TechWiki

In an earlier article we could already see how a TRÅDFRI module can be removed from an IKEA lamp and used for your own LED projects. The module itself is used in various IKEA devices, including the lamps and drivers, as well as:

• TRÅDFRI socket
• TRÅDFRI gateway
• TRÅDFRI repeater
• TRÅDFRI motion detector
• FYRTUR blind

The function of the pins is then accordingly. Here is an overview:

The module is controlled by an EFR32MG1PXXXF256 controller from Silicon Labs. He has a debug interface that is also available on the module. This is ARM's Serial Wire Debug (SWD) interface with 2 wires.

A debugger is required to be able to read or write to the FLASH. An inexpensive variant is again available from Ebay. You can find more information, among other things here.

The 4 wires of the debugger are to connect to the module as follows:

In addition, the module must be supplied with 3.3V. J-Link from SEGGER is available as software. Version V648b ran stable on my Mac.

Im Terminal geben wir dann folgendes ein (Pfad anpassen):

<pfad>/JLinkExe -If SWD -Speed 5000 -Device EFR32MG1PXXXF256

Es erscheint der J-Link> prompt. Zum Verbinden mit dem Cortex-M4 einfach connect eingeben und bei Erfolg sieht die Rückmeldung so aus:

J-Link>connect 
Device "EFR32MG1PXXXF256" selected.

Found SWD-DP with ID 0x2BA01477
Found Cortex-M4 r0p1, Little endian.
FPUnit: 6 code (BP) slots and 2 literal slots
CoreSight components:
ROMTbl 0 @ E00FF000
ROMTbl 0 [0]: FFF0F000, CID: B105E00D, PID: 000BB00C SCS
ROMTbl 0 [1]: FFF02000, CID: B105E00D, PID: 003BB002 DWT
ROMTbl 0 [2]: FFF03000, CID: B105E00D, PID: 002BB003 FPB
ROMTbl 0 [3]: FFF01000, CID: B105E00D, PID: 003BB001 ITM
ROMTbl 0 [4]: FFF41000, CID: B105900D, PID: 003BB923 TPIU-Lite
Cortex-M4 identified.

Der Cortex-M4 des TRÅDFRI Moduls verfügt über vier FLASH Bereiche, die wir betrachten müssen:

Zum Auslesen und Abspeichern geben wir die folgenden Befehle ein:

J-Link>savebin TRADFRI_main.bin 0x0 0x40000
Opening binary file for writing... [/Users/rolf/Projekte/TradFri/TRADFRI_main.bin]
Reading 262144 bytes from addr 0x00000000 into file...O.K.

J-Link>savebin TRADFRI_chip.bin 0xfe08000 0x400
J-Link>savebin TRADFRI_lock.bin 0xfe04000 0x800
J-Link>savebin TRADFRI_user.bin 0xfe00000 0x800

Mit dem Befehl J-Link>verifybin TRADFRI_main.bin 0x0 lässt sich das Ausgelesene nochmal verifizieren. Zum Glück waren bisher alle von mir ausgelesenen Module nicht lesegeschützt.
Haben wir alle vier Files können wir jetzt jedes beliebige Modul neu programmieren und so die gewünschte Funktion erhalten. In meinem Fall habe ich die TRÅDFRI Module aus dem Repeater genommen und in Rollo Module umgewandelt und hier verwendet.

Das Programmieren geht genauso einfach wie das Auslesen mit folgenden Befehlen:

J-Link>loadbin TRADFRI_blind_main_2_2_009.bin 0x0
Downloading file [TRADFRI_blind_main_2_2_009]...Comparing flash   [100%] Done.
Erasing flash     [100%] Done.
Programming flash [100%] Done.
Verifying flash   [100%] Done.
J-Link: Flash download: Flash programming performed for 1 range (188416 bytes)
J-Link: Flash download: Total time needed: 6.193s (Prepare: 0.112s, Compare: 0.298s, Erase: 2.700s, Program: 2.931s, Verify: 0.143s, Restore: 0.007s)
O.K.

J-Link>loadbin TRADFRI_blind_chip.bin 0xfe08000
J-Link>loadbin TRADFRI_blind_lock.bin 0xfe04000
J-Link>loadbin TRADFRI_blind_user.bin 0xfe00000

Das gleiche Verfahren lässt sich übrigens auch für andere TRÅDFRI Geräte anwenden, wo nicht dieses Modul eingesetzt wird. Der Schaltungsaufbau ist nämlich immer der gleiche. Dazu muss man auf der Platine nur die vier Anschlüsse finden. Diese sind immer auch als Pads für den Modultest rausgeführt und somit leicht erreichbar.
Für das Rollo Projekt habe ich dazu den Standard TRÅDFRI Taster (kabelloser Dimmer genannt) in einen Taster für das Rollo umgewandelt. Den gibt es ja leider nicht einzeln zu kaufen.

Wie man den Taster öffnet ist hier gut beschrieben. Die Anschlüsse zum Programmieren sind auf der Rückseite des PCBs beschriftet und die Verbindung zum Debugger ergibt sich daher wie folgt:

Alle TRÅDFRI Komponenten unterstützen Over-The-Air (OTA) Updates. Darum braucht man sich nicht zu kümmern da es im Hintergrund zum Beispiel durch das Gateway erfolgt. Wollen wir beim Umprogrammieren jedoch gleich die aktuelle Firmware flashen, dann können wir die Daten auch direkt vom IKEA OTA Server holen. Findige Entwickler haben dazu ein Python Script geschrieben. Mit Hilfe dieses Script werden alle auf dem Server vorhanden Files heruntergeladen. Das Beispiel für das Rollo sieht dann so aus 10037585-5.1-TRADFRI-connected-blind-2.2.009.ota.ota.signed

Es wird allerdings nur der MAIN Bereich des FLASH aktualisiert. Die Bereiche USER, LOCK und CHIP ändern sich nicht und sind somit auch nicht online. Will man also ein Modul in eine andere Funktionalität umprogrammieren, so muss man es zumindest einmal selber ausgelesen haben um an die Daten für USER, LOCK und CHIP zu kommen.

Die geladenen Daten sind in einem exotischen Format gekapselt mit der Abkürzung NGIS. Hier war auch wieder etwas Arbeit nötig um das Format zu entschlüsseln und die Binärdatei zu extrahieren. Eine tolle Unterstützung war dabei übrigens das Program Synalyze it! Pro. Das Graph File liegt im Downloadbereich bereit.

Zum Extrahieren habe ich ebenfalls ein Python Script geschrieben das auch im Downloadbereich liegt. Bei den bisherigen Tests war die extrahierte Version binäridentisch zur ausgelesenen.

• OTA NGIS Graph file (.dot)
• Python script to extract image (.py)

If you line my articles feel to donate a cappuccino or so…