Wodomierze radiowe wM-Bus: odczyt z Raspberry Pi i modułu CC1101

Co nadaje licznik

Wodomierz z nakładką radiową (np. Apator AT-WMBUS-16-2) co kilkadziesiąt sekund do kilkunastu minut wysyła telegram w trybie T1 na 868,95 MHz. W telegramie są: numer licznika, producent, medium, stan licznika, czasem przepływ, temperatura i alarmy. Treść jest zwykle szyfrowana AES-128.

Sprzęt

CC1101 to tani układ radiowy sub-GHz sterowany przez SPI. Podłączenie do Raspberry Pi:

Linie GDO0/GDO2 nie są potrzebne, jeśli program odpytuje kolejkę FIFO układu przez SPI mniej więcej co milisekundę. Mniej kabli to mniej błędów montażu – nasz pierwszy prototyp przestał działać właśnie przez GDO wpięte w inne piny niż w kodzie.

Od bitów do metrów sześciennych

1. Kodowanie „3 z 6” (tryb T1) i CRC każdego bloku – odrzuca zakłócenia.
2. Warstwa łącza: producent (trzy litery), numer, wersja, typ urządzenia.
3. AES-128-CBC (tryb 5) – klucz od dostawcy licznika; część liczników ma klucz fabryczny.
4. Rekordy DIF/VIF (standard OMS): stan, stan na dzień rozliczeniowy, przepływ… Niektórzy producenci (np. Apator 16-2) dokładają własny format po bajcie 0x0F.

Wnioski z wdrożenia

• Odbiornik w osobnym procesie. Odczyt FIFO musi nadążać. W Pythonie, gdzie wszystko dzieli jeden GIL, skan sieci gubił telegramy, więc radio dostało własny proces.
• Słychać też sąsiadów. W 4 minuty bramka odebrała 32 telegramy od 10 liczników w okolicy. Licznik przypisujemy po numerze, a cudze ignorujemy.
• Statystyki zamiast samego RSSI. Liczba telegramów OK / błąd CRC / timeout z ostatniej minuty lepiej pokazuje jakość odbioru.
• Nie zgadujemy. Brak telegramu przez 2 h oznacza licznik nieaktywny, a nie „ostatnią znaną wartość”.
• Testy na prawdziwych telegramach: wektor AES z FIPS-197 i ramki nagrane z działających liczników.