packen (mini webbrowser und ein AP, sodass man keine App braucht sondern nur nen Browser mit WLAN)

[Skorpio]

Genau das soll das Endziel sein. Wir versuchen in erster Linie eine Platform zu schaffen auf der sich Leute mit weit mehr Erfahrung im Bereich der Programmierung austoben können. Aber eine Lösung die soweit lauffähig ist das ein Anfänger das ganze aufbauen und in Betrieb nehmen kann.

Es werden dafür auch Platinen hergestellt und als LEDs sollen rgbw LEDs verwendet werden. Ob jetzt apa102 sk6812 oder ws2812 sei erstmal dahin gestellt.
Da es ja auch mal mehr können soll als einfach nur ne etwas intelligenterer led streifen. Wollten wir uns direkt zu Beginn mit der Frage auseinander setzen eine aktive Komunikation zwischen den Modulen aufzubauen. Dies hat den Vorteil das jederzeit neue Teile angehängt werden können ohne ständig die Basis zu ändern.

[Ceos]

ich hatte dir schonmal ein Bild zukommen lassen, siehe inbox

[wkrug]

1 wire würde ich nicht machen.
Einen Controller als Master zu verwenden ist relativ einfach.
Einen Slave zu proggen dafür umso schwieriger, da dieser eine "einmalige" Seriennummer hat.

Mir würde da RS 485 in den Sinn kommen, oder je nach Anwendung auch CAN.
Es kommt halt auf die Menge der zu übertragenden Daten und die Art der Steuerung an.
Diese nanoleaf leuchten kenn ich gerade nicht.

[oberallgeier]

.. Einen Controller als Master zu verwenden ist relativ einfach ..

Unbestritten.

.. Einen Slave zu proggen dafür umso schwieriger, da dieser eine "einmalige" Seriennummer hat ..

Vielleicht versteh ich da was falsch, aber ich sehe kein Problem, keine Schwierigkeit das in I²C zu machen. Mein Master im archie (im Bild R5 Master mit Softwareversion x76) startet I²C mit ner Abfrage ".. wer ist denn alles da ..?" über einen von mir begrenzten Adressbereich. Da melden sich die Slaves, entweder alle (die von Bedeutung sind). Im Beispiel hier: ArmRechts-Controller, KopfController, MotorController, ArmLinks-Controller und Cirp-Controller :

......Bild hier  

oder es sind einige nicht verbunden, dann sieht die Meldung so aus für ArmRechts-Controller, KopfController und ArmLinks-Controller.

...... Bild hier  

Im Master werden dann Flags gesetzt, mit denen die entsprechende Kommunikation ein- oder ausgeschaltet wird.

Gaaanz normales I²C-Verfahren, abgesehen davon, dass der Kabelbaum nen ziemlich guten Meter lang ist. Das Beispiel ist mit der identischen Hardware gezeigt, nur dass beim zweiten Bild der I²C-Anschluss von Motor- und CIRP-Controller gelöst war bevor archie - der Master - wieder gestartet wurde.

[HaWe]

@Skorpio:
I2C halte ich auch grundsätzlich für kein Problem.
Aber wie lang darf oder muss denn die Verbindung zwishen den Masters und Slaves sein können?

[Mxt]

Aber wie lang darf oder muss denn die Verbindung zwishen den Masters und Slaves sein können?

Das wäre wichtig zu wissen.

Aus Zeitmangel beschäftige ich mich gar nicht mit den ESP-Dingern, aber hat der ESP32 nicht auch CAN ?

Das ist von seiner Herkunft ja dafür gedacht im Auto dezentral Controller zu vernetzen. Es gibt auch Anwendungen in der Automation (CANopen) oder Schifffahrt (NMEA2000) oder auch für autonome Roboter und Drohnen:
https://uavcan.org/

Nur so eine Idee ...

[HaWe]

CAN zu programmieren per C++ ist für Anfänger zu exotisch - das kennt keiner.
Die Arduino IDE ist auch das einzige, was ich für anfängertauglich halte.

Für ESP8266 habe ich auch noch keine Arduino CAN lib gesehen, auch wenn ESP8266 mit Arduino eingeschränkt anfängertauglich wäre,
andererseits für ESP32 mag es welche geben, aber den halte ich wiederum nicht für anfängertauglich, und dessen cores sind ja auch noch lange nicht ausgereift.
Allerdings kann vlt der Arduino Due auch CAN - aber trotzdem, CAN halte ich für zu exotisch.

I2C hingegen halte ich zwar für einfach und anfängertauglich (Arduino Wire lib mit allen möglichen Arduino MCUs), aber nur bei kurzen Entfernungen (vlt 2m insg. schätzungsweise) -
ansonsten ist ja WiFi das Standard-Netzprotokoll bei ESP8266:
Vorteil: der Server braucht die einzelnen Clients nicht zu kennen, die melden sich einfach bei einer festen IP Adresse an.
Die erlaubten Variablennamen müssten allerdings stattdessen zur Kommunikation vorher (z.B. per fester Liste) vordefiniert sein, um die übergebenen bzw. zurückgegebenen html-strings auf dem html-Server und den Clients auswerten zu können.

[Mxt]

Man kann auch I2C machen und nur die Physik von CAN nutzen, das ist das Prinzip hinter diesen Treiberchips, die I2C über große Distanzen ermöglichen.

Die Verkabelung von CAN und RS485 sind bis auf Details sehr ähnlich.

RS485 wurde ja oben schon genannt. Vorteil wäre es ist nur eine Variante einer seriellen Schnittstelle, Nachteil gegenüber CAN ist, dass es nicht damit umgehen kann, wenn mehrere Teilnehmer gleichzeitig anfangen zu reden. Ein Protokoll aus dem Beleuchtungsbereich, was RS485 nutzt, wäre DMX, dafür gibt es viel für Arduino & Co.