Attenuator Controller

Das Projekt realisiert einen Controller für RF-Attenuators (HF-Dämpfungsglieder).

Es besteht aus einer Basisplatine und den optionalen Bendienelementen:

• Ein ESP32 CYD Touch-Display
• Ein 2.8" OLED Display
• Einen Drehgeber mit Druckschalter

Der Betrieb kann in folgenden Varianten erfolgen. Basisplatine und:

• Nur ESP Touch Display
• OLED Display und Drehgeber
• ESP Touch Display und oder/und OLED sowie oder/und Drehgeber

Firmware installieren (ohne Installation)

Für Endnutzer gibt es im Ordner install/ einen Offline-Flasher, der ohne PlatformIO oder Python auskommt — es wird nur ein mitgeliefertes Programm aufgerufen. Details siehe install/README.md.

• ESP32: Board per USB anstecken und flash-esp32.sh (Linux) bzw. flash-esp32.bat (Windows) ausführen. Der serielle Port wird automatisch erkannt; das eigenständige esptool ist bereits enthalten.
• Pico: BOOTSEL gedrückt halten, einstecken und firmware/firmware.uf2 auf das Laufwerk RPI-RP2 kopieren — ganz ohne Zusatzprogramm.

Hinweis: Die auslieferbaren Firmware-Dateien werden vom Entwickler einmalig per install/export.sh erzeugt (baut ESP32 + Pico und legt firmware-merged.bin sowie firmware.uf2 in install/firmware/ ab).

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Systemübersicht

ESP32 CYD (Touch-Display 320×240, WebGUI via WiFi, LVGL 8 UI) kommuniziert über UART (115200 Baud) mit dem Raspberry Pi Pico (Drehgeber, SSD1306 OLED). Beide steuern gemeinsam die Attenuator-Relais.

Der am häufigsten Abzutreffende Attenuatos ist die 135dB Variante.
Siehe dazu zur Verkabelung ATT_135db.md
Test der EinzelRelais mit dem Testmenü am Display und auf der Webseite.

ESP32 — Touch-Controller

LVGL-8-Steuerungsoberfläche auf ESP32 CYD (Cheap Yellow Display):

• 2.8" Touch-Display ILI9341 (320×240), Variante CYD2USB mit ST7789
• WLAN: AP-Modus und Client-Modus gleichzeitig
• WebGUI mit identischer Funktion wie das Touch-Display
• NVS-Persistenz (Wert, Presets, WiFi-Modus, Set-Modus)
• FreeRTOS Dual-Core: LVGL/UI auf Core 1, WebSocket/WiFi auf Core 0
• Kommunikation mit dem Pico über UART0

Pico — Relais-/Drehgeber-Controller

Raspberry Pi Pico als Attenuator-Controller:

• Drehgeber zur Auswahl und Aktivierung von Dämpfungswerten
• Optionales SSD1306 OLED-Display (I2C)
• Automatische Attenuator-Erkennung über ADC (Spannungsteiler an GP26 / ADC0)
• Bis zu 8 bistabile Relais (H-Brücke oder Einzel-Pin)
• Serielle Steuerung über UART vom ESP32

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Unterstützte Attenuatoren

Quelle: pico/src/Attenuator.cpp, pico/src/att_types.h und die jeweiligen att_*-Klassen.

Typ	Max. dB	Schritte	Relay-Modus	Status im Code
R&S 26.5 GHz	110 dB	10 dB	Static (Einzelpin)	implementiert (Att26GHz)
R&S RS-135 dB	135 dB	5 dB	Bridge (H-Brücke)	implementiert (Att135dB)
RS-141 dB	(variable Pads)	—	Bridge (H-Brücke)	implementiert (Att141dB)
Typ B	—	—	—	nicht implementiert (AttB → „NOT IMPLEMENTED")

Automatische Erkennung über ADC (GP26 / ADC0)

Maßgeblich ist der Code in pico/src/main.cpp (getAttenuator()):

Spannung (v)	Erkannter Attenuator
0.0 V ≤ v < 0.7 V	RS-141 dB
0.9 V ≤ v < 1.5 V	26.5 GHz
1.7 V ≤ v < 2.3 V	Typ B
2.4 V ≤ v ≤ 3.3 V	RS-135 dB
außerhalb aller Fenster	NOT IMPLEMENTED — kein Attenuator, kein GPIO wird gesetzt

Hinweis: Die alten READMEs und der Kommentar in pico/src/att_types.h nennen eine andere Zuordnung (0.0–0.8 V → 26.5 GHz usw.). Diese stimmt nicht mit dem aktuellen Code überein. Ungültige Spannungen (Lücken 0.7–0.9 / 1.5–1.7 / 2.3–2.4 V sowie alles außerhalb) liefern getAttenuator() = -1; create_attenuator() gibt dann nullptr zurück, es wird kein GPIO aktiviert und das Display zeigt „NOT IMPLEMENTED".

Widerstände für den Spannungsteiler

R10 nach 3,3 V, R11 nach GND (an Pico ADC):

 3,3V
  |
 R10
  |---- Pico ADC (GP26)
  |
 R11
  |
 GND

Attenuator	R10	R11
26.5 GHz	offen	offen
RS-141 dB	3k3	4k7
Typ B	4k7	3k3
RS-135 dB	0 Ohm	offen

ACHTUNG: Niemals zwei 0-Ohm-Widerstände einbauen — das kurzschließt den 3,3-V-Ausgang des Pico.

ACHTUNG: Vor dem Verbinden des Attenuators mit der Steuerplatine am Display prüfen, ob der gewünschte Attenuator angezeigt wird. Wird ATTENUATOR_26_5GHz eingestellt, aber ein Attenuator mit H-Brücken-Ansteuerung verwendet, kann es zur Zerstörung der Relais führen.

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Hardware

Pico — GPIO-Belegung

Pin	GPIO	Funktion
1	GP0	TX → ESP32 (Serial1)
2	GP1	RX ← ESP32 (Serial1)
4	GP2	Relais 1a
5	GP3	Relais 1b
6	GP4	I2C SDA (Display)
7	GP5	I2C SCL (Display)
9	GP6	Relais 2a
10	GP7	Relais 2b
11	GP8	Relais 3a
12	GP9	Relais 3b
14	GP10	Relais 4a
15	GP11	Relais 4b
16	GP12	Relais 5a
17	GP13	Relais 5b
19	GP14	Relais 6a
20	GP15	Relais 6b
21	GP16	Relais 7a
22	GP17	Relais 7a
24	GP18	Relais 8a
25	GP19	Encoder SW
26	GP20	Encoder DT (B)
27	GP21	Encoder CLK (A)
29	GP22	Relais 8b
31	GP26	ADC0 — Attenuator-Erkennung
32	GP27	Relais 9a
34	GP28	Relais 9b

Relais-Mapping RS-135 dB (bistabil, ON/OFF-Pin-Paare)

Quelle: pico/src/att_135db.h / .cpp.

Relais	ON-Pin	OFF-Pin	tatsächlicher Pad-Wert
U1 (40bB A)	GP3	GP2	40 dB
U2 (20dB A)	GP7	GP6	20 dB
U3 (5 dB)	GP9	GP8	5 dB
U4 (20dB B)	GP11	GP10	20 dB
U5 (10 dB)	GP13	GP12	10 dB
U6 (40dB B)	GP15	GP14	40 dB
U7 (RF)	GP17	GP16	RF ON/OFF

Relais-Mapping 26.5 GHz (Static, HIGH = aktiv)

Quelle: pico/src/att_26ghz.h.

Pad	GPIO	Pin
10 dB	GP10	14
20 dB	GP11	15
40 dB (A)	GP12	16
40 dB (B)	GP13	17

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WiFi-Konfiguration

WiFi-Credentials einstellen

Erstelle esp32/src/wifi_credentials.h mit deinen WLAN-Zugangsdaten (Vorlage: esp32/src/wifi_credentials.h.example):

Der AP ist unabhängig von der Datei stets erreichbar. Die Client-Anbindung ans Heimnetz kann man jederzeit zur Laufzeit über die WebGUII (WLAN-Suche → Verbinden) oder das Display setzen — die Werte landen im NVS. wifi_credentials.h ist nur praktisch, wenn man die Zugangsdaten schon beim Kompilieren fest hinterlegen will (z. B. damit sich das Gerät ohne manuelle Ersteinrichtung direkt verbindet).

#pragma once
#define WIFI_SSID     "DeinSSID"
#define WIFI_PASSWORD "DeinPasswort"

Diese Datei ist in .gitignore und wird nicht committet.

WiFi-Modi

Quelle: esp32/src/webserver.h (apply_wifi_mode()).

Es gibt genau zwei Modi; jeder von 0 verschiedene Wert wird intern auf 2 gesetzt. Die Einstellung wird im NVS (wmode) gespeichert.

• Modus 0 (Aus): WiFi vollständig deaktiviert (WIFI_OFF), Webserver und AP werden gestoppt, mDNS beendet.
• Modus 2 (AP + Client): Der Access Point ist immer aktiv. Ein Client (STA) wird zusätzlich nur gestartet, wenn gültige Client-Zugangsdaten vorliegen — andernfalls läuft das Gerät im AP-only-Betrieb.
  • AP-SSID: ESP32-ATT
  • AP-Passwort: 12345678 (Standardwert — bitte ändern)
  • AP-IP: 192.168.4.1
  • Client-Zugangsdaten stammen aus dem NVS (wifi_ssid / wifi_pass), vorbelegt aus esp32/src/wifi_credentials.h; zur Laufzeit über das Display-Menü (Menu → WLAN) bzw. die WLAN-Suche der WebGUI setzbar.
  • Die Client-Verbindung erfolgt nicht blockierend; nach Timeout (ca. 20 s) oder bei Fehler fällt das Gerät automatisch auf AP-only zurück.
  • mDNS (esp32-att.local) wird erst nach erfolgreicher Client-Verbindung aktiviert.

WebGUI

Nach dem Start erreichbar unter:

• AP-Modus: http://192.168.4.1
• Client-Modus: http://esp32-att.local (oder die angezeigte IP)

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Quick Start

ESP32 flashen

cd esp32
./upload.sh
# oder manuell:
~/.platformio/penv/bin/pio run -t upload
~/.platformio/penv/bin/pio device monitor
# CYD2USB-Variante (ST7789):
~/.platformio/penv/bin/pio run -e cyd2usb -t upload

Pico flashen

cd pico
./upload_main.sh
# oder manuell:
~/.platformio/penv/bin/pio run -t upload
~/.platformio/penv/bin/pio device monitor

Tipp: Falls pio: command not found erscheint, den vollen Pfad ~/.platformio/penv/bin/pio verwenden oder PlatformIO global installieren.

Voraussetzungen: PlatformIO (CLI oder VS-Code-Extension).

Tools einrichten

1. Repository holen

   git clone <REPO-URL>
   cd ESP32-ATT-C-LVGL8
   

2. PlatformIO installieren — eine der beiden Varianten:

   • VS Code + Extension (empfohlen): VS Code installieren, dann die Extension PlatformIO IDE hinzufügen. Build/Upload erfolgen über die PlatformIO-Toolbar.
   • CLI (Kommandozeile):

     python3 -m pip install --user platformio
     # oder das offizielle Installskript:
     # curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/platformio/platformio-core-installer/master/get-platformio.py | python3
     

     Danach steht pio unter ~/.platformio/penv/bin/pio zur Verfügung (ggf. in den PATH aufnehmen).

3. Toolchains & Bibliotheken — werden beim ersten pio run automatisch geladen (Platforms espressif32 und raspberrypi, Frameworks und alle lib_deps aus den jeweiligen platformio.ini). Eine manuelle Installation ist nicht nötig.

4. Serielle Rechte (Linux): Für Upload/Monitor den eigenen Benutzer zur Gruppe dialout hinzufügen und neu anmelden:

   sudo usermod -aG dialout $USER
   

5. WLAN-Zugangsdaten (optional): Nur nötig, wenn die Client-Zugangsdaten bereits beim Kompilieren fest hinterlegt werden sollen — siehe Abschnitt „WiFi-Credentials einstellen". Ohne diese Datei ist der Access Point trotzdem erreichbar; die Client-Anbindung lässt sich zur Laufzeit über WebGUI/Display setzen.

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Serielles Kommunikationsprotokoll (UART, 115200 Baud)

Alle Nachrichten sind ASCII-Zeilen, abgeschlossen mit \n.

Pico → ESP32

Startup-Info (einmalig nach Pico-Reset):

Befehl	Beschreibung
RELAYS:<n>	Anzahl der Relais
ATTNAME:<name>	Attenuator-Name
STEP:<n>	Schrittweite in dB
MAXDB:<n>	Maximalwert in dB
RELMODE:<n>	Relay-Modus: 0=Bridge, 1=Static
RFSWITCH:<n>	RF-Schalter vorhanden: 0/1
PICOVER:<ver>	Pico-Firmware-Version

Laufzeit:

Befehl	Beschreibung
<n>dB	Aktueller Dämpfungswert (Display-Sync)
SEL<n>	Ausgewählte Stelle: 0=Hunderter, 1=Zehner, 2=Einer
SETMODE:<n>	Set-Modus: 0=Direct, 1=Time, 2=Button
RF:<n>	RF-Schalter-Zustand: 0/1
TESTSTATE:<i>,<s>	Test: Relais-Index i, Zustand s (0/1)
SETOK	Pico hat im Set-Button-Modus angewendet

ESP32 → Pico

Befehl	Beschreibung
<n>dB	Dämpfung Display-Sync (kein Schalten)
SET:<n>dB	Dämpfung sofort schalten (Relais)
TIMED:<n>dB	Zeitgesteuert schalten
SEL<n>	Aktive Stelle ändern
SETMODE:<n>	Set-Modus umschalten
RF:<n>	RF-Schalter setzen: 0/1
TEST:START	Relay-Test starten
TEST:SEL:<i>	Test-Relais i auswählen
TEST:ACTION	Test: Puls/Toggle am gewählten Relais
TEST:END	Test beenden

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Implementierungsdetails ESP32

Core	Aufgaben
Core 0	WiFi-Stack, AsyncTCP, ESPAsyncWebServer, WebSocket-Callbacks
Core 1	setup() / loop(), LVGL lv_timer_handler(), UART-Empfang

Kommunikation zwischen den Cores über FreeRTOS-Queue (xQueueSend / xQueueReceive).

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Projektstruktur

ESP32-ATT-C-LVGL8/
├── shared/
│   └── version.h               # Versionsnummern ESP32 + Pico (0.51)
├── esp32/
│   ├── platformio.ini          # PlatformIO + TFT_eSPI Build-Flags
│   ├── lv_conf.h               # LVGL-8-Konfiguration
│   └── src/
│       ├── main.cpp            # LVGL UI, UART-Kommunikation
│       ├── webserver.h         # AsyncWebServer, WebSocket, HTML
│       ├── wifi_credentials.h  # WLAN-Zugangsdaten (nicht im Repo)
│       └── lv_font_digits_72.c # Custom 72 px Ziffern-Font
├── pico/
│   └── src/
│       ├── main.cpp            # Hauptprogramm, UART, Encoder, ADC-Erkennung
│       ├── Attenuator.h/.cpp   # Abstrakte Basisklasse + Factory
│       ├── att_26ghz.h/.cpp    # R&S 26.5 GHz (Static, 110 dB / 10 dB)
│       ├── att_135db.h/.cpp    # R&S 135 dB (Bridge, 135 dB / 5 dB)
│       ├── att_141db.h/.cpp    # RS-141 dB (Bridge)
│       ├── att_b.h/.cpp        # Typ B (nicht implementiert)
│       ├── att_types.h         # Typ-Konstanten + ADC-Grenzwerte (Kommentar veraltet)
│       ├── test.h/.cpp         # Relay-Testmodus
│       ├── SSD1306.h/.cpp      # OLED-Display-Treiber
│       ├── big_digits.h        # Große Ziffern für OLED
│       ├── font.h              # OLED-Font
│       └── toggle_gpio10_13.cpp # Standalone-GPIO-Testhilfe
├── Schaltung/                  # KiCad Schaltplan + PCB
├── install/                    # Offline-Flasher (esptool + Skripte, ohne Installation)
└── docs/                       # Zusätzliche Dokumentation

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Lizenz

MIT — siehe LICENSE.

Ausnahme: Der Ordner esp32/docu/esp32-display/ enthält Hersteller-Dokumentation (Sunton) und ist nicht von der MIT-Lizenz abgedeckt.

Build by OE5RNL & OE5NVL & Chatgpt & Claude

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Insbesondere kann eine falsche Attenuator-Erkennung oder fehlerhafte Verdrahtung zur Zerstörung der Relais oder des angeschlossenen Dämpfungsglieds führen (siehe Warnhinweise im Abschnitt „Widerstände für den Spannungsteiler"). Vor dem Anschluss stets prüfen, ob der korrekte Attenuator angezeigt wird.

Basiert auf

ESP32-Cheap-Yellow-Display — LVGL8-Beispiel.