Сегодня я расскажу вам о том, как прошить еще один вид zigbee-стиков (кроме стиков на базе чипов TI ccXXXX). Эти стики пока не очень популярны в zigbee-тусовке, но возможно это изменится со временем.

Стики

В продаже на различных площадках можно найти стики/платы на базе модулей SiliconLabs EFR32, которые могут работать со стеками Zigbee, BLE и Thread.

Среди них есть уже полноценные устройства, например:

• https://spruthub.ru/device/defaro-sprut-stick-2-pro
• https://elelabs.com/products/elelabs-usb-adapter.html

Есть устройства, которые можно перепрошить и использовать:

• https://www.itead.cc/sonoff-zbbridge.html

А есть для “домашнего творчества”, например такие:

• https://aliexpress.ru/item/4001019552844.html
• https://aliexpress.ru/item/4000531916570.html

На текущий момент нас интересует работа с Zigbee, поэтому будем делать из этих устройств координаторы.

Для запуска координатора на этих чипах, нужно прошить соответствующую NCP прошивку. Осталось выбрать прошивку и научиться прошивать.

Для выбора прошивки надо понять какой чип используется в модуле.

Чипы

В модуле Ebyte E180-ZG120B чип имеет маркировку EFR32MG1B232F256GM48
А в модуле SM-011 (кстати, точно такой же модуль используется в Sonoff Zigbee Bridge) — EFR32MG21A020F768IM32.

Что это означает?

Расшифровка основной части маркировки MG1B232F256GM48

M - family code
G - Gecko
1 - series 1
B - type: P (Performance), B (Basic), V (Value)
2 - Feature Code reserved
3 - Feature Code TXRX
2 - Feature Code Band 2.4GHz
F256 — Flash 256K

DataSheets:
https://www.silabs.com/wireless/zigbee/efr32mg1-series-1-socs/device.efr32mg1b232f256gm48
https://www.silabs.com/documents/public/data-sheets/efr32mg1-datasheet.pdf

Расшифровка основной части маркировки EFR32MG21A020F768IM32

M - family code
G - Gecko
21 - series 2 mod 1
A - Secure Vault (A - no, B - yes)
020 - 20dBm maximum power output
F768 — Flash 768K

DataSheets:
https://www.mouser.sg/datasheet/2/368/efr32mg21-datasheet-1627395.pdf
https://www.silabs.com/wireless/zigbee/efr32mg21-series-2-socs/device.efr32mg21a020f768im32

Чип	MG1B232F256GM48	EFR32MG21A020F768IM32
MCU Core	ARM Cortex-M4	ARM Cortex-M33
Core Frequency (MHz)	40	80
RAM (Kb)	32	64
Flash (Kb)	256	768
Tx (dBm)	19.5	20
Rx (dBm)	-101	-104

Видим, что во втором модуле используется более новое и производительное поколение чипа, с большим количеством памяти..
Различия между чипами весьма существенные, по этой причине прошивки будут разные.

Прошивка bootloader’а

Для прошивки модуля, нам нужно сперва загрузить bootloader. Возможно, какие-то модули будут уже с прошитым bootloader, но пока будем прошивать.

Для этого понадобиться:

• программатор Jlink v9 (версия v8 позволит прошить Cortex-M4, а вот для прошивки Cortex-M33 понадобиться версия v9 https://wiki.segger.com/Software_and_Hardware_Features_Overview).
  Возможно получится прошить и другими программаторами, например STLink, но я не проверял.
• утилита Simplicity Commander (скачать тут https://www.silabs.com/mcu/programming-options).
• прошивки bootloader’а

Для стика SM-011 bootloader можно взять тут:

файл BTL_STD_S2_768.s37 в каталоге https://github.com/grobasoz/zigbee-firmware/tree/master/EFR32MG2x-768k

Для платы Ebyte bootloader можно взять тут:

файл BTL_STD_MG1B232_TX-PA0_RX-PA1_BT-PB11-combined.s37 в каталоге https://github.com/grobasoz/zigbee-firmware/tree/master/EFR32%20Series%201/EFR32MG1B-256k/Bootloaders

Подключаем Jlink к модулям, контакты подписаны на модулях.

Достаточно соединить 4 контакта:

VTref --- +
  GND --- -
SWDIO --- SWO
SWCLK --- SWK
(на фото показан еще контакт rst, но это не обязательно)

Запускаем Simplicity Commander и подключаемся к Jlink. Должен определиться чип и можно посмотреть информацию.

На странице Flash можно стереть чип и, выбрав файл с прошивкой bootloader, прошить его.

Результат прошивки можно увидеть в Device Info нажав кнопку Map.

Дополнение от 20.09.2021:

Иногда для прошивки bootloader, необходимо стереть чип, иначе не получиться даже подключиться к нему. Стирание можно выполнить из командной строки:

commander device recover --device=EFR32MG21A020F768IM32
commander device masserase --device=EFR32MG21A020F768IM32

где EFR32MG21A020F768IM32 — маркировка чипа, который стираем.

Прошивка NCP

Теперь понадобиться gbl-прошивка.
Рекомендуется брать прошивку на базе текущего протокола EmberZNet v8 и прошивки старше 6.7.8 (где по словам разработчиков исправлены важные баги).

Для стика SM-011 прошивку можно взять тут:

файл NCP_USW_115k2_ZBBridge_678.gbl в каталоге https://github.com/grobasoz/zigbee-firmware/tree/master/Sonoff-ZBBridge

Для платы Ebyte bootloader можно взять тут:

файл NCP_UHW_MG1B232_678_PA0-PA1-PB11_PA5-PA4.gbl в каталоге https://github.com/grobasoz/zigbee-firmware/tree/master/EFR32%20Series%201/EFR32MG1B-256k/NCP

Можно прошить NCP прошивку также через Simplicity Commander и Jlink:

Но, с появлением у нас bootloader, можно шить и обновлять прошивки через USB.
Например, с помощью этой утилиты https://github.com/Elelabs/elelabs-zigbee-ezsp-utility

После прошивки bootloader, подключив стик к USB, узнав порт (у меня это COM9), выполним команду:

>python Elelabs_EzspFwUtility.py probe -p COM9
2021/02/25 21:21:58 Elelabs_EzspFwUtility: EZSP adapter in bootloader mode detected:
2021/02/25 21:21:58 Elelabs_EzspFwUtility: Gecko Bootloader v1.A.3

Т.е. успешно работает bootloader — можно прошивать. Выполняем команду flash указав файл соответствующей прошивки:

>python Elelabs_EzspFwUtility.py flash -f ../NCP_UHW_MG1B232_678_PA0-PA1-PB11_PA5-PA4.gbl -p COM9
2021/02/25 21:46:40 Elelabs_EzspFwUtility: EZSP adapter in bootloader mode detected:
2021/02/25 21:46:40 Elelabs_EzspFwUtility: Gecko Bootloader v1.A.3
2021/02/25 21:46:40 Elelabs_EzspFwUtility: Allready in bootloader mode. No need to restart
2021/02/25 21:46:41 Elelabs_EzspFwUtility: Successfully restarted into X-MODEM mode! Starting upload of the new firmware... DO NOT INTERRUPT(!)
.....
.....
.....
.....
.....
.....
.....
.....
.....
.....
.....
.....
.....
.....
.
2021/02/25 21:47:12 Elelabs_EzspFwUtility: Firmware upload complete
2021/02/25 21:47:12 Elelabs_EzspFwUtility: Rebooting NCP...
2021/02/25 21:47:20 Elelabs_EzspFwUtility: Generic EZSP adapter detected:
2021/02/25 21:47:20 Elelabs_EzspFwUtility: Firmware: 6.7.8-117
2021/02/25 21:47:20 Elelabs_EzspFwUtility: EZSP v8

После окончания прошивки, стик переключится в обычный режим и будет выведена версия прошивки: 6.7.8 EZSP v8.

Софт для работы

Что теперь с этим всем делать?

Я не знаю всё программное обеспечение, которое может работать с чипами EFR32, но применительно к теме Умного дома вы можете использовать эти прошитые стики в следующих приложениях:

Home Assistant — ZHA

Этот модуль изначально работал с чипами EFR32 и протоколом EmberZNet. В прошлом году его доработали для поддержки протокола EmberZNet v8 и теперь он тоже поддерживает современные прошивки NCP.

Tasmota

Эта прошивка для ESP8266/32 также может работать с этими чипами, достаточно подключить к ESP модуль с EFR32 проводами (например, как тут https://github.com/zigpy/zigpy/discussions/584) и запустить в режиме Sonoff ZBBridge.

SprutHub

Это новая разрабатываемая система Умного дома также успешно поддерживает работу со zigbee-стиками и протоколом EmberZNet.

Zigbee2MQTT

Работы ведутся и уже совсем скоро, протокол EmberZNet v8 будет доступен и на этом популярном решении. Обсуждение и тестирование ведется пока тут.

Дополнительные ссылки

• https://github.com/SillyDay/EFR32/
• https://mysku.ru/blog/diy/84501.html
• https://github.com/zigpy/zigpy/discussions/584
• https://www.digiblur.com/2020/07/how-to-use-sonoff-zigbee-bridge-with.html?m=1
• https://notenoughtech.com/home-automation/flashing-tasmota-on-sonoff-zigbee-bridge/

Постскриптум

Первые тесты показывают, что эти стики достаточно производительны, у них большая зона покрытия и чувствительность. Не хуже, чем стики на базе чипов от TI (модуль eByte можно сравнить с чипом cc2538, а SM-011 с cc2652p). Но многое также зависит от используемого программного обеспечения.

При относительно небольшой цене (около 800руб за плату eByte и 1500руб за стик SM-011), они могут составить конкуренцию другим решениям.
А скорое появление аналогичного стика от Sonoff позволит сделать их более доступными и распространенными.

Будем дальше использовать и набираться опыта работы с этими чипами в чате https://t.me/zigbeer.

Отдельное спасибо за участие телеграм-пользователям http://t.me/AFaron0v и http://t.me/lmahmutov