Nastavení a komunikace přes sériovou linku

Základní nastavení zařízení se provádí přes USB sériový port v libovolném sériovém terminálu pomocí jednoduchých textových příkazů.

Jedná se o nastavení datumu a času, nastavení korekcí čidel, stažení všech naměřených hodnot, nastavení funkce LED, nebo stažení aktuálních hodnot, které jsou zobrazené na displeji.

Příkaz začíná vždycky znakem "#"  a pokračuje dalším znakem, který určuje funkci. Některé funkce pak vyžadují ještě další číslo jako parametr (například při nastavení korekcí), nebo řetězec čísel (například při nastavení času).
Neodesílá se žádné ukončení řádky. Je nutné celý příkaz odeslat najednou (během 0,1 sekundy).

Komunikační parametry sériové linky jsou nastavené napevno:  "38400,n,8,1".

Přehledný seznam příkazů pro sériovou komunikaci

Detailní popis jednotlivých příkazů je pod tabulkou.

Příkaz	Parametr	Popis
#?	-	Výpis systémových informací (korekce čidel, rekordy teplot).
##	-	Výpis aktuálních hodnot v CSV formátu.
#T	yyyymmddhhnnssW	Nastavení datumu, času a dne v týdnu. Příklad: #T201809261645003 = 26.9.2018 16:45:00 Středa
#P	0 až 255	Korekce tlakoměru ( +0 až +25500Pa ). Příklad: #P24 =+2400Pa
#O	0 až 255	Korekce venkovní teploty  (-10°C až + 15,5°C). Příklad: #O103 = +0,3°C
#I	0 až 255	Korekce vnitřní teploty  (-10°C až + 15,5°C). Příklad: #I94 = -0,6°C
#V	0 až 255	Korekce vlhkoměru  (-100% až + 155%). Příklad: #V2 = +2%RH
#A	0 až 255	Nastavení "Aging offset" registru v RTC obvodu DS3231. Příklad: #A7 = +0,7PPM
#x	-	Výpis 40 5-minutových záznamů všech hodnot.
#X	-	Výpis 150 hodinových průměrů všech hodnot.
#M	-	Mazání rekordních teplot.
#m	-	Zhasnutí všech LED (potvrzení rekordů, smazání paměti pro modrou LED).
#F	0 až 31	Volba funkcí LED. Příklad: #F1 = zapnout signalizaci teplotních rekordů, modrou LED trvale vypnout.
#U	-500 až 1000	Přepínací úroveň v desetinách °C pro modrou LED (-50.0°C až +100°C). Příklad: #U278 = 27,8°C
#R	-	Smazání všech naměřených hodnot z paměti (smazání všech grafů).

Informace o aktuálně nastavených korekcích a další systémové informace se zobrazí při zadání příkazu "#?".

Jako "Aktualni teplota" se zobrazuje ta, na které se hlídá překročení rekordů.
Tato teplota se vybírá propojkou na plošném spoji s označením "T" (na nové verzi pl. spoje je označena "I/O").
Pokud je "T" spojené na GND, zaznamenávají se rekordy vnitřní teploty.
Pokud je "T" rozpojené, zaznamenávají se rekordy venkovní teploty.

Zároveň je zvolená teplota použita pro ovládání modré LED.

Rekordy se při přepnutí automaticky nemažou. Je možné je ale smazat ručně přes menu, nebo příkazem "#M" přes sériovou linku.
V tom případě se rekordy nastaví na nesmyslné údaje (minimum = 199.9°C a maximum -49.9°C), které jsou ale při první příležitosti přepsány aktuálními teplotami.

První 3 minuty po zapnutí napájení (po resetu) se naměřená hodnota jako rekord nezaznamenává. Je to kvůli stabilizaci čidel.
Během této doby se na řádce s aktuální teplotou zobrazuje jen "---".

Nastavení času se provádí odesláním příkazu "#T", za kterým následuje řetězec 15 čísel s významem YYYYMMDDhhnnssW.
(4 znaky pro rok, po dvou znacích měsíc, den, hodiny, minuty a sekundy. Poslední číslo je den v týdnu Po=1 ....Ne=7).
Před nastavením je nutné přepnout přepínač SEČ / SELČ do správné polohy. Čas se pak zadává v místním časovém pásmu.

Při změně mezi SEČ a SELČ pak stačí jen přepnout přepínač a čas se automaticky o hodinu upraví.
Jedinou podmínkou je, aby toto přepnutí bylo učiněno v době, kdy přičtení, nebo odečtení hodiny nezpůsobí přechod mezi dny.
Takže podzimní přechod ze SELČ na SEČ by neměl být prováděn v době mezi půlnocí a jednou hodinou ráno.
A jarní přechod ze SEČ na SELČ by neměl být prováděn mezi 23. hodinou a půlnocí.
Pokud by k přepnutí došlo v těchto "nedovolených" intervalech, hodina se automaticky neposune a čas se pak bude muset nastavit přes 
sériový port.

Přepnutí ze SELČ na SEČ s automatickým posunem hodin

Každou naměřenou hodnotu je možné před zobrazením o něco posunout. Tuto funkci jsem zavedl pro zlepšení přesnosti.
Posunutí je ale jen o konstantní hodnotu (u teplot a vlhkosti je možné konstantu přičítat i odečítat, u tlaku se jen přičítá)

 Pro korekci zobrazení naměřených hodnot se používají příkazy:
  "#P" pro korekci tlaku
  "#O" pro korekci venkovní teploty (OUT)
  "#I" pro korekci vnitřní teploty (IN)
  "#V" pro korekci vlhkoměru

Korekce tlaku se provádí příkazem "#P", za kterým následuje číslo v rozsahu 0 až 255.
V tomto případě se pouze přidává hodnota ve stovkách Pascalů (hPa) k naměřené hodnotě.

Od začátku jsem ale počítal s tím, že se nebude zobrazovat nějaká přesná hodnota tlaku.
Šlo mi hlavně o informaci o tlakovém trendu (zvyšování / snižování / setrvalý stav), který by byl vidět v grafech.
Proto se ani nesnažím o žádný přepočet tlaku na hladinu moře.

Příklad:
  Při zadání  "#P74" se bude zobrazovat hodnota tlaku o 7,4kPa (= 74hPa = 7400Pa)  vyšší, než je naměřená.
  Maximální hodnota, kterou je možné přidat k naměřené hodnotě je tedy +25,5kPa

Pro korekci venkovní teploty se použije příkaz "#O", za kterým následuje číslo v intervalu 0 až 255.
Číslo 100 znamená nulovou korekci (co se změří, to se zobrazí).
Každé jedno číslo rozdílu od čísla 100 znamená posun mezi naměřenou a zobrazenou hodnotou o 0,1°C.
Příklady:
  Při zadání "#O114" se bude zobrazovat hodnota o 1,4°C vyšší, než je naměřená.
  Při zadání "#O96" se bude zobrazovat hodnota o 0,4°C nižší, než je naměřená.
Maximálně je tedy možné zobrazovat číslo o 10°C nižší, nebo o 15,5°C vyšší, než je naměřená hodnota.

  Při zadání "#V98" se bude zobrazovat hodnota vlhkosti snížená o 2% než je naměřená hodnota
          (samotné čidlo změří vlhkost 58%, ale zobrazí se 56%).

Doladění přesnosti RTC obvodu

Použitý RTC obvod DS3231 je velice přesný.
Podle katalogového listu je při použití v běžných teplotách (0°C až 40°C) maximální odchylka +/-2ppm. 
To znamená maximální odchylku za rok:
  365 [dní] * 24 [hodin] * 60 [minut] * 60 [sekund] * 0.000 002 [ppm] = 63 sekund za rok.

Z toho jsem usoudil, že nebude nutné do programu zavádět ruční nastavování času přes menu. Při výměně baterie v RTC se jednou za několik let nastaví základní čas přes USB a pak už budou stačit občasné úpravy +/- několik sekund přes menu.

Při volbě položky menu "Brzdit 00 sek." se aktuální hodnota sekund nastaví na 0. Všechny ostatní časové údaje zůstávají stejné (čas se tedy posune o něco zpátky).
Při volbě položky v menu "Zrychlit 59 sek." se aktuální hodnota sekund nastaví na 59. I tady zůstávají ostatní údaje beze změny (čas se tak posune o něco dopředu).
   
Frekvenci krystalu v RTC obvodu je možné ještě doladit pomocí registru "Aging Offset" (viz katalogový list obvodu DS3231).
Hodnotu tohoto registru je možné upravovat přes sériovou linku příkazem "#A", za kterým následuje číslo v rozsahu 0 až 255.  

Takže například odesláním sekvence znaků "#A127" se frekvence krystalu zrychlí na maximum, nebo odesláním "#A255" se frekvence sníží na minimum. Změna o jedno číslo zrychluje nebo zpomaluje krystal o 0,1ppm.
    Defaultní hodnota je "#A0".

Export naměřených hodnot  

První číslo je pořadové číslo vzorku.
              0 až 39 pro 5-minutové záznamy a
              0 až 149 pro hodinové záznamy.

Druhé číslo udává časovou značku při ukládání vzorku do paměti
              u 5-minutových záznamů je to počet minut od půlnoci aktuálního dne (0 až 1435)
              u hodinových záznamů je to počet hodin od půlnoci 1.ledna aktuálního roku (0 až 8783)

Třetí číslo je hodnota tlaku v Pascalech, od které jo odečtena konstanta 60000
                   To je z toho důvodu, aby se hodnota tlaku vešla do velikosti proměnné "unsigned int" (to je 0 až 65535)
                   Předpokládám, že tlak bude vždycky v rozsahu 60000 Pa až 125535 Pa  

Čtvrté číslo je teplota z čidla DS18B20 v desetinách °C zvětšená o 500 (například číslo 425 znamená -7,5°C)

Páté číslo je vnitřní teplota z čidla vlhkosti v desetinách °C zvětšená o 500 (například číslo 737 znamená 23,7°C)

Poslední číslo je vlhkost v %

Dále následuje binární kód, který zobrazuje následující stavové informace: 

Předposlední číslo udává aktuální ikonu stavu Měsíce, která se zobrazuje na displeji. Velikost proměnné je Byte (hodnoty 0 až 15)
Existuje 16 různých ikon pro všechny fáze Měsíce (0= nov; 4=první čtvrť; 8=úplněk; 12=poslední čtvrť; 15=skoro další nov)

0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15

Poslední číslo je stáří Měsíce v minutách od posledního novu.  Hodnota je velikosti "unsigned int" (0 až 65535). 

Celá sekvence končí Windowsovským koncem řádky (CR+LF).

Tato funkce byla plánovaná pro přenos dat na nadřazený systém. Tam se musí jednotlivé položky ještě zpracovat do čitelného tvaru.
Přenos je možný buď do PC přes USB, nebo je na plošném spoji připravený prostor pro nějaký bezdrátový přenos (Bluetooth).

---

Mazání všech záznamů z paměti

LED

Meteostanice obsahuje 3 LED (červená, zelená a modrá), jejichž funkci je možné pomocí dvou příkazů zvolit.
Funkce těchto LED je možné nastavit pomocí příkazů "#F" a "#U".

Červená a zelená LED jsou připraveny k signalizaci překročení rekordních venkovních nebo vnitřních teplot (červená signalizuje překročení maxima, zelená signalizuje pokles pod minimum). Tuto funkci je možné buď zapnout, nebo vypnout.

Modrou LED je možné nastavit, aby se rozsvěcela, nebo zhasínala při překročení, nebo poklesu venkovní teploty přes určitou úroveň.
Také je možné jí nastavit paměťovou funkci. Poslední funkcí modré LED může být hlídání rozdílu vnitřní a venkovní teploty.

Volba funkcí LED se provádí příkazem "#F", za kterým následuje číslo v rozsahu 0 až 31 (desítkově).