Прошивка и активация Zigbee координатора в роутере Smart Box Turbo+. Интеграция в homeassistant

Описание модернизации маршрутизатора Beeline smart box turbo+, которая позволит активировать распаянный на плате отдельный SoC с функционалом Zigbee координатора, прошить его и использовать его в системе умного дома.

Вводная

Подготовительная часть

Для корректной работы Zigbee модуля необходима прошивка с поддержкой UART3, например вот эта.
В этой сборке дополнительно установлен и активирован модуль ser2net, который пробрасывает /dev/ttyS1 на клиентское устройство.
C 2022 года этот чип поддерживается аддоном Zigbee2mqtt. Реализовать его напрямую в виде модуля на роутере не получится (обычно он работает в node.js, требовательного к производительности и объему памяти).

Для собирающих прошивки самостоятельно предлагаю ознакомиться с выложенными на github патчем, dts и конфигом сборки.

На текущий момент актуальная версия EmberZNet v8 и версия SDK v6.9.0 (но шить будем прошивку собранную с SDK v6.7.8).
Для прошивки понадобится любой SWD программатор

4 гибких провода (обычно идет с STLink в комплекте).
Для прошивки из Windows понадобятся драйвера ST-Link и прошивальщик EBLink (он в принципе кроссплатформенный).

1. Перепрошивка EFR32

1.1 Откройте крышку роутера, найдите контактную группу JP1.
1.2 Подпаяйте 4 провода: к GND, RST, SWCLK=PF0, SWDIO=PF1 и соедините их с соответствующими выводами программатора.
1.3 Установите драйвера для STLink программатора и убедитесь что он определился в системе.
1.4 Подайте питание на роутер (дожидаться загрузки необязательно, требуется только питание 3.3в).
1.5 Распакуйте файлы из архива в папку с исполняемым файлом eblink.exe и прошейте:
сначала bootloader

eblink.exe -I stlink,dr -S silabs-auto -P ../scripts/ -F erase,verify,run,file=BTL_STD_S1_256-COM_PA0-PA1-PD15.srec

потом прошивку

eblink.exe -I stlink,dr -S silabs-auto -P ../scripts/ -F verify,run,file=NCP_USW_115K2_S1_F256_678_PA0-PA1.srec

Отпаяйте провода.

В этой прошивке вывод PD15 (#6 контакт JP1) задействован для принудительного входа в режим bootloader (активный уровень низкий).
Для активации необходимо подключиться к UART (с настройками 115200-8-N-1, XON/XOFF) порту EFR32 локально или через проброшенный порт, замкнуть #6 контакт JP1 на GND и удерживая сбросить чип (замкнуть RST #3 контакт JP1 на GND).
В консоли отобразится меню из 3х пунктов.

Для прошивки новой версии нужно выбрать соответствующий пункт и отправить файл прошивки в режиме xmodem.
Например для смены роли zigbee-координатора на zigbee-роутер залить эту прошивку.

2. Настройка роутера для проброса портов

2.1 Подключитесь к роутеру по SSH
2.2 Откройте для редактирования файл /etc/ser2net.conf. По умолчанию он содержит такой конфиг:

1880:raw:0:/dev/ttyS1:115200 NONE 1STOPBIT 8DATABITS XONXOFF LOCAL -RTSCTS remctl

где первая цифра «1880» — номер TCP порта, который можно сменить на более удобный.
raw — режим работы порта с максимальной прозрачностью (это требуется для правильного проброса ASH — см. ниже)
0 — таймаут
/dev/ttS1:115200 — пробрасываемый порт, его скорость и доп. настройки.

2.3 После внесения изменений перезапустите службу

/etc/init.d/ser2net restart

2.4 На удаленном контроллере запустите ответный процесс для подключения к роутеру.

sudo socat pty,raw,link=/dev/ttyVS1 tcp:192.168.2.1:1880, user=root,group=dialout,mode=660,forever,reuseaddr,keepalive

2.5 Проверка соединения из консоли роутера:

conntrack -E | grep sport=1880

При успехе в ответе будет нечто подобное:

[UPDATE] tcp      6 7440 ESTABLISHED src=192.168.2.3 dst=192.168.2.1 sport=53250 dport=1880 src=192.168.2.1 dst=192.168.2.3 sport=1880 dport=53250 [ASSURED] 

3. Интеграция в homeassistant

К счастью оказалось что EZSP и Itead Sonoff bridge используют похожие методы подключения в интеграцию Zegbee Home Automation и допускают подключение сразу внутри docker контейнера через сокеты.
3.1 Откройте веб-интерфейс Homeassistant, перейдите в «Настройки», выберите пункт «Интеграции» и добавьте «Zigbee Home Automation». В настройке последовательного порта интеграции выберите пункт «Enter manually».
3.2 Выберите тип радиоустройства — «EZSP»
3.3 Установите настройки порта: socket://<ip адрес роутера>:<номер проброшенного TCP порта>. Скорость = 115200. и нажмите «Подтвердить».
3.4 Через несколько секунд UART порт с вашего роутера будет проброшен в контейнер, интеграция ZHA автоматически распознает тип протокола (на самом деле там ASH over UART).
3.5 После завершения настройки интеграции можно ее переименовать.
3.6 А после сопряжения всех устройств отключить опцию автоматического обнаружения.
3.7 И исправить неправильно распознанные классы устройства, так как производители оборудования кладут болтне точно соответствуют стандартам, поэтому интеграция ZHA может неправильно классифицировать подключенные устройства.
Чтобы это исправить требуется посмотреть адрес и endpoint сопряженного устройства
И вписать в файл configuration.yaml:

zha:
  device_config:
    11:22:33:44:55:66:77:88-1:    # format: {ieee}-{endpoint_id}
      type: 'switch'              # corrected device type

И перезагрузить сервер.

Выражаю большую благодарность

АВАТАРА и azt59 за предоставленные трассировки и моральную помощь,
Австралийскому разработчику Gary (aka Gobasoz) за помощь с адаптацией прошивки под схему включения EFR32.