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Espion I2C passif

Le boîtier principal (BP, carte SC944D) commande les trois boîtiers auxiliaires (BA) par un bus I2C interne à l'armoire :

Adresse BA Carte
0x11 pièces de vie SC940D
0x12 chambres SC942C
0x13 pièces d'eau SC941C

Quand une commande n'aboutit pas, la gateway ne peut pas dire pourquoi. Le BP acquitte l'action auprès de la gateway avant de l'envoyer au BA. Il l'abandonne ensuite sans prévenir si le BA ne répond pas.

L'espion I2C écoute ce bus sans jamais y émettre. Il distingue :

  • un BA absent : il ne répond pas à son adresse ;
  • une trame rejetée par le BA : CRC faux ;
  • une ligne SDA ou SCL bloquée ;
  • une commande abandonnée par le BP après plusieurs essais ;
  • une commande jamais émise.

C'est l'outil qui a permis de comprendre une panne survenue après un remplacement de BP. La gateway voyait le BP et ses actions étaient acquittées, mais seul le BA pièces de vie répondait encore.

Sources, schémas et décodeur : dépôt essensys-i2c-ba-sniffer.

Principe

Ouvrir le diagramme en plein écran.

Image fixe du diagramme

Schéma d'architecture. Dans le cadre « Armoire, 0 V TBTS jamais relié au PE » : le BP SC944D envoie une trame puis lit la réponse du BA sur le bus I2C 50 kHz, relié aux BA 0x11, 0x12 et 0x13. En bas à gauche, dans le cadre « Réseau local, relié au PE » : la gateway CM5 envoie les actions au BP en HTTP (/api/done part avant l'I2C) et produit les journaux du backend. Du bus part une liaison en lecture seule (SDA, SCL et 0 V) vers la sonde passive. Dans le cadre « Hôte sur batterie, même 0 V que l'armoire dès que la sonde est branchée, aucun lien vers le PE » : sonde, analyseur FX2 (USB), sigrok-cli d'acquisition, décodeur essensys-i2c-sniff, sigrok-cli décodeur I2C (oracle) et capture. Le rapport de corrélation rapproche la capture et les journaux, copiés par Wi-Fi.

  1. La sonde (3 fils : SDA, SCL, 0 V) relève les signaux du bus à travers des résistances et un tampon. Elle ne peut rien y injecter, mais elle relie le 0 V de l'hôte à celui de l'armoire : c'est pourquoi l'hôte doit rester sur batterie, sans aucun lien vers le PE.
  2. L'analyseur logique échantillonne SDA et SCL à 1 MHz au moins, soit 20 fois le débit du bus.
  3. sigrok décode le protocole I2C : adresses, octets, ACK et NACK. Le décodeur Python lit le même flux pour repérer les lignes bloquées.
  4. Le décodeur Essensys reconstitue chaque échange : code de trame, longueur, CRC-16, réponse du BA, lampes, volets et variateurs visés.
  5. La corrélation rapproche les actions vues dans les journaux de la gateway (Sending Actions, Action acknowledged) des trames réellement observées sur le bus.

Ce qu'il vous faut

Élément Remarque
Analyseur logique USB 8 voies à puce Cypress FX2 (CY7C68013A) Clone « 24 MHz 8CH » pris en charge par le pilote sigrok fx2lafw. La première voie (D0) est marquée CH0 ou CH1 selon le modèle
Raspberry Pi (3 ou plus récent) Raspberry Pi OS. Ou un portable, à condition qu'il soit sur batterie
Batterie USB Pour alimenter le Pi pendant la capture
Sonde passive à fabriquer Voir ci-dessous : moins de 10 € de composants
Câble avec boîtier WR-MPC3 2×2 (Micro-Fit 3.0) 3 contacts sertis seulement, côté BA

Sécurité

À lire avant tout branchement

  • Hors tension. Le coffret contient du 230 V. Le branchement et le débranchement de la sonde se font hors tension, par une personne habilitée (NF C 18-510).
  • Trois fils seulement : SDA, SCL, 0 V. La broche 4 du connecteur des BA porte le +15 V : la sonde n'a pas de contact à cette position. Ne la raccordez jamais.
  • Aucun pont de masse. Le 0 V de l'armoire n'est jamais relié au PE. L'analyseur et le Pi doivent rester isolés pendant la capture : Pi sur batterie, en Wi-Fi seulement, sans câble Ethernet ni chargeur secteur, ou isolateur USB d'au moins 2,5 kV. Un hôte relié à la terre créerait exactement le chemin de courant décrit dans le retour d'expérience foudre.
  • L'outil est strictement passif. Il n'émet rien sur le bus et ne pilote pas l'armoire. Les commandes d'essai sont envoyées par l'exploitant, depuis l'interface habituelle.

Fabriquer la sonde

La sonde tient sur une petite plaque à pastilles. Le tampon U1 (boîtier SC-70) et la protection D1 (SOT-23) se soudent sur des adaptateurs vers DIP et SIP.

Schéma KiCad de la sonde, de gauche à droite. Côté bus, J1 (BA J1/J2) : contact 2 SCL vers R2 (1 kΩ), contact 1 SDA vers R1 (1 kΩ), contact 3 au 0 V, contact 4 non raccordé. Après les résistances, R4 et R3 (1 MΩ) rappellent SCL et SDA au 0 V, D1 SP0502BAHT protège les deux lignes, puis U1A et U1B (74LVC2G17) recopient SCL et SDA vers J2. J2 : 1 +3,3 V, 2 SCL, 3 SDA, 4 0 V. U1 est alimenté en +3,3 V et découplé par C1 (100 nF).

Repère Valeur Rôle
J1 Boîtier WR-MPC3 2×2, contacts 1, 2, 3 Câble vers le connecteur J1 ou J2 du BA. Position 4 vide
R1, R2 1 kΩ Résistances série : limitent le courant en cas d'erreur
R3, R4 1 MΩ Rappel au 0 V quand la sonde est débranchée (5 µA sous 5 V)
D1 SP0502BAHT Protection contre les décharges électrostatiques, 5,5 V
U1 74LVC2G17 Tampon : accepte 5,5 V en entrée sous 3,3 V d'alimentation
C1 100 nF Découplage de U1
J2 Barrette 1×4 1 +3,3 V, 2 SCL vers D0, 3 SDA vers D1, 4 0 V

Le +3,3 V de U1 (J2-1) vient de la broche 1 du connecteur GPIO du Raspberry Pi, ou de l'analyseur s'il le fournit. Le 0 V (J2-4) va à la masse de l'analyseur et à la broche 9 (GND) du GPIO ; le câble USB relie aussi ces masses. La sonde ne prend ni pull-up ni alimentation sur le bus.

Plan d'implantation (vue de dessus, pas de 2,54 mm). Les points noirs sont des jonctions soudées. Les deux croisements sans point (0 V sur SDA, +3,3 V sur SCL) sont des fils isolés, sans contact.

Plan d'implantation Fritzing sur plaque à pastilles. À gauche, le boîtier J1 vu de face : contacts 1, 2 et 3, position 4 barrée en rouge (+15 V, contact vide). Le fil SCL (jaune) arrive sur R2, le fil SDA (bleu) sur R1, le 0 V (noir) sur un bus en anneau qui fait le tour de la plaque. R4 et R3 (1 MΩ) relient SCL et SDA au bus. D1 SP0502BAHT, sur adaptateur SIP3, est relié à SDA, SCL et au 0 V. U1 74LVC2G17, sur adaptateur DIP6, reçoit SCL (broche 1) et SDA (broche 3) et sort vers J2 (broches 6 et 4). Sa broche 5 reçoit le +3,3 V (rouge) de J2-1, découplé par C1. Une légende explique les couleurs, les jonctions et les croisements.

Montage d'ensemble.

Montage d'ensemble Fritzing. Dans le cadre « Armoire (TBTS) » : le BA en bout de chaîne avec le câble WR-MPC3 enfiché (contacts 1-2-3, position 4 barrée). Dans le cadre « Hôte de capture, il partage le 0 V de l'armoire dès que la sonde est branchée, isolé du PE » : la sonde, reliée à l'analyseur FX2 (SCL vers CH0, SDA vers CH1, 0 V vers GND), au GPIO du Raspberry Pi (+3,3 V sur la broche 1, 0 V sur la broche 9), le câble USB de l'analyseur vers le Pi, la batterie USB branchée sur la prise d'alimentation du Pi, et le port Ethernet barré « pas d'Ethernet ».

Contrôles avant la première utilisation :

  1. À l'ohmmètre, aucune continuité entre la position 4 du boîtier J1 et un fil de la sonde.
  2. Entre J1-1 et J1-3, puis entre J1-2 et J1-3 : environ 1 MΩ (R1 + R3, puis R2 + R4). Une valeur très faible signale un court-circuit à corriger.
  3. Sonde alimentée en 3,3 V et non raccordée : D0 et D1 au niveau bas (rappel par R3 et R4).

Les sources (KiCad, Fritzing, nomenclature) sont dans le dossier hardware/ du dépôt.

Installer le logiciel

Sur le Raspberry Pi :

sudo apt install sigrok-cli sigrok-firmware-fx2lafw python3-pip
pip install git+https://github.com/essensys-hub/essensys-i2c-ba-sniffer

Analyseur branché en USB, vérifiez qu'il est reconnu :

sigrok-cli --scan
essensys-i2c-sniff --version

Mode opératoire

  1. Préparer l'hôte. Pi sur batterie, Wi-Fi connecté, aucun câble Ethernet ni chargeur. Analyseur en USB sur le Pi. Sonde reliée à l'analyseur (J2-2 → D0, J2-3 → D1, J2-4 → GND) et au GPIO du Pi (J2-1 → broche 1, J2-4 → broche 9).
  2. Raccorder la sonde, armoire hors tension (personne habilitée). Brancher J1 de la sonde sur le connecteur libre du BA en bout de chaîne. Remettre sous tension.

  3. Lancer la capture, en gardant aussi le flux brut pour pouvoir le rejouer :

    essensys-i2c-sniff live --raw-out capture.bin

  4. Envoyer une commande d'essai vers chaque BA, une à la fois, depuis l'interface habituelle : une lampe des pièces de vie, une des chambres, une des pièces d'eau. Notez l'heure.

    Un seul essai par clic

    Le BP n'envoie un ordre à un BA que quand une valeur change. Il le répète une vingtaine de fois en cas d'échec, puis l'abandonne. Sur un BA déjà en défaut, chaque nouveau clic ne déclenche plus qu'une seule tentative. Cliquez une fois, puis lisez la capture.

  5. Arrêter la capture avec Ctrl+C. Pour la rejouer en NDJSON :

    essensys-i2c-sniff replay capture.bin --format ndjson > capture.ndjson

  6. Corréler avec la gateway. Exportez les journaux du backend depuis la gateway, en lecture seule, puis rapprochez-les de la capture :

    ssh <gateway> 'docker logs --since 30m essensys-backend' > backend.log
essensys-i2c-sniff correlate --capture capture.ndjson --backend-log backend.log

  7. Débrancher la sonde, armoire hors tension.

Lire une capture

Exemple sur le cas réel qui a motivé l'outil : le BA pièces de vie répond, les deux autres sont muets.

session replay:capture.bin — 1000000 Hz — essensys-i2c-sniff 0.1.0 (lecture seule)
       1.005 ms  0x11 pièces de vie — FORCAGE_SORTIES — lampe 0 → ON (commande observée) — trame reçue et validée CRC par le BA
     104.295 ms  0x12 chambres — NACK d'adresse — BA absent (n° 1)
     204.505 ms  0x13 pièces d'eau — NACK d'adresse — BA absent (n° 1)
Ce que vous voyez Diagnostic Action suivante
trame reçue et validée CRC par le BA Le BA a reçu l'ordre intact Si rien ne bouge : sortie, câblage du bornier, relais ou configuration (mode du variateur, temps du volet)
NACK d'adresse — BA absent Le BA ne répond pas à son adresse : non alimenté, processeur arrêté, étage I2C détruit, ou mauvais firmware (adresse différente) Voyant ÉTAT du BA, +15 V à son bornier, puis remise en service après surtension
rejet côté BA : écho CRC 0x0000 Le BA a reçu une trame corrompue et l'a rejetée Parasites ou niveaux dégradés sur le bus : mesurer à l'oscilloscope
SDA (ou SCL) bloquée au niveau bas Une carte maintient la ligne basse Isoler les BA un à un, hors tension
[répétition n] puis commande probablement abandonnée Le BP a épuisé ses essais Comme un BA absent
Aucune trame vers le BA après votre clic Le BP n'a rien envoyé : la valeur n'a pas changé, ou ses essais sont déjà épuisés Vérifier la commande côté gateway, puis cliquer sur une autre sortie

Exemples de défauts :

       1.005 ms  0x11 pièces de vie — FORCAGE_SORTIES — lampe 0 → ON (commande observée) — rejet côté BA : écho CRC 0x0000 : le BA a rejeté le CRC
               ⚠ CRC de requête invalide (attendu 0xA017, reçu 0xA0E8) : le BA rejettera la trame
       1.005 ms  0x13 pièces d'eau — NACK d'adresse — BA absent (n° 1)
     101.215 ms  0x13 pièces d'eau — NACK d'adresse — BA absent (n° 2) — [répétition 1]
     201.425 ms  0x13 pièces d'eau — NACK d'adresse — BA absent (n° 3) — [répétition 2]
    2201.425 ms  0x13 — ⚠ commande probablement abandonnée par le maître, jamais reçue par le BA (3 tentative(s))

Ce que l'outil ne prouve pas

Une trame « validée CRC » prouve que le BA a reçu l'ordre. Elle ne prouve pas que la lampe s'est allumée : le protocole ne renvoie jamais l'état physique des sorties. De même, « Action acknowledged » dans les journaux de la gateway veut seulement dire que le BP a reçu l'action.

Corrélation avec la gateway

décalage d'horloge retenu : +0.0 s (automatique)
2026-10-13 11:22:01  action …0001 → 0x11 : transmise au BA (trame validée CRC ; la commutation physique n'est pas prouvée)
2026-10-13 11:22:01  action …0002 → 0x12 : acquittée par le BP, non reçue par le BA (NACK d'adresse)
2026-10-13 11:22:01  action …0003 → 0x13 : acquittée par le BP, non reçue par le BA (NACK d'adresse)

L'outil déduit le BA visé des index de la table d'échange : scénario 605 à 622, configuration 494 à 589.

Le décalage d'horloge entre le Pi et la gateway est estimé automatiquement. Vous pouvez aussi le fixer avec --offset. L'outil ne se connecte jamais à la gateway : il lit le fichier exporté.

Limites

  • Pas de mesure électrique. Un analyseur logique ne voit ni les niveaux de tension, ni les temps de montée, ni les parasites brefs : il faut un oscilloscope.
  • Pas de surveillance permanente. C'est un outil d'intervention ponctuelle. La surveillance permanente du bus est le rôle du module ESP32 de la carte N2.
  • État inféré. L'option --state reconstruit l'état commandé depuis le début de la capture. Les sorties jamais commandées restent « inconnues ».
  • Ordre des bits de la trame ACTIONS : il reste à confirmer sur une capture réelle.

Références