Wiznet makers

Project Overview

Power-Meter-2 is not a full smart meter, metering IC design, or cloud energy platform. It is a local auxiliary monitor that reads the optical or pulse output behavior of an existing electricity meter. The firmware converts pulse timing into current power and pulse count into accumulated energy, then exposes the result through an embedded web page served by the MCU over Ethernet.

The repository contains firmware, schematic material, a README, and example images, but it does not include a packaged release. This makes it more suitable as a source-level reference design or prototype than as a ready-to-install product.

System Architecture and Operation Flow

Electricity meter LED pulse
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STM32F103 GPIO interrupt on PB7
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FreeRTOS queue
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Power counting task
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RTC backup registers
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JSON state generation
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W5500 TCP socket web server
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Browser-based local dashboard

The firmware initialization flow includes HAL setup, GPIO/SPI/IWDG initialization, JSON initialization, W5500 reset, DWT timing, RTC initialization, power-counting initialization, W5500 stack callback registration, and W5500/DHCP/DNS setup. After that, FreeRTOS tasks are created for LED blinking, network handling, power counting, web serving, RTC updates, and DHT11 handling.

Hardware Components

network_low.h defines the W5500 chip-select pin as PA4, interrupt pin as PA1, and reset pin as PB11. main.c configures PB7 as a rising-edge external interrupt with pulldown, matching the pulse input role.

Software Components

The web server maps index.html, zepto.min.js, and state.cgi to firmware-side resources. state.cgi is generated dynamically through generate_json_data1(), while static files are served from embedded arrays.

Data Flow

Pulse timestamp
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Pulse period calculation
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Current power calculation
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Total/day/month energy update
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JSON field generation
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HTTP response

The power-counting code defines a queue size of 16, an 80 ms pulse-length filter, and a power counter coefficient of 3200. The watt conversion is based on pulse period in milliseconds and a conversion coefficient derived from 3600 seconds and 1,000,000 millisecond/micro-unit scaling. Total, day, and month counters are derived from RTC backup register values.

The JSON generator creates fields including device time, current power, total energy, daily energy, monthly energy, previous-month energy, last pulse receive time, time from reset, total time, temperature, and humidity. The implementation uses a 1024-byte buffer with sprintf() and strcat().

WIZnet Product Role

network_low.c registers W5500 chip-select and SPI callback functions through reg_wizchip_cs_cbfunc() and reg_wizchip_spi_cbfunc(). It also initializes DHCP and DNS through WIZnet-related functions.

TOE Usage

The HTTP server opens TCP sockets with socket(sock_num, Sn_MR_TCP, port, 0x00), receives HTTP requests with recv(), and serves responses using WIZnet socket-level functions. This indicates use of the W5500 socket-based TCP/IP offload path rather than an MCU-side TCP/IP stack.

Hybrid Network Status

The confirmed network path is wired Ethernet through W5500. The repository does not show a combined wired/wireless network architecture.

Similar WIZnet / maker.wiznet.io References

Power-Meter-2 belongs to the broader WIZnet energy-monitoring area, but it differs from several existing WIZnet Maker examples by using electricity-meter LED pulse detection rather than Modbus, SML, JSY modules, or dedicated energy-metering ICs.

The main distinction is the measurement input method. Power-Meter-2 uses a simple pulse-counting approach from an existing meter, while many related WIZnet energy projects use protocol-based or metering-IC-based data acquisition.

Strengths

Limitations

The POST handler processes commands such as reset_day_cnt, and the confirmed code path does not show authentication around these counter-changing operations.

Application Value

Power-Meter-2 is useful as a compact reference for STM32F103 + W5500 systems that need local status monitoring over Ethernet. It also provides a practical example of pulse-based energy estimation, FreeRTOS event transfer, embedded web serving, and simple JSON state publishing.

Author Information

The repository owner is iliasam. The public GitHub profile identifies the author as a firmware developer and lists interests including MCU programming, SDR, optics, and LIDAR. The account contains multiple embedded and hardware-oriented repositories, including lidar, laser tape reverse engineering, STM32, SDR, and GPS-related projects.

STM32F103과 W5500으로 구현한 전력량계 LED 펄스 기반 전력 모니터

프로젝트 개요

Power-Meter-2는 전력량계를 대체하는 스마트미터가 아니며, 전력 계측 IC로 전압과 전류를 직접 측정하는 설계도 아닙니다. 기존 전력량계의 LED pulse를 입력으로 받아 pulse 간격으로 현재 전력을 계산하고, pulse count를 기반으로 누적 전력량을 산출하는 로컬 보조 모니터입니다.

저장소에는 Firmware, Schematic, README.md, picture.png, structure.png가 포함되어 있습니다. 다만 공개 릴리스 패키지는 없으므로 완성형 설치 제품보다는 소스 기반 참조 구현 또는 프로토타입 성격이 강합니다.

시스템 구조와 동작 흐름

전력량계 LED pulse
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STM32F103 PB7 GPIO interrupt
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FreeRTOS queue
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Power counting task
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RTC backup register
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JSON 상태 생성
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W5500 TCP socket web server
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브라우저 기반 로컬 대시보드

main.c의 초기화 흐름은 HAL 설정, GPIO/SPI/IWDG 초기화, JSON 초기화, W5500 reset, DWT timing, RTC 초기화, power-counting 초기화, W5500 stack callback 등록, W5500/DHCP/DNS 설정으로 구성됩니다. 이후 LED blinking, network handling, power counting, web serving, RTC update, DHT11 handling을 위한 FreeRTOS task가 생성됩니다.

하드웨어 구성

network_low.h는 W5500 chip-select를 PA4, interrupt pin을 PA1, reset pin을 PB11로 정의합니다. main.c는 PB7을 pulldown이 적용된 rising-edge external interrupt로 설정합니다.

소프트웨어 구성

웹 서버는 index.html, zepto.min.js, state.cgi를 펌웨어 내부 리소스로 매핑합니다. state.cgi는 generate_json_data1()을 통해 동적으로 생성되며, 정적 파일은 내장 배열에서 읽어 전송됩니다.

데이터 흐름

Pulse timestamp
    ↓
Pulse period calculation
    ↓
Current power calculation
    ↓
Total/day/month energy update
    ↓
JSON field generation
    ↓
HTTP response

power_counting.c는 queue 크기를 16으로 정의하고, 80 ms보다 짧은 pulse를 필터링하며, 전력량계 pulse coefficient를 3200으로 설정합니다. 현재 전력은 pulse period와 conversion coefficient를 이용해 계산되며, 전체/일간/월간 전력량은 RTC backup register 값을 기준으로 산출됩니다.

generate_json.c는 device time, current power, total energy, daily energy, monthly energy, previous-month energy, last pulse receive time, reset 이후 시간, total time, temperature, humidity를 JSON 필드로 생성합니다. 구현은 1024-byte buffer와 sprintf(), strcat()를 사용합니다.

WIZnet 제품 사용 여부와 시스템 내 역할

network_low.c는 reg_wizchip_cs_cbfunc()와 reg_wizchip_spi_cbfunc()로 W5500 chip-select 및 SPI callback을 등록합니다. 또한 DHCP와 DNS를 WIZnet 관련 함수로 초기화합니다.

TOE 사용 여부

HTTP server는 socket(sock_num, Sn_MR_TCP, port, 0x00)로 TCP socket을 열고, recv()로 HTTP 요청을 수신하며, WIZnet socket 계층을 통해 응답을 전송합니다. 이 구조는 MCU-side TCP/IP stack이 아니라 W5500의 socket 기반 TCP/IP offload 경로를 사용하는 구현으로 판단됩니다.

Hybrid Network 여부

확인된 네트워크 경로는 W5500 기반 유선 Ethernet입니다. 하나의 시스템 안에서 유선과 무선 네트워크를 함께 사용하는 구조는 확인되지 않습니다.

기존 WIZnet / maker.wiznet.io 유사 자료와의 차이

Power-Meter-2는 WIZnet 기반 에너지 모니터링 범주에 포함될 수 있지만, 입력 데이터 방식이 기존 자료들과 다릅니다. 이 프로젝트는 Modbus, SML, JSY module, 전력 계측 IC가 아니라 기존 전력량계의 LED pulse를 사용합니다.

주요 차이는 입력 데이터 방식입니다. Power-Meter-2는 기존 전력량계의 LED pulse를 기반으로 전력량을 추정하고, 관련 WIZnet Maker 자료 다수는 protocol 기반 또는 계측 IC 기반 데이터 수집 구조를 사용합니다.

장점

한계

POST handler는 reset_day_cnt 같은 명령을 처리하며, 확인된 코드 경로에서는 counter 변경 명령에 대한 인증 처리가 보이지 않습니다.

적용 가치

Power-Meter-2는 STM32F103 + W5500 조합에서 로컬 Ethernet 상태 모니터링을 구현하는 참조 사례로 활용할 수 있습니다. 또한 pulse 기반 전력량 추정, FreeRTOS ISR-to-task event transfer, embedded web serving, JSON 상태 제공 구조를 한 프로젝트 안에서 확인할 수 있습니다.

저자 정보

저장소 소유자는 iliasam입니다. 공개 GitHub 프로필에는 firmware developer로 표시되어 있으며, MCU programming, SDR, optics, LIDAR에 대한 관심이 명시되어 있습니다. 해당 계정에는 lidar, laser tape reverse engineering, STM32, SDR, GPS 관련 임베디드·하드웨어 중심 저장소가 다수 포함되어 있습니다.