Автоматизация дома с помощью микроконтроллера PIC и Adafruit IO: схема и программа

Системы автоматизации дома («умного дома») с каждым годом становятся все более популярными в современном мире. К примеру, «удаленное» включение/выключение света в комнате не вставая с кресла выглядит для многих домохозяйств весьма привлекательным. Но технологии интернета вещей (IoT) предоставляют еще более увлекательные возможности – с их помощью включать/выключать свет в комнате можно находясь в любой точке земного шара где есть подключение к сети интернет.

В данной статье мы рассмотрим удаленное управление домашними устройствами с веб-страницы с помощью сервиса Adafuit IO, модуля ESP8266 и микроконтроллера PIC. В качестве нагрузки в нашем проекте мы будем использовать три лампы переменного тока, каждую из которых можно будет включать/выключать по отдельности с телефона или компьютера. Перед изучением данного проекта рекомендуем ознакомиться с методикой подключения Wi-Fi модуля ESP8266 к микроконтроллеру PIC.

Ранее на нашем сайте мы уже рассматривали более простой проект автоматизации дома на основе микроконтроллера PIC и инфракрасной связи. Также вы можете посмотреть на нашем сайте наиболее популярные проекты автоматизации дома на основе других микроконтроллеров (плат):

Необходимые компоненты

Микроконтроллер PIC16F877A (купить на AliExpress).
Модуль ESP8266 (купить на AliExpress).
Модуль электромагнитных реле на 12V 5A.
Держатель микросхем на 40 контактов (купить на AliExpress).
Программатор PICkit 3 (купить на AliExpress).
ЖК дисплей 16х2 (купить на AliExpress).
Кварцевый генератор 18,432 МГц.
Конденсаторы 22 пФ (2шт.), 10 мкФ (купить на AliExpress).
Конденсатор 1000 мкФ (купить на AliExpress).
Резисторы 1 кОм (3 шт.), 10 кОм (купить на AliExpress).
Потенциометры 1 кОм и 10 кОм (купить на AliExpress).
Регулятор напряжения LM7805 (купить на AliExpress).
Регулятор напряжения LM317 (купить на AliExpress).
Источник напряжения питания 12V/1A или больше.
Светодиод – 2 шт. (купить на AliExpress).
Перфорированная и макетная платы.
Соединительные провода.

Схема проекта

Схема проекта автоматизации дома на микроконтроллере PIC с управлением через сеть интернет представлена на следующем рисунке.

Основным элементом нашего проекта автоматизации дома является микроконтроллер PIC16F877A, который выполняет все основные операции в нашем проекте. Он будет управлять работой модуля ESP8266, с помощью которого будут передаваться и приниматься данные от сервера Adafruit и в зависимости от них будут включаться/выключаться соответствующие реле. Для отображения служебных сообщений проекта мы будем использовать ЖК дисплей 16х2.

В этом проекте нам будет необходимо 3 номинала питающих напряжений:

Для питания модуля реле 12v будет необходим адаптер питания на 12v.
Напряжение 5v будет необходимо для питания микроконтроллера PIC, ЖК дисплея и управляющих цепей модуля реле. Для получения этого питающего напряжения мы будем использовать регулятор напряжения 7805, подключенный к напряжению 12v.
Для питания модуля ESP8266 будет необходимо напряжение 3.3v. Его мы будем получать с помощью регулятора напряжения LM317 и делителя напряжения.

Внешний вид собранной конструкции проекта показан на следующих рисунках.

Настройка сервиса Adafruit IO для нашего проекта

В нашем проекте мы будем управлять потребителями переменного тока с веб-страницы, созданной с помощью сервиса Adafruit IO. Данный сервис позволяет достаточно просто устройствам интернета вещей использовать данные GET и POST. Также с его помощью можно создавать графический интерфейс пользователя (GUI) для просмотра данных, управления устройствами и триггерами различных оповещений.

Для настройки сервиса Adafruit IO для нашего проекта выполните следующую последовательность шагов:

Шаг 1. Создайте себе аккаунт на adafruit.io если у вас его еще нет.

Шаг 2. Создайте панель инструментов нажав на ‘Dashboards’ в левой стороне страницы, затем нажмите на ‘Action’ и затем на ‘Create a New Dashboard’ (создать новую панель инструментов).

После этого откроется всплывающее окно, введите в нем имя формы, например, «Home Automation», после чего нажмите на «Create». Также в эту форму вы можете добавить описание проекта.

Шаг 3. Теперь нажмите на только что созданную панель инструментов.

Теперь необходимо нажать на иконку «+» (она в квадрате синего цвета) в правом верхнем углу панели инструментов.

Откроется новое всплывающее окно, в котором вы можете выбрать необходимый вам блок, например, выключатель ON/OFF.

После выбора блока (кнопка On/Off) откроется новое всплывающее окно. Введите в нем имя нового фида, например, Light1, и нажмите на create.

Теперь нажмите на только что созданный фид и заполните в нем некоторые детали.

Вы можете создать дополнительные фиды и блоки по своему усмотрению. В нашем проекте мы создали 3 фида для управления с помощью данного веб-интерфейса тремя лампами переменного тока.

Шаг 4. Теперь нажмите на символ ‘KEY’ на то же самой странице и скопируйте с открывшейся страницы имя пользователя (username) и активный ключ (active key).

Шаг 5. Откройте код программы (приведен в конце статьи) и замените в нем везде имя пользователя (username) на свое, также замените в коде программы MQTTPassword на свой активный ключ (active key).

const char MQTTHost[] = "io.adafruit.com";
const char MQTTPort[] = "1883";
const char MQTTClientID[] = "ABCDEF";
const char MQTTTopicRelay1[] = "saddam4201/feeds/Light1";
const char MQTTTopicRelay2[] = "saddam4201/feeds/Light2";
const char MQTTTopicRelay3[] = "saddam4201/feeds/Light3";
const char MQTTTopicRelay4[] = "saddam4201/feeds/Light4";
const char MQTTProtocolName[] = "MQTT";
const char MQTTLVL = 0x03;
const char MQTTFlags = 0xC2;
const unsigned int MQTTKeepAlive = 60;
const char MQTTUsername[] = "saddam4201";                // put your Username
const char MQTTPassword[] = "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx";    // Put Your Password
const char MQTTQOS = 0x00;
const char MQTTPacketID = 0x0001;

const char MQTTHost[] = "io.adafruit.com";

const char MQTTPort[] = "1883";

const char MQTTClientID[] = "ABCDEF";

const char MQTTTopicRelay1[] = "saddam4201/feeds/Light1";

const char MQTTTopicRelay2[] = "saddam4201/feeds/Light2";

const char MQTTTopicRelay3[] = "saddam4201/feeds/Light3";

const char MQTTTopicRelay4[] = "saddam4201/feeds/Light4";

const char MQTTProtocolName[] = "MQTT";

const char MQTTLVL = 0x03;

const char MQTTFlags = 0xC2;

const unsigned int MQTTKeepAlive = 60;

const char MQTTUsername[] = "saddam4201"; // put your Username

const char MQTTPassword[] = "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx"; // Put Your Password

const char MQTTQOS = 0x00;

const char MQTTPacketID = 0x0001;

Шаг 6. Скомпилируйте и загрузите код программы в микроконтроллер PIC. После этого вы можете приступить к тестированию работы проекта. Более подробно работу проекта вы можете посмотреть на видео, приведенном в конце статьи.

Протокол MQTT

Наш проект автоматизации дома использует протокол MQTT для обмена данными между сервером и клиентом. По сравнению с протоколом TCP/IP протокол MQTT работает гораздо быстрее. Данный протокол содержит 3 основных компонента:

Издатель.
Брокер.
Подписчик.

По информации с его официального сайта MQTT.org данный протокол является чрезвычайно простым и «легким» протоколом передачи сообщений, предназначенным для работы в сетях с ненадежными каналами, большими задержками и узкой полосой пропускания. Основными принципами работы протокола является минимизация используемой полосы пропускания и требований к взаимодействующим устройствам чтобы обеспечить высокую надежность работы и некоторую степень качества обслуживания. Эти свойства делают протокол MQTT «идеальным» для проектов межмашинного взаимодействия (“machine-to-machine”, M2M) и проектов интернета вещей (Internet of Things), а также для мобильных устройств с ограниченной полосой пропускания канала связи и ограниченным ресурсом батареи.

Более подробно про принципы работы протокола MQTT вы можете прочитать в этой статье.

Объяснение программы для микроконтроллера PIC

Полный код программы приведен в конце статьи, здесь же мы кратко рассмотрим его основные фрагменты. Код программы получился немного сложный из-за использования протокола MQTT и его формата кадра. Но вы его можете просто скопировать в конце данной статьи если не хотите разбираться в нем подробно.

Первым делом в программе подключим используемые библиотеки и настроим биты конфигурации микроконтроллера.

#define _XTAL_FREQ 18432000
#include <xc.h>
#include<pic.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

// BEGIN CONFIG
#pragma config FOSC = HS // Oscillator Selection bits (HS oscillator)
#pragma config WDTE = OFF // Watchdog Timer Enable bit (WDT enabled)
#pragma config PWRTE = OFF // Power-up Timer Enable bit (PWRT disabled)
#pragma config BOREN = ON // Brown-out Reset Enable bit (BOR enabled)
#pragma config LVP = OFF // Low-Voltage (Single-Supply) In-Circuit Serial Programming Enable bit (RB3 is digital I/O, HV on MCLR must be used for programming)
#pragma config CPD = OFF // Data EEPROM Memory Code Protection bit (Data EEPROM code protection off)
#pragma config WRT = OFF // Flash Program Memory Write Enable bits (Write protection off; all program memory may be written to by EECON control)
#pragma config CP = OFF // Flash Program Memory Code Protection bit (Code protection off)
//END CONFIG

#define _XTAL_FREQ 18432000

#include <xc.h>

#include<pic.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

// BEGIN CONFIG

#pragma config FOSC = HS // Oscillator Selection bits (HS oscillator)

#pragma config WDTE = OFF // Watchdog Timer Enable bit (WDT enabled)

#pragma config PWRTE = OFF // Power-up Timer Enable bit (PWRT disabled)

#pragma config BOREN = ON // Brown-out Reset Enable bit (BOR enabled)

#pragma config LVP = OFF // Low-Voltage (Single-Supply) In-Circuit Serial Programming Enable bit (RB3 is digital I/O, HV on MCLR must be used for programming)

#pragma config CPD = OFF // Data EEPROM Memory Code Protection bit (Data EEPROM code protection off)

#pragma config WRT = OFF // Flash Program Memory Write Enable bits (Write protection off; all program memory may be written to by EECON control)

#pragma config CP = OFF // Flash Program Memory Code Protection bit (Code protection off)

//END CONFIG

После этого запишем макросы для используемых контактов (дадим им осмысленные имена в программе).

#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

#define LCDPORTDIR TRISA
#define LCDPORT PORTA
#define RS RE1
#define EN RE0

#define relay1dir TRISC0
#define relay2dir TRISC1
#define relay3dir TRISC2
#define relay4dir TRISC4
#define relay1 RC0
#define relay2 RC1
#define relay3 RC2
#define relay4 RC4

#define leddir TRISC3
#define led RC3

#define txDir TRISD0
#define tx RD0

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

#define LCDPORTDIR TRISA

#define LCDPORT PORTA

#define RS RE1

#define EN RE0

#define relay1dir TRISC0

#define relay2dir TRISC1

#define relay3dir TRISC2

#define relay4dir TRISC4

#define relay1 RC0

#define relay2 RC1

#define relay3 RC2

#define relay4 RC4

#define leddir TRISC3

#define led RC3

#define txDir TRISD0

#define tx RD0

В следующей части кода мы объявим используемые переменные.

volatile char buf[95];
uchar buf1[70];
uchar buf2[15];
int retry;
int restartFlag=0;
volatile char index=0;
volatile char flag=0;
volatile int msCount=0;
volatile char g_timerflag=1;
volatile int counter=0;
volatile char sec=0;
unsigned int topiclength;
unsigned char topic[25];
unsigned char encodedByte;
int X;

volatile char buf[95];

uchar buf1[70];

uchar buf2[15];

int retry;

int restartFlag=0;

volatile char index=0;

volatile char flag=0;

volatile int msCount=0;

volatile char g_timerflag=1;

volatile int counter=0;

volatile char sec=0;

unsigned int topiclength;

unsigned char topic[25];

unsigned char encodedByte;

int X;

Далее инициализируем наш Wi-Fi модуль ESP8266 и подключимся к точке доступа Wi-Fi.

void espInitize()
{
    lcdwrite(0x01, CMD);
    lcdprint("ESP Initilizing");
    serialprintln("AT+RST");
    __delay_ms(5000);
    espInit("AT","OK",2);
    espInit("ATE1","OK",2);
    espInit("AT+CWMODE=3","OK",2);
    espInit("AT+CWQAP","OK",2);
    espInit("AT+CWJAP=\"wifi_name\",\"password\"","OK",3);
    serialprintln("AT+CIFSR");
                serialFlush();
    __delay_ms(500);
}

void espInitize()

{

lcdwrite(0x01, CMD);

lcdprint("ESP Initilizing");

serialprintln("AT+RST");

__delay_ms(5000);

espInit("AT","OK",2);

espInit("ATE1","OK",2);

espInit("AT+CWMODE=3","OK",2);

espInit("AT+CWQAP","OK",2);

espInit("AT+CWJAP=\"wifi_name\",\"password\"","OK",3);

serialprintln("AT+CIFSR");

serialFlush();

__delay_ms(500);

}

Следующий фрагмент используется для настройки протокола MQTT и сервиса adafrut.io.

const char MQTTHost[] = "io.adafruit.com";
const char MQTTPort[] = "1883";
const char MQTTClientID[] = "ABCDEF";
const char MQTTTopicRelay1[] = "saddam4201/feeds/Light1";
const char MQTTTopicRelay2[] = "saddam4201/feeds/Light2";
const char MQTTTopicRelay3[] = "saddam4201/feeds/Light3";
const char MQTTTopicRelay4[] = "saddam4201/feeds/Light4";
const char MQTTProtocolName[] = "MQTT";
const char MQTTLVL = 0x03;
const char MQTTFlags = 0xC2;
const unsigned int MQTTKeepAlive = 60;
const char MQTTUsername[] = "saddam4201";                // put your Username
const char MQTTPassword[] = "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx";    // Put Your Password
const char MQTTQOS = 0x00;
const char MQTTPacketID = 0x0001;

const char MQTTHost[] = "io.adafruit.com";

const char MQTTPort[] = "1883";

const char MQTTClientID[] = "ABCDEF";

const char MQTTTopicRelay1[] = "saddam4201/feeds/Light1";

const char MQTTTopicRelay2[] = "saddam4201/feeds/Light2";

const char MQTTTopicRelay3[] = "saddam4201/feeds/Light3";

const char MQTTTopicRelay4[] = "saddam4201/feeds/Light4";

const char MQTTProtocolName[] = "MQTT";

const char MQTTLVL = 0x03;

const char MQTTFlags = 0xC2;

const unsigned int MQTTKeepAlive = 60;

const char MQTTUsername[] = "saddam4201"; // put your Username

const char MQTTPassword[] = "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx"; // Put Your Password

const char MQTTQOS = 0x00;

const char MQTTPacketID = 0x0001;

Затем запрограммируем функцию для соединения с брокером Adafruit IO и подписки на необходимые нам в этом проекте темы.

void restartESP()
{
            espInitize();
            espInit("AT+CIPSTART=\"TCP\",\"io.adafruit.com\",1883","CONNECT",5)
            SendConnectPacket()
                                                SendSubscribePacket(&MQTTTopicRelay1[0],strlen(MQTTTopicRelay1))
                                                SendSubscribePacket(&MQTTTopicRelay2[0],strlen(MQTTTopicRelay2))
                                                SendSubscribePacket(&MQTTTopicRelay3[0],strlen(MQTTTopicRelay3))
            lcdwrite(1,CMD);
            led=1;
}

void restartESP()

{

espInitize();

espInit("AT+CIPSTART=\"TCP\",\"io.adafruit.com\",1883","CONNECT",5)

SendConnectPacket()

SendSubscribePacket(&MQTTTopicRelay1[0],strlen(MQTTTopicRelay1))

SendSubscribePacket(&MQTTTopicRelay2[0],strlen(MQTTTopicRelay2))

SendSubscribePacket(&MQTTTopicRelay3[0],strlen(MQTTTopicRelay3))

lcdwrite(1,CMD);

led=1;

}

Также запрограммируем функцию для соединения с MQTT брокером Adafruit IO.

int SendConnectPacket(void)
{
  int txIndex=0;
  unsigned int MQTTProtocolNameLength = strlen(MQTTProtocolName);
  unsigned int MQTTClientIDLength = strlen(MQTTClientID);
  unsigned int MQTTUsernameLength = strlen(MQTTUsername);
  unsigned int MQTTPasswordLength = strlen(MQTTPassword);
  X = MQTTProtocolNameLength + 2 + 4 + MQTTClientIDLength + 2 + MQTTUsernameLength + 2 + MQTTPasswordLength + 2;
  do
  {
    encodedByte = X % 128;
    X = X / 128;
    if ( X > 0 )
    {
      encodedByte |= 128;
    }
  } while ( X > 0 );

  buf1[txIndex++]=0x10;
  buf1[txIndex++]=encodedByte;
  buf1[txIndex++]=MQTTProtocolNameLength<<8;
  buf1[txIndex++]=MQTTProtocolNameLength;
  memcpy((unsigned char *)&buf1[txIndex],(unsigned char *)&MQTTProtocolName,MQTTProtocolNameLength);

int SendConnectPacket(void)

{

int txIndex=0;

unsigned int MQTTProtocolNameLength = strlen(MQTTProtocolName);

unsigned int MQTTClientIDLength = strlen(MQTTClientID);

unsigned int MQTTUsernameLength = strlen(MQTTUsername);

unsigned int MQTTPasswordLength = strlen(MQTTPassword);

X = MQTTProtocolNameLength + 2 + 4 + MQTTClientIDLength + 2 + MQTTUsernameLength + 2 + MQTTPasswordLength + 2;

{

encodedByte = X % 128;

X = X / 128;

if ( X > 0 )

{

encodedByte |= 128;

}

} while ( X > 0 );

buf1[txIndex++]=0x10;

buf1[txIndex++]=encodedByte;

buf1[txIndex++]=MQTTProtocolNameLength<<8;

buf1[txIndex++]=MQTTProtocolNameLength;

memcpy((unsigned char *)&buf1[txIndex],(unsigned char *)&MQTTProtocolName,MQTTProtocolNameLength);

Следующая функция используется для передачи пакета подписки MQTT брокеру.

int SendSubscribePacket(char topic[], int topiclength)
{
  X = 2 + 2 + topiclength + 1;
  do
  {
    encodedByte = X % 128;
    X = X / 128;
    if ( X > 0 )
    {
      encodedByte |= 128;
    }
    //serialwrite(encodedByte);
  } while ( X > 0 );

  int txIndex=0;
  buf1[txIndex++]=0x82;
  buf1[txIndex++]=encodedByte;
  buf1[txIndex++]=MQTTPacketID<<8;
  buf1[txIndex++]=MQTTPacketID;
  buf1[txIndex++]=topiclength<<8;
  buf1[txIndex++]=topiclength;
  memcpy(&buf1[txIndex],(char *)&topic[0],topiclength);
  txIndex+=topiclength;

int SendSubscribePacket(char topic[], int topiclength)

{

X = 2 + 2 + topiclength + 1;

{

encodedByte = X % 128;

X = X / 128;

if ( X > 0 )

{

encodedByte |= 128;

}

//serialwrite(encodedByte);

} while ( X > 0 );

int txIndex=0;

buf1[txIndex++]=0x82;

buf1[txIndex++]=encodedByte;

buf1[txIndex++]=MQTTPacketID<<8;

buf1[txIndex++]=MQTTPacketID;

buf1[txIndex++]=topiclength<<8;

buf1[txIndex++]=topiclength;

memcpy(&buf1[txIndex],(char *)&topic[0],topiclength);

txIndex+=topiclength;

Также запрограммируем ряд функций для работы с ЖК дисплеем и последовательным портом связи – их код можно найти в полном коде программы.

Таким образом, используя сервис Adafruit.io, можно достаточно просто управлять домашними устройствами из любой точки Земли, где есть подключение к сети интернет.

Исходный код программы

#define _XTAL_FREQ 18432000
#include <xc.h>
#include<pic.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
// BEGIN CONFIG
#pragma config FOSC = HS // Oscillator Selection bits (HS oscillator)
#pragma config WDTE = OFF // Watchdog Timer Enable bit (WDT enabled)
#pragma config PWRTE = OFF // Power-up Timer Enable bit (PWRT disabled)
#pragma config BOREN = ON // Brown-out Reset Enable bit (BOR enabled)
#pragma config LVP = OFF // Low-Voltage (Single-Supply) In-Circuit Serial Programming Enable bit (RB3 is digital I/O, HV on MCLR must be used for programming)
#pragma config CPD = OFF // Data EEPROM Memory Code Protection bit (Data EEPROM code protection off)
#pragma config WRT = OFF // Flash Program Memory Write Enable bits (Write protection off; all program memory may be written to by EECON control)
#pragma config CP = OFF // Flash Program Memory Code Protection bit (Code protection off)
//END CONFIG

#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define LCDPORTDIR TRISA
#define LCDPORT PORTA
#define RS RE1
#define EN RE0
#define relay1dir TRISC0
#define relay2dir TRISC1
#define relay3dir TRISC2
#define relay4dir TRISC4
#define relay1 RC0
#define relay2 RC1
#define relay3 RC2
#define relay4 RC4
#define leddir TRISC3
#define led RC3
#define txDir TRISD0
#define tx RD0
#define HIGH 1
#define LOW 0
#define maxRetry 3
#define buflen 95

volatile char buf[95];
uchar buf1[70];
uchar buf2[15];
int retry;
int restartFlag=0;
volatile char index=0;
volatile char flag=0;
volatile int msCount=0;
volatile char g_timerflag=1;
volatile int counter=0;
volatile char sec=0;
unsigned int topiclength;
unsigned char topic[25];
unsigned char encodedByte;
int X;

const char MQTTHost[] = "io.adafruit.com";
const char MQTTPort[] = "1883";
const char MQTTClientID[] = "ABCDEF";
const char MQTTTopicRelay1[] = "saddam4201/feeds/Light1";
const char MQTTTopicRelay2[] = "saddam4201/feeds/Light2";
const char MQTTTopicRelay3[] = "saddam4201/feeds/Light3";
const char MQTTTopicRelay4[] = "saddam4201/feeds/Light4";
const char MQTTProtocolName[] = "MQTT";
const char MQTTLVL = 0x03;
const char MQTTFlags = 0xC2;
const unsigned int MQTTKeepAlive = 60;

const char MQTTUsername[] = "saddam4201";                // put your Username
const char MQTTPassword[] = "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx";    // Put Your Password
const char MQTTQOS = 0x00;
const char MQTTPacketID = 0x0001;

#define netCheckSec 60
int initFlag=1;
enum
{
 CMD,
 DATA, 
 SBIT_CREN=4,
 SBIT_TXEN,
 SBIT_SPEN,
};

int SendConnectPacket(void);
int SendSubscribePacket(char topic[], int);
void lcdwrite(uchar ch,uchar rw)
{
     LCDPORT= ch>>4 & 0x0F;
     RS=rw;
     EN=1;
     __delay_ms(5);
     EN=0; 
     LCDPORT= ch & 0x0F;
     EN=1;
     __delay_ms(5);
     EN=0;    
}
lcdprint(char *str)
{
    while(*str)
    {
        lcdwrite(*str++,DATA);
        //__delay_ms(20);
    }
}
lcdbegin()
{
    uchar lcdcmd[5]={0x02,0x28,0x0E,0x06,0x01};
    uint i=0;
    for(i=0;i<5;i++)
    lcdwrite(lcdcmd[i], CMD);
}
void serialbegin(unsigned long baudrate)
{
    TXSTAbits.BRGH = 1;                                     //Setting High Baud Rate
    SPBRG=(_XTAL_FREQ/(long)(16UL*baudrate))-1; 
    TXSTAbits.SYNC = 0;                                     //устанавливаем асинхронный режим работы, то есть UART
    RCSTAbits.SPEN = 1;                                     // включаем последовательный порт
    TRISC7 = 1;                                   //As Prescribed in Datasheet
    TRISC6 = 0;                                   //As Prescribed in Datasheet
    RCSTAbits.CREN = 1;                                     //включаем непрерывный прием
    TXSTAbits.TXEN = 1;                                     //включаем передачу
    //RCONbits.IPEN   = 1; // ENABLE interrupt priority
    GIE  = 1; // разрешаем прерывания
    INTCONbits.PEIE = 1; // разрешаем прерывания от периферийных устройств
    PIE1bits.RCIE   = 1; // разрешаем прерывание приема USART
    PIE1bits.TXIE   = 0; // отключаем прерывание передачи USART
// убеждаемся что флаг RX очищен
    PIR1bits.RCIF = 0;
}

void serialwrite(char ch)
{
    while(TXIF==0);  // ждем пока регистр передачи не станет пустым
    TXREG=ch;        // load the char to be transmitted into transmit reg
        TXIF=0;          // очищаем флаг передачи
    __delay_ms(1);
}

serialprint(char *str)
{
    while(*str)
    {
        serialwrite(*str++);
    }
}

serialprintln(char *str)
{
    while(*str)
    {
        serialwrite(*str++);
    }
    serialwrite(0x0D);
    serialwrite(0x0A);
}

char UART_RxChar()
{
    while(RCIF==0);    // ждем пока данные не примутся 
    RCIF=0;  
    uchar ch=RCREG;// очищаем флаг приема
    lcdwrite(ch, DATA);
    return(ch);     // возвращаем результат
}

void serialFlush()
{
    for(int i=0;i<buflen;i++)
    {
        buf[i]=0;
    }
    index=0;
}

void write(char ch)
{
/* tx=0;
__delay_us(8);
for(int i=0;i<8;i++)
{
if(ch & 1)
tx=1;
else
tx=0;
__delay_us(8);
ch>>=1;
}
tx=1;
__delay_us(8); */
}
 
void Serialprintdebug(char *str)
{
    while(*str)
    {
write(*str);
            str++;
}
}

void timer()           // 10 -> 1us
{   
    OPTION_REG = (1<<2);  // Timer0 с внешней частотой и частотой предделителя 32
    TMR0=100;       // загружаем в таймер значение для задержки 1ms
    TMR0IE=1;       //разрешаем прерывание от таймеров в регистре PIE1
    GIE=1;          //глобальное разрешение прерываний
    PEIE=1;         //разрешение прерываний от периферийных устройств
}

 void timerOn(uint time)
{
    msCount=time;
    TMR0=99;
    PEIE=1;
}

void timerOff()
{
    PEIE=0;
}

void delay(unsigned int t)
{
    for(int i=0;i<t;i++)
        for(int j=0;j<1000;j++);
}

int espInit(char *cmd, char *res, int time)
{
    retry=0;
    while(1)
    {
        if(flag == 0)
        serialFlush();
        serialprintln(cmd);
        long csec=sec;
        while(sec < csec+time)
        {
            if(strstr(buf,res))
            {
                return 0;
            }
            __delay_ms(1000);
        }
          retry++;
          if(retry>maxRetry)
          {
             return 1;
          }
    }
    return 1;
}

void espInitize()
{
    lcdwrite(0x01, CMD);
    lcdprint("ESP Initilizing");
    serialprintln("AT+RST");
    __delay_ms(5000);
    espInit("AT","OK",2);
    espInit("ATE1","OK",2);
    espInit("AT+CWMODE=3","OK",2); 
    espInit("AT+CWQAP","OK",2); 
    espInit("AT+CWJAP=\"wifi_name\",\"password\"","OK",3);
    serialprintln("AT+CIFSR");
serialFlush();
    __delay_ms(500);
}

void checkBuffer()
{
     if(strstr(buf,"Light1ON"))
            relay1=0;     
     else if(strstr(buf,"Light1OFF"))
            relay1=1;
     else if(strstr(buf,"Light2ON"))
            relay2=0;
     else if(strstr(buf,"Light2OFF"))
            relay2=1;
     else if(strstr(buf,"Light3ON"))
            relay3=0;
     else if(strstr(buf,"Light3OFF"))
            relay3=1;
     else if(strstr(buf,"Light4ON"))
            relay4=0;
     else if(strstr(buf,"Light4OFF"))
              relay4=1;           
     serialFlush();
}

void restartESP()
{
            espInitize();
            espInit("AT+CIPSTART=\"TCP\",\"io.adafruit.com\",1883","CONNECT",5)
            SendConnectPacket()
SendSubscribePacket(&MQTTTopicRelay1[0],strlen(MQTTTopicRelay1))
SendSubscribePacket(&MQTTTopicRelay2[0],strlen(MQTTTopicRelay2))
SendSubscribePacket(&MQTTTopicRelay3[0],strlen(MQTTTopicRelay3))
            lcdwrite(1,CMD);
            led=1;
}

int main()
{            
  ADCON1=0b00000110;
  relay4dir= 0;
  relay1dir= 0;
  relay2dir= 0;
  relay3dir= 0;
  leddir=0;   
  LCDPORTDIR=0x00;
  TRISE=0;
  txDir=0;
  lcdbegin();
  lcdprint("Home Automation ");
  lcdwrite(192,CMD);
  lcdprint("Using PIC16F877A");
  __delay_ms(2000);
  //Serialprintdebug("Saddam Khan");
  index=0;    
  serialbegin(115200);
  timer();
  timerOn(1000);
  lcdwrite(1,CMD);
  lcdprint("Please Wait...");
  led=0;
  restartESP();
  while(1)
  {   
      if(flag==1)
      {
          checkBuffer();
          flag=0;
      }
  lcdwrite(0x80,CMD);
  lcdprint("L1    L2    L3");
  lcdwrite(192,CMD);
  if(relay1)
  lcdprint("OFF");
  else
  lcdprint("ON ");  
    lcdwrite(198,CMD);
  if(relay2)
  lcdprint("OFF");
  else
  lcdprint("ON "); 
  lcdwrite(204,CMD);
  if(relay3)
  lcdprint("OFF");
  else
  lcdprint("ON "); 
  __delay_ms(1000);
  } 
  return 0;
}

void interrupt SerialRxPinInterrupt(void)
{
    if((PIR1bits.RCIF == 1) && (PIE1bits.RCIE == 1))
    {
        uchar ch=RCREG;
        if(ch != NULL)
        {
            buf[index]=ch;
            if(index>=30)
                flag=1;
           index++;
            if(index>=buflen)
             index=0;
        }
        RCIF = 0; // clear rx flag
    }  
   if(INTCONbits.TMR0IE && INTCONbits.TMR0IF)
   { 
    TMR0IF=0;
    TMR0=112;
    counter++;
    if(counter >= msCount)
    {
        sec++;
        if(sec >= netCheckSec)
        {
           g_timerflag=1;
           sec=0;
        }
        counter=0;
    }
    }
}

int SendConnectPacket(void)
{
  int txIndex=0;
  unsigned int MQTTProtocolNameLength = strlen(MQTTProtocolName);
  unsigned int MQTTClientIDLength = strlen(MQTTClientID);
  unsigned int MQTTUsernameLength = strlen(MQTTUsername);
  unsigned int MQTTPasswordLength = strlen(MQTTPassword);
  X = MQTTProtocolNameLength + 2 + 4 + MQTTClientIDLength + 2 + MQTTUsernameLength + 2 + MQTTPasswordLength + 2;
  do
  {
    encodedByte = X % 128;
    X = X / 128;
    if ( X > 0 )
    {
      encodedByte |= 128;
    }
  } while ( X > 0 );
  buf1[txIndex++]=0x10;
  buf1[txIndex++]=encodedByte;
  buf1[txIndex++]=MQTTProtocolNameLength<<8;
  buf1[txIndex++]=MQTTProtocolNameLength; 
  memcpy((unsigned char *)&buf1[txIndex],(unsigned char *)&MQTTProtocolName,MQTTProtocolNameLength);
  txIndex+=MQTTProtocolNameLength;
  buf1[txIndex++]=MQTTLVL;
  buf1[txIndex++]=MQTTFlags;
  buf1[txIndex++]=MQTTKeepAlive<<8;
  buf1[txIndex++]=MQTTKeepAlive;
  buf1[txIndex++]=MQTTClientIDLength<<8;
  buf1[txIndex++]=MQTTClientIDLength;
  memcpy(&buf1[txIndex],(char *)&MQTTClientID,MQTTClientIDLength);
  txIndex+=MQTTClientIDLength;
  buf1[txIndex++]=MQTTUsernameLength<<8;
  buf1[txIndex++]=MQTTUsernameLength;
  memcpy(&buf1[txIndex],(char *)&MQTTUsername,MQTTUsernameLength);
  txIndex+=MQTTUsernameLength; 
  buf1[txIndex++]=MQTTPasswordLength<<8;
  buf1[txIndex++]=MQTTPasswordLength;
  memcpy(&buf1[txIndex],(char *)&MQTTPassword,MQTTPasswordLength);
  txIndex+=  MQTTPasswordLength;
   serialFlush();
   sprintf(buf2,"AT+CIPSEND=%d",txIndex);
   serialprintln(buf2);
   __delay_ms(1000);
   serialFlush();
   for(int i=0;i<txIndex;i++)
   serialwrite(buf1[i]);
   serialwrite(0x1A);
   __delay_ms(2000);
}
int SendSubscribePacket(char topic[], int topiclength)
{
  X = 2 + 2 + topiclength + 1;
  do
  {
    encodedByte = X % 128;
    X = X / 128;
    if ( X > 0 )
    {
      encodedByte |= 128;
    }
    //serialwrite(encodedByte);
  } while ( X > 0 );
  int txIndex=0;
  buf1[txIndex++]=0x82;
  buf1[txIndex++]=encodedByte;
  buf1[txIndex++]=MQTTPacketID<<8;
  buf1[txIndex++]=MQTTPacketID;
  buf1[txIndex++]=topiclength<<8;
  buf1[txIndex++]=topiclength;
  memcpy(&buf1[txIndex],(char *)&topic[0],topiclength);
  txIndex+=topiclength;
  buf1[txIndex++]=MQTTQOS;
   serialFlush();
   sprintf(buf2,"AT+CIPSEND=%d",txIndex);
   serialprintln(buf2);
   __delay_ms(1000);
   serialFlush();
   for(int i=0;i<txIndex;i++)
   serialwrite(buf1[i]);
   serialwrite(0x1A);
   __delay_ms(2000);
}

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

152

153

154

155

156

157

158

159

160

161

162

163

164

165

166

167

168

169

170

171

172

173

174

175

176

177

178

179

180

181

182

183

184

185

186

187

188

189

190

191

192

193

194

195

196

197

198

199

200

201

202

203

204

205

206

207

208

209

210

211

212

213

214

215

216

217

218

219

220

221

222

223

224

225

226

227

228

229

230

231

232

233

234

235

236

237

238

239

240

241

242

243

244

245

246

247

248

249

250

251

252

253

254

255

256

257

258

259

260

261

262

263

264

265

266

267

268

269

270

271

272

273

274

275

276

277

278

279

280

281

282

283

284

285

286

287

288

289

290

291

292

293

294

295

296

297

298

299

300

301

302

303

304

305

306

307

308

309

310

311

312

313

314

315

316

317

318

319

320

321

322

323

324

325

326

327

328

329

330

331

332

333

334

335

336

337

338

339

340

341

342

343

344

345

346

347

348

349

350

351

352

353

354

355

356

357

358

359

360

361

362

363

364

365

366

367

368

369

370

371

372

373

374

375

376

377

378

379

380

381

382

383

384

385

386

387

388

389

390

391

392

393

394

395

396

397

398

399

400

401

402

403

404

405

406

407

408

409

410

411

412

413

414

415

416

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

427

428

429

430

431

432

433

434

435

436

437

438

439

440

441

442

443

444

445

446

447

448

449

450

451

452

453

454

455

456

457

458

459

460

461

462

463

464

465

466

467

468

469

470

471

472

473

474