Zigbee: installazione e configurazione di una Rete

Nella quarta lezione della nostra guida ci concentreremo sulla configurazione e installazione di una rete ZigBee. Questa parte è fondamentale per chi desidera sfruttare appieno le potenzialità del protocollo nella propria casa o nel proprio ambiente di lavoro. Verranno quindi introdotti i passaggi necessari per configurare e installare una rete ZigBee utilizzando un computer e il software appropriato. Tratteremo diversi aspetti, tra cui la scelta dell'hardware, la configurazione dettagliata del software e la mappatura iniziale della rete. Analizzeremo anche i requisiti di sistema, le configurazioni di rete, le impostazioni di sicurezza e le opzioni di integrazione con altri dispositivi intelligenti.

Requisiti per la configurazione di una rete ZigBee

Prima di iniziare è importante avere a disposizione alcuni componenti e strumenti essenziali per la configurazione della rete:

• Coordinatore ZigBee: un dispositivo che fungerà da coordinatore della rete. Può essere un dongle USB ZigBee o un modulo compatibile. Un dongle USB ZigBee è un dispositivo hardware che consente ad un computer oun altro dispositivo di comunicare con una rete. Funziona come un'interfaccia tra il computer e i dispositivi ZigBee, consentendo di inviare e ricevere dati all'interno della rete. Alcuni esempi di dongle USB possono essere trovati su svariati e-commerce. Tra quelli che risultano essere più comuni vediamo:
• Il CC2531 basato sul chip CC2531 della Texas Instruments. È uno dei più utilizzati per implementazioni di reti ZigBee. Soprattutto in progetti di automazione domestica fai-da-te.
• Il ConBee II noto per la sua elevata compatibilità e supporto per una vasta gamma di dispositivi ZigBee.
• Router e End terminal: dispositivi aggiuntivi che si connetteranno al coordinatore per formare la rete.
• Computer: un terminale con sistema operativo compatibile (Windows, macOS, Linux) per eseguire il software di configurazione.
• Software di Configurazione: un programma specifico per la gestione della rete ZigBee. Alcuni esempi di software comunemente utilizzati includono:
  • Zigbee2mqtt: soluzione open source che permette di controllare i dispositivi ZigBee tramite MQTT.
  • Zigbee4Java: framework Java per la gestione dei dispositivi ZigBee.
  • Home Assistant: piattaforma di automazione domestica che può integrarsi con dispositivi ZigBee.

Preparazione del Coordinatore (Dongle USB)

Iniziamo collegando il coordinatore ZigBee al computer:

1. Collegare il Dongle USB: inseriamo il dongle USB in una porta USB del computer ed assicuriamoci che esso riconosca il dispositivo.
2. Installare i driver: se necessario, installiamo i driver appropriati per il coordinatore. Possono generalmente essere trovati sul sito web del produttore o nella documentazione fornita.

Installazione del software Zigbee2mqtt

Di seguito tutta la procedura per l'installazione

Installare Node.js e npm

1. Scarichiamo Node.js:

   Visitiamo la pagina di download di Node.js e scarichiamo la versione LTS per Windows.

2. Installiamo Node.js:

   Eseguiamo il file di installazione e seguiamo le istruzioni. Assicurandoci di selezionare l'opzione per aggiungere Node.js al PATH di sistema durante l'installazione.

3. Verifichiamo l'Installazione: apriamo il Prompt dei comandi (cmd) e verifichiamo l'installazione di Node.js e npm eseguendo:

   node -v
   npm -v

   Dovremmo vedere la versione installata di Node.js e npm.

Installare Zigbee2mqtt

1. Apriamo il Prompt dei Comandi:

   Cerchiamo "cmd" nel menu "Start" e apriamo il Prompt dei comandi.

2. Creiamo una directory per Zigbee2mqtt:

   Navigheremo nella directory in cui desideriamo installare Zigbee2mqtt. Utilizziamo il comando cd per cambiare directory. Ad esempio, per creare una cartella zigbee2mqtt sul Desktop:
   

   cd %USERPROFILE%\Desktop
   mkdir zigbee2mqtt
   cd zigbee2mqtt

3. Cloniamo il repository di Zigbee2mqtt:

   Per clonare il repository di Zigbee2mqtt, abbiamo bisogno di Git installato sul nostro computer. Se non lo abbiamo, possiamo scaricarlo da qui. Una volta installato Git, eseguiamo il seguente comando:
   

   git clone https://github.com/Koenkk/zigbee2mqtt.git

4. Eseguiamo poi il seguente comando per installare le dipendenze necessarie:

npm install

Configurare Zigbee2mqtt

1. Nella cartella di Zigbee2mqtt, troveremo un file chiamato configuration.yaml. Apriamolo con un editor di testo. Modifichiamo le impostazioni necessarie.

   Porta del Dongle USB
   Dobbiamo configurare il percorso corretto per il nostro dongle USB ZigBee. Le porte possono variare, ma di solito sarà simile a COM3, COM4, ecc. Possiamo controllare le porte disponibili nel Gestore dispositivi di Windows. Esempio di configurazione:

   serial:
     port: 'COM3'  # Sostituiamo con la nostra porta
   mqtt:
     server: 'mqtt://localhost'  # Se stiamo usando un broker MQTT locale
   permit_join: true  # Consenti ai nuovi dispositivi di unirsi alla rete

2. Una volta apportate le modifiche, salviamo il file e chiudiamo l'editor di testo.

Avviare Zigbee2mqtt

1. Torniamo al Prompt dei comandi e assicuriamoci di essere ancora nella cartella di Zigbee2mqtt. Eseguiamo il seguente comando:

   npm start

2. Dopo aver avviato Zigbee2mqtt, dovremmo vedere dei log nel terminale. Controlliamo che il dongle ZigBee venga riconosciuto e che non ci siano errori.

Aggiungere dispositivi ZigBee

1. Modalità di associazione.

   Assicuriamoci che permit_join sia impostato su true nel file configuration.yaml. Questo ci consentirà di aggiungere nuovi dispositivi alla rete ZigBee.

2. Aggiungiamo dispositivi.

   Seguiamo le istruzioni specifiche per i nostri dispositivi ZigBee in modo da attivare la modalità di associazione. Controlliamo i log di Zigbee2mqtt per confermare che il dispositivo sia stato aggiunto con successo.

Utilizzo di un Broker MQTT

Mosquitto è un broker MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) open source, progettato per gestire la comunicazione tra dispositivi IoT attraverso il protocollo MQTT. Questo protocollo è leggero e basato su un modello di pubblicazione-sottoscrizione. Ciò significa che i dispositivi (o "client") possono inviare e ricevere messaggi senza necessità di una connessione diretta tra di loro.

1. Installiamo Mosquitto (se non l'abbiamo già fatto).

   • Adesso possiamo scaricare Mosquitto da qui.
   • Seguiamo le istruzioni di installazione.

2. Una volta installato avviamo il broker Mosquitto. Possiamo eseguirlo dal terminale con il comando:

   mosquitto

3. Assicuriamoci infine che la sezione mqtt nel file configuration.yaml punti al broker Mosquitto in esecuzione:

   mqtt:
     server: 'mqtt://localhost'

Conclusione: ZigBee e tecnologie di rete

L'installazione di Zigbee2mqtt su Windows richiede diversi passaggi ma una volta completata ci offre un potente sistema per gestire i nostri dispositivi ZigBee. Abbiamo acquisito una comprensione fondamentale dei passaggi necessari per configurare e installare una rete ZigBee, utilizzando un computer e il software adeguato ed esplorato vari aspetti della rete, dall’hardware necessario, come i dongle USB ZigBee, alla scelta del software più appropriato, come Zigbee2mqtt. Nella lezione successiva andremo ad approfondire ancora di più le configurazioni possibili per una rete ZigBee tramite il software Zigbee2mqtt.