[JS] Homebridge 전기매트 플러그인 개선

[IoT 🏠/Homebridge] - Homebridge 전기매트 플러그인 제작, 블루투스 패킷 분석 - 1

[IoT 🏠/Homebridge] - [JS] Homebridge 전기매트 플러그인 제작, 플러그인 구현 - 2

 

지난번에 만든 전기매트 플러그인을 개선해보려고 한다.

 

정말 만들면서 꽤나 고생했던 작업이었는데,

몇 달간 패킷 분석을 더 해보고 연구해본 끝에

연결 안정성도 높이고, 기기를 수동으로 조작할 때 악세서리와 동기화를 할 수 있게 됐다.

 

아마 전반적인 구조를 싹 갈아 엎는 작업이 필요하므로,

거의 새로 제작하는것과 다르지 않을 것 같다.

 

 

플러그인 수정

 

플러그인 코드의 대부분을 갈아 엎은 이유중의 하나가, 연결 안정성이다.

 

전기 매트 컨트롤러와 node-ble를 이용한 리눅스 서버가

미세한 딜레이를 동작 중간 중간에 넣어줘야 안정적 유지가 되므로

그 값을 하나하나 찾느라 작업이 꽤나 오래걸렸다.

 

먼저, 디바이스를 탐색하는 스캔 함수를 구현했다.

매트의 MAC 주소를 찾을 때 까지 반복한다.

async startScanningLoop() {
    while (true) {
        if (!this.isConnected) {
            try {
                try { await this.adapter.stopDiscovery(); } catch(e) {}
                await this.adapter.startDiscovery();
                await sleep(CONFIG.SCAN_DURATION_MS);
                await this.adapter.stopDiscovery();
                const devices = await this.adapter.devices();
                for (const addr of devices) {
                    if (addr.toUpperCase().replace(/:/g, '') === this.macAddress.toUpperCase()) {
                        this.device = await this.adapter.getDevice(addr);
                        await this.connectDevice();
                        break;
                    }
                }
            } catch (e) {}
        }
        await sleep(CONFIG.RECONNECT_DELAY_MS);
    }
}

 

 

다음으로 기기와 물리적 연결을 담당하는 메서드이다.

특히, le-connection-abort-by-local과 같이 블루투스 스택 오류 발생시

강제로 어댑터 하드웨어를 리셋시키는 명령어를 서버에 전송하게 구현했다.

async connectDevice() {
    try {
        await this.withTimeout(this.device.connect(), CONFIG.CONNECT_TIMEOUT_MS, "Device Connect");
        this.isConnected = true;

        this.device.removeAllListeners('disconnect'); // 연결 유실 감지
        this.device.once('disconnect', () => this.cleanup());

        await this.discoverCharacteristics();
    } catch (e) {
        if (e.message.includes('le-connection-abort-by-local')) {
            this.abortCount++;
            if (this.abortCount >= 3) { // 3회 오류시 리셋
                exec('sudo hciconfig hci0 down && sleep 1 && sudo hciconfig hci0 up');
                this.abortCount = 0;
            }
        }
        this.cleanup();
    }
}

 

 

이제 연결 성공 후 처리를 하는 메서드이다.

이 부분이 제일 공을 많이 들인 부분인데,

 

GATT 안정화 대기, 초기 인증 패킷, 디바이스 상태 리스너 등록, 상태 확인 패킷 등

전기 매트와 안정적이고 지속적인 연결을 위해, 필요한 처리들을 모두 구현하고

중간중간 지연시간을 두어, 연결이 자주 끊기는 현상을 보완했다.

async discoverCharacteristics() {
    try {
        const gatt = await this.withTimeout(this.device.gatt(), CONFIG.GATT_TIMEOUT_MS, "GATT Server");
        await sleep(CONFIG.GATT_WAIT_MS);
        const service = await this.withTimeout(gatt.getPrimaryService(this.serviceUuid), CONFIG.GATT_TIMEOUT_MS, "Primary Service");

        this.setChar = await service.getCharacteristic(this.charSetUuid)
        this.tempChar = await service.getCharacteristic(this.charTempUuid);
        this.timeChar = await service.getCharacteristic(this.charTimeUuid);

        await this.writeRaw(this.setChar, Buffer.from(this.initPacketHex, 'hex'));
        await sleep(CONFIG.AUTH_WAIT_MS);  // 인증패킷 전송

        await this.tempChar.startNotifications();
        this.tempChar.on('valuechanged', (data) => this.handleUpdate(data, 'temp'));
        await sleep(CONFIG.NOTIFY_STEP_MS); 
        await this.timeChar.startNotifications();
        this.timeChar.on('valuechanged', (data) => this.handleUpdate(data, 'timer'));
        await sleep(CONFIG.NOTIFY_READY_MS); // 상태 리스너 등록

        await this.writeRaw(this.tempChar, this.createControlPacket(0x12));
        await sleep(CONFIG.POST_INIT_WAIT_MS); // 상태확인 패킷 전송

        this.startPingLoop();
    } catch (e) {
        this.isConnected = false;
        if (this.device) await this.device.disconnect().catch(() => {});
    }
}

 

 

그리고 실제 데이터를 전송하는 부분,

블루투스 전송의 안정성을 높이기 위해, 재시도 로직과 지연시간을 넣었다.

async writeRaw(characteristic, packet) {
    if (!this.isConnected || !characteristic) return false;
    for (let i = 0; i < CONFIG.RETRY_COUNT; i++) {
        try {
            await characteristic.writeValue(packet, { type: 'command' });
            return true;
        } catch (e) {
            await sleep(CONFIG.WRITE_DELAY_MS);
        }
    }
    return false;
}

 

 

마지막으로 기기와의 세션이 끊기지 않도록,

특정 시간마다 상태 확인 패킷을 전송하여 연결이 유지되게 했다.

startPingLoop() {
    this.stopPingLoop();
    this.pingInterval = setInterval(async () => {
        if (!this.isConnected || !this.tempChar) {
            this.stopPingLoop();
            return;
        }
        try {
            await this.writeRaw(this.tempChar, this.createControlPacket(0x12));
        } catch (e) {}
    }, CONFIG.PING_INTERVAL_MS);
}

 

 

연결 안정성은 이렇게 끝

이제 수동으로 기기를 조작 시, 기기의 상태변화를 감지하는 로직을 구현해보자

 

먼저 바이너리 데이터를 실제 숫자로 변환 후,

온도 or 타이머의 악세서리를 업데이트 시키는 로직을 구현했다.

잘못된 패킷은 걸러지고, 중복으로 업데이트를 방지하여 불필요한 시스템 부하를 줄였다.

handleUpdate(data, type) {
    const val = this.parsePacket(data, type);
    if (val === null) return;
    if (type === 'temp') {
        const tempValue = CONFIG.LEVEL_TEMP_MAP[val];
        if (tempValue !== undefined) {
            if (this.currentState.currentTemp !== tempValue || this.currentState.currentHeatingCoolingState !== (val > 0 ? 1 : 0)) {
                this.currentState.currentTemp = tempValue;
                this.currentState.targetTemp = tempValue;
                this.currentState.currentHeatingCoolingState = (val > 0) ? 1 : 0;
                if (val > 0) this.currentState.lastHeatTemp = tempValue;

                this.thermostatService.updateCharacteristic(this.Characteristic.CurrentTemperature, tempValue);
                this.thermostatService.updateCharacteristic(this.Characteristic.TargetTemperature, tempValue);
                this.thermostatService.updateCharacteristic(this.Characteristic.CurrentHeatingCoolingState, this.currentState.currentHeatingCoolingState);
                this.thermostatService.updateCharacteristic(this.Characteristic.TargetHeatingCoolingState, this.currentState.currentHeatingCoolingState);
            }
        }
    } else if (type === 'timer') {
        if (this.currentState.timerHours !== val) {
            this.currentState.timerHours = val;
            this.currentState.timerOn = (val > 0);

            this.timerService.updateCharacteristic(this.Characteristic.On, this.currentState.timerOn);
            this.timerService.updateCharacteristic(this.Characteristic.Brightness, val * CONFIG.BRIGHTNESS_PER_HOUR);
        }
    }
}

 

 

마지막으로, 메서드 중간중간 상수 형태로 선언한

지연시간이나 인터벌 시간, 타임아웃 시간 등등은 상단에 한번에 선언하여

수치 변경을 용이하게 할 수 있도록 개선했다.

 

그리고, 기존 플러그인의 타일 온도가 직관적이지 않아서

15~50도(5도씩) > 36도~42도로 변경했다.

const CONFIG = {
    // Timeout, Interval
    RECONNECT_DELAY_MS: 20000,    // 연결 유실 시 재시작까지 대기 (기기 세션 정리 시간)
    GATT_TIMEOUT_MS: 10000,       // GATT 서버 및 서비스 탐색 타임아웃
    PING_INTERVAL_MS: 30000,      // Keep-alive 핑 주기
    ...

    // Wait Time
    GATT_WAIT_MS: 3000,           // 연결 성공 후 GATT 탐색 전 대기 (기기 안정화)
    AUTH_WAIT_MS: 1000,           // 인증 패킷 전송 후 대기
    ...

    LEVEL_TEMP_MAP: { 0: 0, 1: 36, 2: 37, 3: 38, 4: 39, 5: 40, 6: 41, 7: 42 },
    DEFAULT_HEAT_TEMP: 38,
    BRIGHTNESS_PER_HOUR: 100 / 15
};

 

 

그 외의 제어 패킷 생성 및 전송이나 악세서리 선언 등은

이전 게시글에서 구현했던 로직과 크게 다르지 않아서 생략하도록 하겠다.

 

 

테스트

 

기존에는 연결도 될까 말까 했고, 제어 실패율이 70퍼센트가 넘었는데,

수동 제어도 해보고 모든 동작을 요청 해도 끊김이 없었다.

무엇보다 3일째 지속 연결 테스트를 해도 끊김이 전혀 없었다.

 

마지막으로 새로 구현한 기기 수동조작 테스트를 해보자

 

기기를 수동으로 조작해보면,

홈브릿지 악세서리에도 정상적으로 동기화 되는 모습을 볼 수 있다.

https://youtube.com/shorts/vEz07dhCCsY?feature=share

 

 

이렇게, 불완전했던 플러그인을 완성하게 되었다.

몇 달간 블루투스에 대해 샅샅히 뒤지며 공부해보고,

패킷도 분석하면서 고생좀 했었는데, 완성하니까 너무 뿌듯했다.

다음에는 더 난이도 있는 작업도 도전해 봐야겠다.

 

 

원본 게시글

https://blog.naver.com/101artspace/224149380892

[JS] Homebridge 전기매트 플러그인 개선