Modbus Interface

Übersicht

Dieses Dokument beschreibt die Modbus-TCP/IP-Schnittstelle zur Steuerung der LED-Streifen und SMC-Taster von SEHx01/SEH11-Geräten. Die Modbus-Schnittstelle arbeitet parallel zur bestehenden MQTT-Steuerung. Beide Schnittstellen können gleichzeitig verwendet werden.

Physikalische Schnittstelle

Parameter	Wert
Protokoll	Modbus
Schnittstelle	TCP/IP
Geräte-ID	1 (konfigurierbar)

Register-Übersicht

Holding Registers (Function 03/06/16)

Der Controller unterstützt 5 LED-Streifen (LED_STRIP_1 bis LED_STRIP_5). Jeder Streifen kann mehrere Segmente enthalten. Pro Streifen sind bis zu 8 Segmente konfigurierbar. Jedes Segment unterstützt bis zu 3 Farben.

Globale Register

Register	Beschreibung	Datentyp	Bereich	R/W
0	Modbus Device ID	UINT16	1-247	R/W
2	Apply/Trigger	UINT16	0/1	W
3	Reserved	-	-	-
4	Reserved	-	-	-

Apply/Trigger (Register 2): Nachdem alle gewünschten Streifen-/Segment-Register beschrieben wurden, muss Register 2 auf 1 gesetzt werden, um die Änderungen zu übernehmen. Das Register wird nach der Anwendung der Änderungen automatisch wieder auf 0 zurückgesetzt.

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Streifen-Register

Jeder Streifen belegt einen Block von 100 Registern. Die Basisadresse für Streifen N (N = 1..5) berechnet sich wie folgt:

Basisadresse = 100 * N

Offset	Beschreibung	Datentyp	Bereich	R/W
0	Active	UINT16	0/1	R/W
1	Segment Count	UINT16	0-8	R/W
2-9	Reserved	-	-	-

Segment-Register

Innerhalb eines Streifen-Blocks belegt jedes Segment 11 Register. Die Basisadresse für Segment M (M = 0..7) innerhalb von Streifen N lautet:

Segment-Basisadresse = (100 _ N) + 10 + (M _ 11)

Offset	Beschreibung	Datentyp	Bereich	R/W
0	StartLED	UINT16	0-311	R/W
1	StopLED	UINT16	0-311	R/W
2	Effect	UINT16	siehe Effekte	R/W
3	Speed	UINT16	1-246	R/W
4	Color 1 - Red	UINT16	0-255	R/W
5	Color 1 - Green	UINT16	0-255	R/W
6	Color 1 - Blue	UINT16	0-255	R/W
7	Color 2 - Red	UINT16	0-255	R/W
8	Color 2 - Green	UINT16	0-255	R/W
9	Color 2 - Blue	UINT16	0-255	R/W
10	Color 3 - Red	UINT16	0-255	R/W
11	Color 3 - Green	UINT16	0-255	R/W
12	Color 3 - Blue	UINT16	0-255	R/W

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SMC-Taster-Steuerung (Holding Registers)

Zusätzlich zu den LED-Streifen können auch die angeschlossenen SMC-Taster über Modbus gesteuert werden. Dies entspricht der bestehenden MQTT-Steuerung (Topic /Set/Data/Smc). Beide Wege erzeugen intern denselben SMC-Befehl und können parallel verwendet werden.

Der SMC-Block belegt einen eigenen Registerbereich ab Basisadresse 1000 und besitzt einen eigenen Apply-Trigger, unabhängig vom LED-Apply (Register 2).

Register	Beschreibung	Datentyp	Bereich	R/W
1000	SMC Address	UINT16	siehe unten	R/W
1001	SMC CommandType	UINT16	0-2 (siehe unten)	R/W
1002	SMC Offset	UINT16	0-5 (siehe unten)	R/W
1003	Button Mode	UINT16	0-2	R/W
1004	Quantity	UINT16	0-65535	R/W
1005	Color	UINT16	0-7	R/W
1006	Ring Effect	UINT16	siehe Ring-Effekt	R/W
1007	Text char 0	UINT16	0-255 (ASCII)	R/W
1008	Text char 1	UINT16	0-255 (ASCII)	R/W
1009	Text char 2	UINT16	0-255 (ASCII)	R/W
1010	Text char 3	UINT16	0-255 (ASCII)	R/W
1011	Special Command	UINT16	siehe Spezialbefehl	R/W
1012	Button Rotation	UINT16	0-1	R/W
1013	Assign Address	UINT16	siehe unten	R/W
1014-1019	Reserved	-	-	-
1020	SMC Apply/Trigger	UINT16	0/1	W
1100-1228	Hub Polling Channels	UINT16	siehe unten	R/W

Analog zum MQTT-Protokoll werden CommandType (Register 1001) und Offset (Register 1002) als zwei getrennte Felder geführt. Gemeinsam legen sie fest, welche Payload-Register beim Apply ausgewertet werden. Die Hub Polling Channels belegen einen eigenen Block (Register 1100-1228), der weiter unten beschrieben wird.

SMC Address (Register 1000): Zieladresse des Befehls.

Wert	Bedeutung
0	HUB (SEH selbst)
0xFFFF	ALL_SENSORS (Broadcast an alle Taster)
andere	Spezifische Taster-Adresse (Geräteadresse)

SMC CommandType (Register 1001): Spiegelt das Feld CommandType des MQTT-Protokolls.

Wert	CommandType
0	- (inaktiv, nichts gesendet)
1	SET_PARAMETER
2	SET_STATUS

Das SMC-Protokoll definiert zusätzlich GET_STATUS, SET_UPDATE, GET_INTERNAL_STATUS und SET_INTERNAL_STATUS. Diese sind noch nicht abgebildet und können später ergänzt werden.

SMC Offset (Register 1002): Spiegelt das Feld Offset des MQTT-Protokolls.

Wert	Offset
0	(keine / leer)
1	PRE_BUTTON_MODE
2	POST_BUTTON_MODE
3	BUTTON_ROTATE
4	SPECIAL_COMMANDS
5	ADDRESS_TO_BE_ASSIGNED

Gültige Kombinationen: Beim Apply bestimmen CommandType und Offset gemeinsam, welche Payload-Register ausgewertet werden.

CommandType	Offset	Adresse	Payload-Register
SET_PARAMETER	PRE_BUTTON_MODE	beliebig	Button Mode, Quantity, Color, Ring Effect, Text (1003-1010)
SET_PARAMETER	POST_BUTTON_MODE	beliebig	Button Mode, Quantity, Color, Ring Effect, Text (1003-1010)
SET_PARAMETER	BUTTON_ROTATE	beliebig	Button Rotation (1012)
SET_PARAMETER	(keine)	HUB (0)	Hub Polling Channels (1100-1228)
SET_STATUS	SPECIAL_COMMANDS	beliebig	Special Command (1011)
SET_STATUS	ADDRESS_TO_BE_ASSIGNED	beliebig	Assign Address (1013)

Button Mode (Register 1003):

Wert	Bedeutung
0	DISABLED
1	ENABLED
2	LONGPRESS_ENABLED

Color (Register 1005):

Wert	Bedeutung	Wert	Bedeutung
0	COLOFF	4	COLYELLOW
1	COLRED	5	COLMAGENTA
2	COLGREEN	6	COLCYAN
3	COLBLUE	7	COLWHITE

Ring Effect (Register 1006):

Wert	Bedeutung	Wert	Bedeutung
0	SOLID_RING	94	ANIMATED_ARROW_UP
1	FLASH_RING	95	ANIMATED_ARROW_DOWN
2	CONFIRM	96	ANIMATED_ARROW_LEFT
84	POINT_ANIMATED_CLOCK	97	ANIMATED_ARROW_RIGHT
85	CIRCLE_ANIMATED_CLOCK	102	SOLID_ARROW_UP_LEFT
86	SOLID_ARROW_UP	103	SOLID_ARROW_UP_RIGHT
87	SOLID_ARROW_DOWN	104	SOLID_ARROW_DOWN_LEFT
88	SOLID_ARROW_LEFT	105	SOLID_ARROW_DOWN_RIGHT
89	SOLID_ARROW_RIGHT	106	FLASH_ARROW_UP_LEFT
90	FLASH_ARROW_UP	107	FLASH_ARROW_UP_RIGHT
91	FLASH_ARROW_DOWN	108	FLASH_ARROW_DOWN_LEFT
92	FLASH_ARROW_LEFT	109	FLASH_ARROW_DOWN_RIGHT
93	FLASH_ARROW_RIGHT

Special Command (Register 1011): Nur wirksam, wenn CommandType = SET_STATUS und Offset = SPECIAL_COMMANDS.

Wert	Bedeutung
0	PRE_PRESSED_STATE
1	POST_PRESSED_STATE
2	REBOOT
4	SHOW_CURRENT_ADDRESS
5	SELF_TRIGGER
6	LONG_PRESSED_STATE

Text (Register 1007-1010): Bis zu 4 ASCII-Zeichen für die Taster-Anzeige, ein Zeichen pro Register (Register 1007 = erstes Zeichen). Das Zeichen wird im Low-Byte gespeichert; das High-Byte wird ignoriert. Unbenutzte Zeichen (Wert 0) werden intern mit @ aufgefüllt. Nur relevant für Ring-Effekte mit Textanzeige.

Button Rotation (Register 1012): Nur wirksam, wenn CommandType = SET_PARAMETER und Offset = BUTTON_ROTATE. Legt die Ausrichtung von Anzeige/Taster fest.

Wert	Bedeutung
0	BUTTON_ROTATION_NORMAL
1	BUTTON_ROTATION_UPSIDEDOWN

Assign Address (Register 1013): Nur wirksam, wenn CommandType = SET_STATUS und Offset = ADDRESS_TO_BE_ASSIGNED. Weist dem/den adressierten Taster(n) eine Geräteadresse zu.

Wert	Bedeutung
0	NEXT (automatische Zuweisung der nächsten freien Adresse)
andere	Explizite zuzuweisende Geräteadresse

Hub Polling Channels (Register 1100-1228): Nur wirksam, wenn CommandType = SET_PARAMETER, Offset = (keine) und Address = HUB (0). Legt fest, welche Taster-Adressen der HUB (SEH) aktiv abfragt. Es werden bis zu 128 Adressen unterstützt.

Register	Beschreibung	Datentyp	Bereich
1100	Polling Channel Count	UINT16	0-128
1101	Polling Channel 0	UINT16	Taster-Adresse
1102	Polling Channel 1	UINT16	Taster-Adresse
...	...	...	...
1228	Polling Channel 127	UINT16	Taster-Adresse

Polling-Kanal K befindet sich in Register 1101 + K (K = 0..127). Register 1100 enthält die Anzahl der gültigen Kanäle. Da eine einzelne Modbus-Anfrage auf ~123 Register begrenzt ist, muss eine lange Kanalliste in mehreren Function-16-Anfragen geschrieben werden, bevor der Apply-Trigger (Register 1020) gesetzt wird.

Die maximale Anzahl tatsächlich nutzbarer Polling-Adressen ist produktabhängig und kann geringer sein als die hier reservierten 128 Register.

SMC Apply/Trigger (Register 1020): Nachdem die SMC-Register beschrieben wurden, muss Register 1020 auf 1 gesetzt werden, um den Befehl an die Taster zu senden. Das Register wird automatisch auf 0 zurückgesetzt. Der SMC-Apply ist unabhängig vom LED-Apply (Register 2).

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Input Registers (Function 04) – Status/Nur-Lese

Register	Beschreibung	Datentyp	Bereich
0	Firmware Version Major	UINT16	0-255
1	Firmware Version Minor	UINT16	0-255
2	Firmware Version Patch	UINT16	0-255
3	Number of Configured Strips	UINT16	0-5
4	Strip 1 - Length (LEDs)	UINT16	0-312
5	Strip 2 - Length (LEDs)	UINT16	0-312
6	Strip 3 - Length (LEDs)	UINT16	0-312
7	Strip 4 - Length (LEDs)	UINT16	0-312
8	Strip 5 - Length (LEDs)	UINT16	0-312
9	Power Supply Limit (W×10)	UINT16	0-65535
10	Total Active LEDs	UINT16	0-65535
11	Error Code	UINT16	0-4

Fehlercodes:

Code	Bedeutung
0	Kein Fehler
1	Kein Netzwerk
2	Keine MQTT-Verbindung
3	Keine Konfiguration
4	Normaler Betrieb

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SMC-Taster-Status (Input Registers)

Die Zustände der angeschlossenen SMC-Taster können über Input-Register zurückgelesen werden. Dies entspricht der über MQTT auf /Pub/Data/Smc publizierten Taster-Rückmeldung. Der SMC-Statusbereich beginnt bei Input-Register-Adresse 100.

Da Modbus keinen serverseitig initiierten Push kennt, müssen Statusänderungen durch Polling erkannt werden (siehe auch den Abschnitt Hinweise). Um nicht zyklisch den gesamten Statusblock lesen zu müssen, steht der SMC Event Counter zur Verfügung.

SMC Event Counter

Register	Beschreibung	Datentyp	Bereich
100	SMC Event Counter	UINT16	0-65535

Der Zähler wird bei jeder SMC-Taster-Statusänderung erhöht und läuft bei 65535 über. Ein Client kann dieses einzelne Register kostengünstig abfragen und die Taster-Statusblöcke nur dann erneut lesen, wenn sich der Wert geändert hat. Die Register 101-109 sind reserviert.

Taster-Status-Register

Die Anzahl der abgebildeten Taster entspricht MAX_SMC_COUNT. Dieser Wert hängt vom Build-Target ab (z. B. 5 bei Standardvarianten, bis zu 128 bei bestimmten Geräten). Jeder Taster belegt einen Block von 4 Registern. Die Basisadresse für Taster K (K = 0 .. MAX_SMC_COUNT-1) berechnet sich wie folgt:

Taster-Basisadresse = 110 + (K * 4)

Offset	Beschreibung	Datentyp	Bereich
0	Button Address	UINT16	0-65535
1	Press Count	UINT16	0-65535
2	Press State	UINT16	siehe unten
3	Reserved	-	-

Eine Button Address von 0 kennzeichnet einen unbenutzten/leeren Slot.

Press State (Offset 2):

Wert	Bedeutung
0	PRE_PRESSED_STATE
1	POST_PRESSED_STATE
3	LONGPRESS_STATE

Taster	Adresse	Press Count	Press State
0	110	111	112
1	114	115	116
2	118	119	120
...	...	...	...
K	110 + K×4	111 + K×4	112 + K×4

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Verfügbare LED-Effekte

Effekt-ID	Name	Beschreibung
1	Static	Alle LEDs leuchten in konstanter Farbe
2	Blink	Ein-/Aus-Blinken
3	Flash	Kurze, helle Blitze
4	Leading Lines	Vorwärts laufende Linien
5	Leading Lines Reverse	Rückwärts laufende Linien
6	Multipicker	Durchlaufen mehrerer Farben
7	Pick	Animation von der Mitte nach außen
8	Place	Animation von außen zur Mitte
200	Knight Rider	Hin- und herlaufende Balkenanimation

Register-Zuordnung – Beispiel

Streifen 1, Segment 0 aktivieren (green, static)

Folgende Register müssen beschrieben werden (Function 16 - Write Multiple Registers):

Register	Wert	Beschreibung
100	1	Strip 1 Active = true
101	1	Strip 1 Segment Count = 1
110	0	Segment 0: StartLED = 0
111	20	Segment 0: StopLED = 20
112	1	Segment 0: Effect = Static
113	200	Segment 0: Speed = 200
114	0	Segment 0: Color1 R = 0
115	150	Segment 0: Color1 G = 150
116	0	Segment 0: Color1 B = 0
117	0	Segment 0: Color2 R = 0
118	0	Segment 0: Color2 G = 0
119	0	Segment 0: Color2 B = 0
120	0	Segment 0: Color3 R = 0
121	0	Segment 0: Color3 G = 0
122	0	Segment 0: Color3 B = 0
2	1	Apply/Trigger

Dies entspricht der folgenden MQTT-Nachricht:

{
  "LED_STRIP_1": {
    "Active": true,
    "Segments": [
      {
        "StartLED": 0,
        "StopLED": 20,
        "Effect": 1,
        "Speed": 200,
        "Colors": [{ "R": 0, "G": 150, "B": 0 }]
      }
    ]
  }
}

SMC-Taster: PRE_BUTTON_MODE setzen (alle Taster, green, blinkender Ring)

Folgende Register müssen beschrieben werden (Function 16 - Write Multiple Registers):

Register	Wert	Beschreibung
1000	0xFFFF	Address = ALL_SENSORS (Broadcast)
1001	1	CommandType = SET_PARAMETER
1002	1	Offset = PRE_BUTTON_MODE
1003	1	Button Mode = ENABLED
1004	5	Quantity = 5
1005	2	Color = COLGREEN
1006	1	Ring Effect = FLASH_RING
1020	1	SMC Apply/Trigger

Dies entspricht der folgenden MQTT-Nachricht:

{
  "Address": "ALL_SENSORS",
  "CommandType": "SET_PARAMETER",
  "Offset": "PRE_BUTTON_MODE",
  "Payload": "ENABLED/5/COLGREEN/FLASH_RING/@@@@"
}

SMC-Taster: Spezialbefehl auslösen (PRE_PRESSED_STATE, alle Taster)

Register	Wert	Beschreibung
1000	0xFFFF	Address = ALL_SENSORS (Broadcast)
1001	2	CommandType = SET_STATUS
1002	4	Offset = SPECIAL_COMMANDS
1011	0	Special Command = PRE_PRESSED_STATE
1020	1	SMC Apply/Trigger

Dies entspricht der folgenden MQTT-Nachricht:

{
  "Address": "ALL_SENSORS",
  "CommandType": "SET_STATUS",
  "Offset": "SPECIAL_COMMANDS",
  "Payload": "PRE_PRESSED_STATE"
}

SMC-Taster: Taster-Rotation setzen (alle Taster, kopfüber)

Register	Wert	Beschreibung
1000	0xFFFF	Address = ALL_SENSORS (Broadcast)
1001	1	CommandType = SET_PARAMETER
1002	3	Offset = BUTTON_ROTATE
1012	1	Button Rotation = BUTTON_ROTATION_UPSIDEDOWN
1020	1	SMC Apply/Trigger

Dies entspricht der folgenden MQTT-Nachricht:

{
  "Address": "ALL_SENSORS",
  "CommandType": "SET_PARAMETER",
  "Offset": "BUTTON_ROTATE",
  "Payload": "BUTTON_ROTATION_UPSIDEDOWN"
}

SMC-Taster: Adresse zuweisen (alle Taster, Adresse 0x1000)

Register	Wert	Beschreibung
1000	0xFFFF	Address = ALL_SENSORS (Broadcast)
1001	2	CommandType = SET_STATUS
1002	5	Offset = ADDRESS_TO_BE_ASSIGNED
1013	0x1000	Assign Address = 0x1000
1020	1	SMC Apply/Trigger

Dies entspricht der folgenden MQTT-Nachricht:

{
  "Address": "ALL_SENSORS",
  "CommandType": "SET_STATUS",
  "Offset": "ADDRESS_TO_BE_ASSIGNED",
  "Payload": "1000"
}

Setzen Sie Register 1013 auf 0, um automatisch die nächste freie Adresse zuzuweisen (MQTT-Payload "NEXT").

SMC-HUB: Polling-Kanäle konfigurieren (Taster 0x1000-0x1003 abfragen)

Register	Wert	Beschreibung
1000	0	Address = HUB
1001	1	CommandType = SET_PARAMETER
1002	0	Offset = (keine)
1100	4	Polling Channel Count = 4
1101	0x1000	Polling channel 0
1102	0x1001	Polling channel 1
1103	0x1002	Polling channel 2
1104	0x1003	Polling channel 3
1020	1	SMC Apply/Trigger

Dies entspricht der folgenden MQTT-Nachricht:

{
  "Address": "HUB",
  "CommandType": "SET_PARAMETER",
  "Offset": "",
  "Payload": "1000/1001/1002/1003"
}

Adressberechnung – Kurzreferenz

Strip N Base Address:    100 * N          (N = 1..5)
Strip N Active:          100 * N + 0
Strip N Segment Count:   100 * N + 1
Segment M Base Address:  100 * N + 10 + (M * 11)   (M = 0..7)

SMC block (holding):     selector 1000-1002, payload 1003-1013, Apply = 1020
SMC hub polling (holding): count 1100, channel K = 1101 + K   (K = 0..127)
SMC event counter (input): 100
SMC status (input):      button K base = 110 + (K * 4)   (K = 0 .. MAX_SMC_COUNT-1)

Streifen	Active	Seg.-Anzahl	Seg 0	Seg 1	Seg 2	Seg 3
1	100	101	110	121	132	143
2	200	201	210	221	232	243
3	300	301	310	321	332	343
4	400	401	410	421	432	443
5	500	501	510	521	532	543

Hinweise

• Paralleler MQTT-/Modbus-Betrieb: Beide Schnittstellen schreiben auf dieselben LED-Streifen. Der zuletzt empfangene Befehl (ob MQTT oder Modbus) bestimmt den aktuellen Zustand.
• Leistungsgrenze: Die Leistungsgrenze gilt global. Segmente, die die Leistungsgrenze überschreiten würden, werden nicht aktiviert (identisches Verhalten wie bei MQTT).
• StopLED >= StartLED: Ist StopLED < StartLED, wird StopLED automatisch auf StartLED gesetzt.
• Farben: Die Summe aus R+G+B pro Farbe ist auf maximal 180 begrenzt (Strombegrenzung pro LED).
• Ungenutzte Farben: Setzen Sie ungenutzte Farbregister (Color 2, Color 3) auf 0/0/0.
• Apply-Register: Änderungen an Streifen-/Segment-Registern werden erst wirksam, wenn 1 in Register 2 (Apply) geschrieben wird. Dies ermöglicht eine atomare Konfiguration mehrerer Streifen/Segmente.
• SMC-Steuerung: Der SMC-Block (ab Register 1000) besitzt einen eigenen Apply-Trigger (Register 1020), unabhängig vom LED-Apply (Register 2). LED- und SMC-Befehle können somit getrennt ausgelöst werden.
• SMC parallel zu MQTT: Modbus- und MQTT-SMC-Befehle erzeugen intern denselben SMC-Befehl und werden in dieselbe Sendewarteschlange eingereiht. Der zuletzt empfangene Befehl bestimmt den Taster-Zustand.
• SMC-Adressierung: 0xFFFF adressiert alle Taster (Broadcast), 0 den HUB (SEH selbst), jeder andere Wert einen bestimmten Taster.
• SMC-Status: Die Input-Register für den Taster-Status (ab Adresse 110) spiegeln die zuletzt empfangene Taster-Rückmeldung wider. Eine Button Address von 0 kennzeichnet einen unbenutzten Slot.
• Benachrichtigung bei Statusänderung: Modbus verfügt über keinen serverseitig initiierten Push; der Server beantwortet nur Anfragen. Statusänderungen werden durch Polling des SMC Event Counter (Register 100) erkannt; die Taster-Statusblöcke werden bei einer Änderung erneut gelesen. Für echte Push-Benachrichtigungen nutzen Sie den parallel laufenden MQTT-Kanal (/Pub/Data/Smc).