Tchibo Wetterstation
Letztes Jahr gab es von meiner Schwester eine Funk-Wetterstation (TCM 279340) zu Weihnachten. Ich hatte zwar schon eine etwa gleichwertige, aber man will sich Neuerungen natürlich nicht querstellen.
Interessant an dem Teil war auf dem ersten Blick das Farbdisplay, das sich nach näherer Betrachtung als Farbfolie auf einem Schwarz-Weiß-LCD herausstellte. Diese Effekthascherei sieht ehrlich gesagt nicht einmal allzu schlecht aus, obwohl sie durch den massiv niedrigeren Kontrast eigentlich nur Nachteile bringt.
Aber bekanntlich zählen ja die inneren Werte; und die sind trotz der Preisklasse (und der angesetzten Zielgruppe) nicht allzu schlecht.
Aufgrund von Prüfungsvorbereitungen blieb das Teil relativ lange unbehelligt, bis mich endgültig die Neugierige weckte:
Inhaltsverzeichnis
Hardware
Die Wetterstation selbst ist mit Thermo- und Hygrometer, sowie einem Barometer ausgestattet, dass auf dem Display lediglich eine Tendenz anzeigt. Neben dem 433MHz-Empfänger ist zugleich ein Zeitzeichenempfänger (DCF77) verbaut, der kein Meteotime empfängt. Da war wohl die Lizenz teurer als das Barometer ;-)
Im "Außenfühler" sitzt wiederum ein Thermo- und Hygrometer. Neben Kanalwahlschalter und Tx-Knopf war's das auch schon wieder. Ok, Batterien frisst das Teil auch noch.
Verbasteltes Innenleben der Wetterstation
Außensensor/Sender
Wie beim EMR7370: Am Anfang war der Schraubendreher. Das Innenleben der Station ist relativ modular aufgebaut. Jeweils eine eigene Platine für DCF77, 433MHz, Barometer und Hygrometer. Auf der Hauptplatine ist dann der Rest. Dadurch war es mehr als einfach, das Signal der Begierde abzufangen. Wenn man schon mal drin ist, habe ich mir auch gleich die Datenleitungen des Barometers herausgeschleift - man weiß ja nie.
Protokoll
Im zweiten Schritt kommt der Logic Analyzer ins Spiel:
Wie man sieht, sind die Pulsweiten (low-Zeiten) nach jedem Flankenwechsel unterschiedlich - darin muss also die Information stecken.
Um Muster besser zu erkennen schnappte ich mir die Daten, importierte sie in Excel und ließ sie mir visualisieren.
Dazu habe ich einfach die Zeitdifferenzen zwischen den einzelnen Zeilen ausgeben lassen und das Ergebnis durch bedingte Formatierung hinterlegt. Zusätzlich habe ich alle "1-Zeiten" herausgefiltert, da dort augenscheinlich keine Informationen übertragen werden
visualisierte Daten
gleiches noch einmal, nebeneinander
wie man im zweiten Bild deutlich sieht, gibt es Synchronisation und Daten. Dabei ist eine Pause (bzw. Sendepuls, so genau weiß ich es nicht) von 8,9ms das Synchronisationswort und knapp 2 bzw. 4ms eine 1 bzw. 0. Insgesamt werden die Daten 8 mal übertragen - ist zwar nicht gerade edel, aber es funktioniert. Das Wissen über Kanalkodierung, Codeverkettung und Faltungscodes ist bei den Herstellern von solchem Zeug wohl noch nicht angekommen. Hat immerhin den Vorteil, dass es Leute wie ich nicht zu schwer haben.
Bleibt nur noch die Frage der Zuordnung. Was ist eine 1 und was eine 0 - und vor allem: wo steht was? Sicher ist zumindest, dass 36 Bit übertragen werden.
Datenfarm
Nachdem ich über mehrere Abende hinweg sporadisch Werte aufzeichnete (und erzeugte) bekam ich schließlich knapp 50 Datensätze, die ausgewertet werden wollten.
Um Copy & Paste-Orgien in Excel zu ersparen, bastelte ich mir ein kleines PHP-Script, das die Zeitstempel in Binärdaten umwandelt:
function timing2data($filename) {
$fh = fopen($filename, "r");
$lasttime = -1;
$data = array();
while($line = fgets($fh)) {
$time = explode(", ", $line);
$time = floatval($time[0]);
if($lasttime !== -1) {
$val = round(($time - $lasttime) * 1000);
switch($val) {
case 9: echo "\n"; break;
case 0: echo ""; break;
case 2: echo "0"; break;
case 4: echo "1"; break;
default: echo "<".$val.">"; break;
}
}
$lasttime = $time;
}
fclose($fh);
}Hier habe ich auch die Annahme getroffen, dass ein kurzer Puls 0 und ein langer 1 entspricht (ich sollte richtig liegen).
Die Ausgabe sieht dann zum Beispiel wie folgt aus:
000001010000111001111111100100010000 0000010100001110011111<673><19>
die Werte in den spitzen Klammern sind Pausenzeiten, die nicht als 1, 0 oder Sync erkannt wurden und somit Übertragungsfehler darstellen.
Bei der Auswertung fanden sich dann auch einige Datensätze, bei denen die Auswertung nicht mehr allzu zuverlässig war - also gerade so zwei Übereinstimmungen in den Datenworten. Aber es hat gereicht.
In Excel ging dann die Suche nach der Antwort los.
Beispieldaten
"Immer" gleich
"Sie kam aus einem kleineren Ort, wo das Motto galt: 'Wenn du nicht weiter weißt, schlachte ein Schwein'" (na, welcher Film war's?)
Wie dem auch sei, zu erst einmal kann man die Bits ausschließen, bei denen nichts passiert. Bei meinen Messungen waren dies Nibble 0 und 1.
Luftfeuchtigkeit
Der Einfachheit halber zuerst mit der Luftfeuchtigkeit, nach der sortiert wurde. Da in einigen Datensätzen die Luftfeuchtigkeit konstant, die Temperatur jedoch unterschiedlich ist, kann man mit relativ wenig Aufwand die zuständigen Bits ermitteln.
Dabei hilft es ungemein, die Bits in Gruppen zu unterteilen.
Da sich 36 Bits gut durch 4 teilen lassen, habe ich diese Aufteilung gewählt. Excel-Formeln können beim Auseinanderpflücken der Datenworte enorm helfen (siehe Excel-Sheet). Die entsprechenden Spalten waren schnell gefunden: Nibble 6 und 7
