MqttthingとZigbee2MQTTプラグインを使い分ける

Homebridgeのプラグインは多数用意されていますが、手元の環境で一番活躍しているのは、

• Homebridge MQTT-Thing (以下mqttthingプラグイン) と
• Homebridge Zigbee2MQTT (以下z2mプラグイン)

の2個です。これらを、同じくRaspberry Pi 4で稼働している、MQTTブローカー (Mosquitto)とZigbee2MQTTサーバと組み合わせて使ってます。その構成と使い分けについて説明します。

MQTT関連の構成

Raspberry Piの内部構成を上の図に示しました。Raspberry Pi 4の上では、

• Homebridge
• Mosquitto (MQTTブローカー)
• Zigbee2MQTT

の3個のプログラムが常駐して動いています。これらのインストール方法はこちらで説明しました。

DIY Smart Matter

 

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2022.10.16

品薄Raspberry Pi 4が買えたのでHomebridgeを引越した

https://diysmartmatter.com/archives/323

ずっと品切れだったRaspberry Pi 4が入手できたので、 Homebridge本体と Mqttthingプラグイン Zigbee2MQTTプラグイン Mosquitto Zigbee2MQTTをインストールしました。補助記憶にはUSBメモリを使い、電源とファンも強化しました。Homebridgeサーバ遍歴Homebridgeなどのサーバー用に、最初はRaspberry Pi Zero Wを使ってました。実用的に動作しましたが、再起動に時間がかかるので、後にRaspberry Pi 4 (2GB)に移行しました。起動が高速になって快適でした。Homebridgeの使用メモリは0.4GBくらいなので2GBで十分でした。そのRaspber...

次に、Raspberry Piに接続するアクセサリ類を下の図に示します。Zigbeeデバイスは、Zigbee-USBアダプタ（Zigbee無線の送受信器）を介してZigbee2MQTT (以下Z2M) に接続し、これがMQTTブローカーにメッセージを送ってます。また、ESP32でいろいろDIYしているコントローラは、WiFi経由でMQTTブローカーにメッセージを送ってます。

Homebridgeでは、mqttthingプラグインとz2mプラグインが稼働していて、これらもMQTTブローカーと通信しています。このように、MQTTがこの構成の中核になっています。

mqttthingプラグインの仕事

mqttthingプラグインが有効になっている場合、Homebridgeにmqttthingの設定を記述すると、HomeKitアクセサリを作ってくれます。例えば、ESP32で壁スイッチをDIYして、Mosquittoに接続して、MQTTメッセージを送受信する場合を考えます。このMQTTメッセージをHomeKitに反映させるために、mqttthingプラグインを使います。

この時、例えば、Homebridgeのmqttthing部分の設定として以下を記述したとします。（一覧できるようにテキスト設定を示しましたが、webインタフェースのGUIでも設定できます。）

{
  "type": "switch",
  "name": "Wall Switch",
  "url": "mqtt://localhost",
  "topics": {
    "getOn": "mqttthing/wallswitch/get",
    "setOn": "mqttthing/wallswitch/set"
  },
  "accessory": "mqttthing"
},

この結果、Wall Switchという名前のスイッチアクセサリが、iPhoneやMacのホーム.app画面に表示されるようになります。

このスイッチの動作は、設定で記述したMQTTトピックに連動します。

• 例えば、ユーザが画面上のGUIスイッチをon/offすると、mqttthing/wallswitch/setトピックにtrue/falseというメッセージが流れ、ESP32に伝達されます。
• ESP32で実装した物理スイッチをユーザがon/offした場合は、ESP32のプログラムでmqttthing/wallswitch/getトピックにtrue/falseメッセージを流せば、ホーム.app上のこのGUIスイッチがon/offに変化します。

z2mプラグインの仕事

z2mプラグインも、mqttthingプラグインと同様に、MQTTブローカーに接続してメッセージ応答しています。こちらはZ2Mが関係するトピックをモニターし、メッセージを送受信します。

例えば、ZigbeeネットワークにZigbee壁スイッチ製品が接続されたとします。

その情報がZ2MによってMQTTに流されると、z2mプラグインは自動的にスイッチアクセサリを作ります。これはiPhoneやMacのホーム.appにすぐに表示されます。

そしてZ2Mの情報に基づいて、壁スイッチ（実世界のスイッチ）の状態をHomeKitスイッチアクセサリに反映させます。また画面上のスイッチアクセサリがユーザによって操作されると、z2mプラグインはMQTT経由でZ2Mに動作状況を知らせます。これがZigbee無線経由で壁スイッチに伝わります。

mqttthingでZ2Mを使う

Z2MはMosquittoにMQTTメッセージを流していますが、このメッセージはMosquittoに接続できる権限があれば誰でも見られます。なので、z2mプラグインが提供する機能と同じ機能を、mqttthingで実現することも可能です。

例えば壁スイッチの場合、これが操作されるとZ2Mは以下のようなメッセージを流します。

zigbee2mqtt/0x9999999999999999/set {"state":"ON"}

0x9999999999999999の部分はこのデバイスのIDで、これはZ2Mでわかりやすいfriendly nameに変更可能です。以下ではこのまま説明します。このメッセージにmqttthingプラグインが反応するように、以下のようにHomebridgeに設定します。

{
  "type": "switch",
  "name": "Wall Switch",
  "url": "mqtt://localhost",
  "topics": {
    "getOn": "mqttthing/0x9999999999999999/get$.state",
    "setOn": "mqttthing/0x9999999999999999/set$.state"
  },
  "onValue": "ON",
  "offValue": "OFF",
  "accessory": "mqttthing"
},

topicsの指定で、$.を使用すると、json形式のキーを指定できます。今回のメッセージでは、{“state”:”ON”}というjson形式を使っているので、stateの値を取得するために上記のように設定しました。また、mqttthingのデフォルトでは、スイッチon/offの値がtrue/falseですが、Z2Mが送るメッセージではON/OFFです。なので、onValue/offValueで、ON/OFFをスイッチの値とするよう変更してあります。

これで、z2mプラグインを使用しなくても、mqttthingプラグインだけでZ2Mのデバイスにアクセスできます。

z2mプラグインのメリット

このように、mqttthingだけを使ってZigbeeデバイスを使用することもできます。z2mプラグインは、もともとmqttthingプラグインを基礎にして拡張したプラグインなので、同じことができて当然らしいです。

でもmqttthingで設定する場合、Zigbeeデバイスの振る舞いを、一つ一つ手作業で設定ファイルに書き込んでいく必要があります。上記の例では、どのメッセージでon/offになるのか、書き出していく必要がありました。

z2mプラグインは、Z2Mの状況を把握して、Zigbeeデバイスを自動的に検出して、Homebridgeに自動登録してくれます。ZigbeeデバイスをZ2Mにペアリングするだけで、あとは自動的にHomebridgeにアクセサリとして現れるので、とても楽です。なので、Z2MとペアリングしたZigbeeデバイスは、通常はz2mプラグインで使用します。

それでも、mqttthingプラグインを使いたい場面も稀にあります。例えば、mqttthingにだけ用意されているhistory機能を使ってグラフ表示したい場合は、mqttthingプラグインを使います。

HomeKitアクセサリの履歴をグラフ表示する

Eve for HomeKitというiPhoneアプリは、Apple純正のホーム.appに相当するアプリで、HomeKitアクセサリを操作します。純正アプリの機能に加えて、温度センサーなどの履歴をグラフ表示する機能があります。グラフ化はEv...

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2023.02.21

非対応Zigbeeデバイスを除外する

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DIY Smart Matter

2023.01.22

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https://diysmartmatter.com/archives/274

AliExpressでZigbee方式のMOESスマート赤外線リモコンを買いました。これです。Zigbee2MQTTでサポートされていて、HomeKitからも使用できました。ただし学習能力に課題があるようで、学習してくれないリモコンパターンが多いです。リモコンパターンらしきデータをMQTTで送受信しているのですが、そのフォーマットが判明したらもう少し活用できそうに思いました。外観AliExpressの商品としてはそこそこ高価格なので（2,119円送料無料でした）、外観も高級感があります。全体の形状は、小さなMac miniみたいです。裏蓋もMac miniのように...

このリモコンをZ2Mとペアリングすると、次のように学習リモコンのような動作をします。

1. 学習モードで学習した赤外線リモコンパターンを、MQTTメッセージで伝えてくれます。
2. 次に、そのパターンをMQTT経由でリモコンに送れば、赤外線パターンを送出します。

Apple HomeKitには、学習リモコンを定義したアクセサリは存在しません。赤外線リモコンでは、機器の現在の状態を取得できないので、スマートホームから排除したいと考えているのかもしれません。z2mプラグインは、定義されていないデバイスもアクセサリとしてHomeKitに伝達するので、このデバイスはホーム.app上では非対応と表示されてしまいます。

無害ですが、表示されるだけで何の操作もできないので邪魔です。この場合、z2mプラグインに、「このデバイスは使わないからHomeKit側に見せないでください」とお願いすることができます。これには、Homebridgeのz2mのプラグイン設定から、IDまたはFriendly nameを指定して、デバイス全体を除外するように設定します。

同じことは、テキスト形式の設定ファイルでも指定できます。

{
  (略)
  "devices": [
  {
    "id": "0x3333333333333333",
    "exclude": true
  },
  (略)
  "platform": "zigbee2mqtt"
},

この結果、該当するデバイスはz2mプラグインの対象から外れて、HomeKitのホーム.appには表示されなくなります。

まとめ

Zigbee2MQTT (Z2M) とペアリングしたZigbeeデバイスは、Homebridge Zigbee2MQTT (z2m)プラグインが適切に判断して、HomeKitアクセサリとして表示してくれます。この時に利用しているMQTTブローカにアクセスすれば、Homebridge Mqttthing (mqttthing)プラグインを使ってHomeKitに表示することも可能です。z2mの対象からデバイスごとに除外設定できるので、デバイスに合わせて2つのプラグインを使い分けることもできます。