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ESP8266 - Contrôle de prises X10 en Lua

Dans le billet précédent, j'ai indiqué comment piloter des prises Chacon en RF433. Dans ce billet, je vais montrer comment faire de même avec des prises X10.
Les prises X10 sont apparues il y a maintenant 40 ans (en 1975) et permettent de piloter des prises de courant par courant porteur. Le courant porteur signifie que les prises secondaires reçoivent les commandes à travers les fils électriques. Il faut cependant une prise principale qui reçoit les commandes d'allumage ou d'extinction des prises venant d'une télécommande Radio ou Infrarouge pour les transformées en courant porteur. On retrouve aujourd'hui cette technologie à beaucoup plus haute vitesse dans les modems CPL tels que ceux utilisés par Free par exemple.
Module AM12 (On/Off)
Je me suis intéressé au protocole X10 il y a une vingtaine d'années lorsque Thomson a décidé de se retirer du marché. Je me suis ainsi équipé d'un convertisseur radio TM13, de quelques prises AM12 (on/off), d'une prise variateur LM12, d'une télécommande 8 en 1 infrarouge et radio, d'une douille X10, d'un adaptateur CM11F pour pouvoir envoyer des commandes depuis un PC. Ce système m'a apporté entière satisfaction pendant plusieurs années. Je m'en suis peu à peu éloigné après avoir retrouvé ma famille plongée dans le noir pour n'avoir pas réussi à allumer les prise, à cause de parasites provoqués par l'alimentation à découpage d'un ordinateur portable. 



 Module LM12 (variateur)


Comme les prises Chacon, chaque prise à un code House (de A à P) et un code Unit (de 1 à 16). On peut donc gérer jusqu'à 256 prises. Cependant, avec une même télécommande configurée pour un code maison, on ne peut réellement n'en gérer que 16. Le code House permet de différencier des maisons situées dans le même entourage et d'éviter que votre voisin éteigne volontairement ou non vos lumières.
Convertisseur TM13 radio/CPL
Avec l'arrivée des smartphones, des micro-contrôleurs et du Wifi Low cost, l'occasion était trop belle pour ressortir mes vieux "jouets" du papier bulle dans lequel je les avais emballés. Il était temps de réussir à les piloter depuis un PC, un smartphone ou une tablette.

Le protocole Radio

Le convertisseur Radio utilise la fréquence radio 433 Mhz qui est la même que celle utilisée par les prises Chacon. Ayant déjà réussi à émettre sur cette fréquence, il ne me restait donc plus qu'à identifier les données à émettre et à les envoyer. J'ai dû chercher un peu sur le net avant de trouver quelques informations et de faire quelques essais avant de bien comprendre comment ce protocole fonctionne. Les 2 sites suivants m'ont été d'un très grand secours : 
Le premier lien décrit précisément le protocole RF X10 qui s'inspire complètement du protocole InfraRouge des télécommandes Nec. C'est un peu barbare à vu d’œil, mais je vais détailler un peu.
Protocole NEC IR

Il manque cependant sur cette image une première séquence de blanc qui dure 28ms. 
J'utiliserai les termes H lorsque le signal est en Haut et B lorsque le signal est Bas.
Le protocole X10 est donc codé sur 32 bits avec 3 bits de préambule :
Préambule
B - pendant 27 000 us (27 ms)
H - pendant 9 000 us (9 ms)
B - pendant 4 500 us (4,5 ms)
Code House sur 27 000 us
8 bits pour le code House (ex: 01100000)
8 bits pour le complémentaire du code House (ex: 10011111)
Code Unit sur 27 000 us
8 bits pour le code Unit (ex: 00000000)
8 bits pour le complémentaire du code Unit (ex: 11111111)
Fin
H - bit de fin pendant 560 us

Ce protocole est un peu plus complexe que celui du Chacon. Le fait d'envoyer un code et son complémentaire permet d'avoir des trames de longueur identiques et également de vérifier qu'il n'y a pas d'erreur au moment du décodage.
Les données sont envoyées de la manière suivante :
0 = H pendant 560 ms, B pendant 560 ms
           _  
Waveform: | |__

1 = H pendant 560 ms, B pendant 1600 ms
           _  
Waveform: | |_____
 
Le programme Lua pour envoyer une telle séquence est le suivant.

 counts = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,   
      0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,  
      0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,  
      0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,  
      0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,  
      0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,  
      0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,  
      0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,  
      0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,  
      0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,  
      0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}  
   
 waitus = tmr.delay  
   
 HouseB = {A=0x60, B=0x70, C=0x40, D=0x50, E=0x80, F=0x90, G=0xA0, H=0xB0, I=0xE0, J=0xF0, K=0xC0, L=0xD0, M=0x00, N=0x10, O=0x20, P=0x30}  
   
 UnitB={0x00, 0x10, 0x08, 0x18, 0x40, 0x50, 0x48, 0x58}  
   
 ht = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}  
 ut = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}   
   
 function intToBits(code, tab)  
  val = code   
  for i = 1, 8 do  
   b = bit.band(val, 0x80)  
   val = bit.lshift(val, 1)  
   tab[i] = (b == 0x80) and 1 or 0   
  end  
 end  
   
 function transmit(pin, tab, n, highOrLow, rep)  
   print("Transmit "..n)  
   start = highOrLow  
   for r = 1, rep do    
    for i=1, n do  
     gpio.write(pin, start)  
     waitus(tab[i])  
     start = (start + 1)%2  
    end  
    tmr.wdclr()   
   end  
 end  
   
 function buildX10Bits(pin, house, unit, sup, on)  
  SHORT = 560  
  LONG = 1100  
   
  -- Lock sequence  
  counts[1] = 28000  
  counts[2] = 8000  
  counts[3] = 4500  
   
  -- House Code and the complementary  
  start = 3  
  startc = 3 + 8*2  
  for i=1, 8 do  
   counts[start + (i*2)-1] = SHORT  
   counts[start + (i*2)]  = house[i]*LONG + SHORT  
      
   comp = (house[i] == 1) and 0 or 1  
   counts[startc + (i*2) - 1] = SHORT   
   counts[startc + (i*2)] = comp*LONG + SHORT  
  end  
    
  -- Unit code and the complementary  
  start = 3 + 8*2 + 8*2  
  startc = 3 + 8*2 + 8*2 + 8*2   
  for i=1, 8 do  
   counts[start + (i*2)-1] = SHORT  
   counts[start + (i*2)]  = unit[i]*LONG + SHORT  
      
   comp = (unit[i] == 1) and 0 or 1  
   counts[startc + (i*2) - 1] = SHORT   
   counts[startc + (i*2)] = comp*LONG + SHORT  
  end  
  counts[start + (3*2)-1] = SHORT  
  counts[start + (3*2)] = (on and 0 or 1)*LONG + SHORT  
  counts[startc + (3*2)-1] = SHORT  
  counts[startc + (3*2)] = (on and 1 or 0)*LONG + SHORT  
    
  counts[4*8*2 + 3 + 1] = SHORT  
  counts[4*8*2 + 3 + 2] = SHORT  
    
  transmit(pin, counts, 4*8*2 + 5, 0, 10)  
 end  
   
 function sendX10(pin, code, on)  
  h = string.sub(code, 1, 1)  
  u = tonumber(string.sub(code, 2))  
  sup = (u > 8) and true or false  
  intToBits(HouseB[h], ht)  
  intToBits(UnitB[u], ut)  
  buildX10Bits(pin, ht, ut, sup, on)  
 end  

Vous remarquerez que l'on ne gère que 8 codes Units. Pour les codes Units de 9 à 16 il faut mettre le bit 2 du code Maison à 1.

Pour allumer la lampe 1, il faudra envoyer les commandes suivantes :
gpio.mode(7,gpio.INPUT,gpio.FLOAT)
sendX10(7, "A1", true) -- Pour allumer la lampe
sendX10(7, "A1", false) -- Pour éteindre la lampe






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