feat: added sensor pairing to gateway

README.md

@@ -4,17 +4,19 @@
 
 1. Wireless sensor firmware for ATMega168/328 microcontrollers with BME280 temperature, pressure, and humidity sensor.
 2. Power consumption in sleep mode approximately 5 uA using Power-down mode.
-3. Transmits device identifier, battery voltage, and all three BME280 sensor readings on each measurement cycle.
+3. Automatic over-the-air pairing: the sensor requests a device id from the gateway and stores it in EEPROM.
-4. Battery measurement through internal ADC with 1.1 V bandgap reference.
+4. Transmits device identifier, battery voltage, and all three BME280 sensor readings (×10 scaling) on each measurement cycle.
-5. Wake-up from Power-down mode by watchdog timer interrupt with configurable interval.
+5. Battery measurement through internal ADC with 1.1 V bandgap reference.
-6. Supports ATMega168, ATMega168P, ATMega168PB, ATMega328, ATMega328P, and ATMega328PB.
+6. Wake-up from Power-down mode by watchdog timer interrupt with configurable interval.
-7. Hardware TWI (I2C) for BME280 communication on PORTC pins PC4 (SDA) and PC5 (SCL).
+7. Supports ATMega168, ATMega168P, ATMega168PB, ATMega328, ATMega328P, and ATMega328PB.
+8. Hardware TWI (I2C) for BME280 communication on PORTC pins PC4 (SDA) and PC5 (SCL).
 
 ## Attention
 
-1. A compatible RF Gateway is required to receive and process transmitted packets.
+1. A compatible RF Gateway is required to receive packets and assign a device id during pairing.
-2. Changing gateway address or channel requires reflashing the microcontroller.
+2. The watchdog timer interval is fixed at 8 seconds; the sensor transmits every 38 ticks (~5 minutes).
-3. The watchdog timer interval is fixed at 8 seconds; the sensor transmits every 38 ticks (~5 minutes).
+3. Changing gateway address or channel requires reflashing the microcontroller.
+4. If the gateway does not respond during pairing, the device enters permanent sleep until reset.
 
 ## Using
 

platformio.ini

@@ -12,7 +12,7 @@ upload_flags =
 	-Pusb
 	-e
 lib_deps = 
-	https://github.com/aZholtikov/zh_rf_config
+	https://github.com/aZholtikov/zh_rf_config#dev
 
 [env:ATmega168P]
 platform = atmelavr
@@ -28,7 +28,7 @@ upload_flags =
 	-Pusb
 	-e
 lib_deps = 
-	https://github.com/aZholtikov/zh_rf_config
+	https://github.com/aZholtikov/zh_rf_config#dev
 
 [env:ATmega168PB]
 platform = atmelavr
@@ -44,7 +44,7 @@ upload_flags =
 	-Pusb
 	-e
 lib_deps = 
-	https://github.com/aZholtikov/zh_rf_config
+	https://github.com/aZholtikov/zh_rf_config#dev
 
 [env:ATmega328]
 platform = atmelavr
@@ -60,7 +60,7 @@ upload_flags =
 	-Pusb
 	-e
 lib_deps = 
-	https://github.com/aZholtikov/zh_rf_config
+	https://github.com/aZholtikov/zh_rf_config#dev
 
 [env:ATmega328P]
 platform = atmelavr
@@ -76,7 +76,7 @@ upload_flags =
 	-Pusb
 	-e
 lib_deps = 
-	https://github.com/aZholtikov/zh_rf_config
+	https://github.com/aZholtikov/zh_rf_config#dev
 
 [env:ATmega328PB]
 platform = atmelavr
@@ -92,4 +92,4 @@ upload_flags =
 	-Pusb
 	-e
 lib_deps = 
-	https://github.com/aZholtikov/zh_rf_config
+	https://github.com/aZholtikov/zh_rf_config#dev

src/main.c

@@ -1,6 +1,7 @@
 #include "avr/io.h"
 #include "avr/interrupt.h"
 #include "avr/sleep.h"
+#include "avr/eeprom.h"
 #include "avr/wdt.h"
 #include "util/delay.h"
 #include "stdbool.h"
@@ -41,19 +42,40 @@
 #ifndef TWDR
 #define TWDR TWDR0
 #endif
+#ifndef PRR
+#define PRR PRR0
+#endif
+#ifndef PRTWI
+#define PRTWI PRTWI0
+#endif
+#ifndef PRSPI
+#define PRSPI PRSPI0
+#endif
 #endif
 
 #define GATEWAY_CHANNEL 120
 #define GATEWAY_ADDRESS 0xDDEEFF
-#define DEVICE_ID 6
+
+#define EEPROM_DEVICE_ID_ADDR ((uint8_t *)0x00)
+#define DEVICE_ID_UNASSIGNED 0xFF
+
+#define PAIRING_TIMEOUT_ATTEMPTS 7
 
 #define WDT_WAKE_COUNT 38
-#define ZH_TWI_TWBR 32
+#define WDT_T_250MS 0x04
+#define WDT_T_4S 0x08
+#define WDT_T_8S 0x09
+
+#define TWI_TWBR 32
 
 #define NRF_CMD_W_REGISTER 0x20
 #define NRF_CMD_W_TX_PAYLOAD 0xA0
+#define NRF_CMD_R_RX_PAYLOAD 0x61
 #define NRF_CMD_FLUSH_TX 0xE1
+#define NRF_CMD_FLUSH_RX 0xE2
 #define NRF_CMD_NOP 0xFF
+#define NRF_CMD_ACTIVATE 0x50
+#define NRF_CMD_R_RX_PL_WID 0x60
 
 #define NRF_REG_CONFIG 0x00
 #define NRF_REG_EN_AA 0x01
@@ -65,15 +87,24 @@
 #define NRF_REG_STATUS 0x07
 #define NRF_REG_RX_ADDR_P0 0x0A
 #define NRF_REG_TX_ADDR 0x10
+#define NRF_REG_RX_PW_P0 0x11
+#define NRF_REG_DYNPD 0x1C
+#define NRF_REG_FEATURE 0x1D
 
 #define NRF_CONFIG_MASK_RX_DR 0x40
+#define NRF_CONFIG_MASK_TX_DS 0x20
+#define NRF_CONFIG_MASK_MAX_RT 0x10
 #define NRF_CONFIG_EN_CRC 0x08
 #define NRF_CONFIG_PWR_UP 0x02
+#define NRF_CONFIG_PRIM_RX 0x01
 
 #define NRF_STATUS_RX_DR 0x40
 #define NRF_STATUS_TX_DS 0x20
 #define NRF_STATUS_MAX_RT 0x10
 
+#define NRF_FEATURE_EN_DPL 0x04
+#define NRF_DYNPD_DPL_P0 0x01
+
 #define BME280_ADDR 0x76
 #define BME280_REG_ID 0xD0
 #define BME280_REG_RESET 0xE0
@@ -85,14 +116,40 @@
 #define BME280_REG_CALIB26 0xE1
 
 /**
- * @brief Initialize the watchdog timer for periodic wake-up.
+ * @brief Load the device identifier from EEPROM.
  *
- * Configures the watchdog timer with a ~8 second interval using prescaler
+ * @return Stored device id, or DEVICE_ID_UNASSIGNED if none is stored
- * values WDP3 and WDP0, enables the watchdog interrupt, and clears the
- * MCU reset flag. The watchdog interrupt service routine increments
- * wdt_wake_count on each trigger.
  */
-static void zh_wdt_init(void);
+static uint8_t zh_load_device_id(void);
+
+/**
+ * @brief Save the device identifier to EEPROM.
+ *
+ * @param id Device identifier to store
+ */
+static void zh_save_device_id(uint8_t id);
+
+/**
+ * @brief Initialize the SPI peripheral for nRF24L01 communication.
+ *
+ * Configures PB2 (CE), PB3 (MISO), and PB5 (SCK) as output, sets PB2
+ * high, and configures the SPI peripheral for master mode with Fck/16
+ * clock divider. The SS pin is not managed by hardware and must be
+ * controlled manually via PB2.
+ */
+static void zh_spi_init(void);
+
+/**
+ * @brief Transfer one byte over SPI and return the received byte.
+ *
+ * Writes the data to SPDR, waits for the transfer complete flag, then
+ * returns the contents of SPDR.
+ *
+ * @param data Byte to transmit
+ *
+ * @return Received byte
+ */
+static uint8_t zh_spi_transfer(uint8_t data);
 
 /**
  * @brief Initialize the hardware TWI (I2C) peripheral.
@@ -168,6 +225,18 @@ static uint8_t zh_i2c_read_ack(void);
  */
 static uint8_t zh_i2c_read_nack(void);
 
+/**
+ * @brief Initialize the BME280 sensor and read calibration data.
+ *
+ * Verifies the device ID, performs a soft reset, reads all calibration
+ * registers (33 bytes total), and configures humidity and filter settings.
+ * A 100 ms delay is applied after power-up before reading the device ID.
+ *
+ * @return true if the sensor is present and initialized successfully
+ * @return false if the device ID does not match or a register operation fails
+ */
+static bool zh_bme280_init(void);
+
 /**
  * @brief Write a register value to the BME280 sensor over TWI.
  *
@@ -199,18 +268,6 @@ static bool zh_bme280_write_reg(uint8_t reg, uint8_t value);
  */
 static bool zh_bme280_read_reg(uint8_t reg, uint8_t *buf, uint8_t len);
 
-/**
- * @brief Initialize the BME280 sensor and read calibration data.
- *
- * Verifies the device ID, performs a soft reset, reads all calibration
- * registers (33 bytes total), and configures humidity and filter settings.
- * A 100 ms delay is applied after power-up before reading the device ID.
- *
- * @return true if the sensor is present and initialized successfully
- * @return false if the device ID does not match or a register operation fails
- */
-static bool zh_bme280_init(void);
-
 /**
  * @brief Read raw sensor data from the BME280.
  *
@@ -264,28 +321,6 @@ static float zh_bme280_compensate_pressure(int32_t adc_p);
  */
 static float zh_bme280_compensate_humidity(int32_t adc_h);
 
-/**
- * @brief Initialize the SPI peripheral for nRF24L01 communication.
- *
- * Configures PB2 (CE), PB3 (MISO), and PB5 (SCK) as output, sets PB2
- * high, and configures the SPI peripheral for master mode with Fck/2
- * clock divider. The SS pin is not managed by hardware and must be
- * controlled manually via PB2.
- */
-static void zh_spi_init(void);
-
-/**
- * @brief Transfer one byte over SPI and return the received byte.
- *
- * Writes the data to SPDR, waits for the transfer complete flag, then
- * returns the contents of SPDR.
- *
- * @param data Byte to transmit
- *
- * @return Received byte
- */
-static uint8_t zh_spi_transfer(uint8_t data);
-
 /**
  * @brief Initialize the nRF24L01 radio module.
  *
@@ -295,6 +330,15 @@ static uint8_t zh_spi_transfer(uint8_t data);
  */
 static void zh_nrf24_init(void);
 
+/**
+ * @brief Initialize INT0 external interrupt for the nRF24 IRQ signal.
+ *
+ * Configures PD2 as a falling-edge triggered external interrupt source and
+ * enables the INT0 interrupt mask bit. The ISR sets the nrf_event flag used
+ * by the pairing state machine.
+ */
+static void zh_nrf24_interrupt_init(void);
+
 /**
  * @brief Transmit a packet via the nRF24L01 module.
  *
@@ -308,6 +352,29 @@ static void zh_nrf24_init(void);
  */
 static void zh_nrf24_send(uint8_t *buf, uint8_t size);
 
+/**
+ * @brief Start a transmission without blocking on completion.
+ *
+ * Loads the payload, pulses CE for 15 us and returns immediately. The
+ * transmission completion is signalled by the nRF24 IRQ pin.
+ *
+ * @param buf Pointer to the payload data to transmit (must not be NULL)
+ * @param size Number of bytes in the payload buffer (must be > 0)
+ */
+static void zh_nrf24_send_no_wait(uint8_t *buf, uint8_t size);
+
+/**
+ * @brief Send a command to the nRF24L01 without a data payload.
+ *
+ * Asserts CSN low, transfers the command byte, then deasserts CSN.
+ * Used for commands such as FLUSH_TX, FLUSH_RX, and NOP.
+ *
+ * @param cmd Command byte to send
+ *
+ * @return SPI status register value after the command byte
+ */
+static uint8_t zh_nrf24_send_command(uint8_t cmd);
+
 /**
  * @brief Write a payload to the nRF24L01 using a write command.
  *
@@ -350,16 +417,67 @@ static uint8_t zh_nrf24_write_register(uint8_t reg, uint8_t val);
 static uint8_t zh_nrf24_write_buff_register(uint8_t reg, uint8_t *buf, uint8_t count);
 
 /**
- * @brief Send a command to the nRF24L01 without a data payload.
+ * @brief Read the received payload from the nRF24L01+ into a buffer.
  *
- * Asserts CSN low, transfers the command byte, then deasserts CSN.
+ * @param buf Pointer to the destination buffer (must not be NULL)
- * Used for commands such as FLUSH_TX, FLUSH_RX, and NOP.
+ * @param count Number of bytes to read from the RX FIFO
- *
- * @param cmd Command byte to send
- *
- * @return SPI status register value after the command byte
  */
-static uint8_t zh_nrf24_send_command(uint8_t cmd);
+static void zh_nrf24_read_payload(uint8_t *buf, uint8_t count);
+
+/**
+ * @brief Read the width of the payload in the nRF24L01+ RX FIFO.
+ *
+ * @return Payload width in bytes
+ */
+static uint8_t zh_nrf24_read_payload_width(void);
+
+/**
+ * @brief Switch the nRF24L01+ to RX mode on pipe 0.
+ */
+static void zh_nrf24_enter_rx(void);
+
+/**
+ * @brief Put the nRF24L01+ into power-down mode.
+ */
+static void zh_nrf24_enter_power_down(void);
+
+/**
+ * @brief Start the watchdog timer in interrupt mode with the given timeout.
+ *
+ * @param timeout_bits Watchdog timeout prescaler bits (WDP3:0)
+ */
+static void zh_wdt_start(uint8_t timeout_bits);
+
+/**
+ * @brief Stop the watchdog timer.
+ */
+static void zh_wdt_stop(void);
+
+/**
+ * @brief Generate a pseudo-random token from MCU state and ADC noise.
+ *
+ * @return 16-bit random token (never zero)
+ */
+static uint16_t zh_get_random_token(void);
+
+/**
+ * @brief Run the non-blocking pairing procedure to obtain a device id.
+ *
+ * Sends pairing requests, waits for the gateway acknowledgment in RX mode
+ * and retries with watchdog-timed backoff. Sleeps forever if the gateway
+ * does not answer within the allowed number of attempts.
+ *
+ * @return Device identifier assigned by the gateway
+ */
+static uint8_t zh_do_pairing(void);
+
+/**
+ * @brief Enter permanent power-down sleep until the next reset.
+ *
+ * Disables all interrupts, the watchdog, the radio, the ADC, SPI and all
+ * unused peripheral clocks, then loops in power-down sleep mode.
+ */
+static void zh_enter_final_sleep(void);
 
 /**
  * @brief Measure the battery voltage using the AVR ADC.
@@ -373,22 +491,39 @@ static uint8_t zh_nrf24_send_command(uint8_t cmd);
 static float zh_get_battery_voltage(void);
 
 static volatile uint8_t wdt_wake_count = 0;
+static volatile uint8_t nrf_event = false;
 static uint8_t bme280_calib[33] = {0};
 static int32_t bme280_t_fine = 0;
 static bool bme280_present = false;
 
-zh_rf_sensor_transmitted_data_t transmitted_data = {DEVICE_ID, ZH_RF_SENSOR_BME280, 0, 0, 0, 0, 0};
+zh_rf_sensor_transmitted_data_t transmitted_data = {0};
 
 int main(void)
 {
+    transmitted_data.type = ZH_RF_SENSOR_BME280;
+    MCUSR &= ~(1 << WDRF);
+    wdt_disable();
     cli();
     zh_i2c_init();
     bme280_present = zh_bme280_init();
     zh_spi_init();
     zh_nrf24_init();
-    zh_wdt_init();
     set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_DOWN);
     sei();
+    uint8_t device_id = zh_load_device_id();
+    if (device_id == DEVICE_ID_UNASSIGNED)
+    {
+        device_id = zh_do_pairing();
+    }
+    transmitted_data.id = (int16_t)device_id;
+    {
+        uint8_t probe[ZH_RF_MAX_PAYLOAD_SIZE];
+        if (zh_rf_sensor_build_payload(&transmitted_data, probe, sizeof(probe)) == 0)
+        {
+            zh_enter_final_sleep();
+        }
+    }
+    zh_wdt_start(WDT_T_8S);
     int32_t adc_t = 0;
     int32_t adc_p = 0;
     int32_t adc_h = 0;
@@ -396,11 +531,16 @@ int main(void)
     {
         if (zh_bme280_read(&adc_t, &adc_p, &adc_h) == true)
         {
-            transmitted_data.battery_voltage = (int16_t)lroundf(zh_get_battery_voltage() * 100.0);
+            transmitted_data.battery = (int16_t)lroundf(zh_get_battery_voltage() * 100.0);
-            transmitted_data.value_2 = (int16_t)lroundf(zh_bme280_compensate_temperature(adc_t));
+            transmitted_data.value_2 = (int16_t)lroundf(zh_bme280_compensate_temperature(adc_t) * 10.0);
-            transmitted_data.value_3 = (int16_t)lroundf(zh_bme280_compensate_pressure(adc_p) * 0.00750062);
+            transmitted_data.value_3 = (int16_t)lroundf(zh_bme280_compensate_pressure(adc_p) * 0.00750062 * 10.0);
-            transmitted_data.value_1 = (int16_t)lroundf(zh_bme280_compensate_humidity(adc_h));
+            transmitted_data.value_1 = (int16_t)lroundf(zh_bme280_compensate_humidity(adc_h) * 10.0);
-            zh_nrf24_send((uint8_t *)&transmitted_data, sizeof(transmitted_data));
+            uint8_t payload[ZH_RF_MAX_PAYLOAD_SIZE];
+            uint8_t size = zh_rf_sensor_build_payload(&transmitted_data, payload, sizeof(payload));
+            if (size > 0)
+            {
+                zh_nrf24_send(payload, size);
+            }
         }
         else
         {
@@ -423,11 +563,16 @@ int main(void)
             {
                 if (zh_bme280_read(&adc_t, &adc_p, &adc_h) == true)
                 {
-                    transmitted_data.battery_voltage = (int16_t)lroundf(zh_get_battery_voltage() * 100.0);
+                    transmitted_data.battery = (int16_t)lroundf(zh_get_battery_voltage() * 100.0);
                     transmitted_data.value_2 = (int16_t)lroundf(zh_bme280_compensate_temperature(adc_t));
                     transmitted_data.value_3 = (int16_t)lroundf(zh_bme280_compensate_pressure(adc_p) * 0.00750062);
                     transmitted_data.value_1 = (int16_t)lroundf(zh_bme280_compensate_humidity(adc_h));
-                    zh_nrf24_send((uint8_t *)&transmitted_data, sizeof(transmitted_data));
+                    uint8_t payload[ZH_RF_MAX_PAYLOAD_SIZE];
+                    uint8_t size = zh_rf_sensor_build_payload(&transmitted_data, payload, sizeof(payload));
+                    if (size > 0)
+                    {
+                        zh_nrf24_send(payload, size);
+                    }
                 }
                 else
                 {
@@ -439,20 +584,49 @@ int main(void)
     return 0;
 }
 
-static void zh_wdt_init(void)
-{
-    cli();
-    wdt_reset();
-    MCUSR &= ~(1 << WDRF);
-    WDTCSR |= (1 << WDCE) | (1 << WDE);
-    WDTCSR = (1 << WDIE) | (1 << WDP3) | (1 << WDP0);
-    sei();
-}
-
 ISR(WDT_vect)
 {
     WDTCSR |= (1 << WDIE);
-    ++wdt_wake_count;
+    if (wdt_wake_count < WDT_WAKE_COUNT)
+    {
+        ++wdt_wake_count;
+    }
+}
+
+ISR(INT0_vect)
+{
+    nrf_event = true;
+}
+
+static uint8_t zh_load_device_id(void)
+{
+    uint8_t id = eeprom_read_byte(EEPROM_DEVICE_ID_ADDR);
+    if (id == 0xFF || id == 0x00)
+    {
+        return DEVICE_ID_UNASSIGNED;
+    }
+    return id;
+}
+
+static void zh_save_device_id(uint8_t id)
+{
+    eeprom_update_byte(EEPROM_DEVICE_ID_ADDR, id);
+}
+
+static void zh_spi_init(void)
+{
+    DDRB |= (1 << PB2) | (1 << PB3) | (1 << PB5);
+    PORTB |= (1 << PB2);
+    SPCR = (1 << SPE) | (1 << MSTR) | (1 << SPR0);
+}
+
+static uint8_t zh_spi_transfer(uint8_t data)
+{
+    SPDR = data;
+    while ((SPSR & (1 << SPIF)) == 0)
+    {
+    }
+    return SPDR;
 }
 
 static void zh_i2c_init(void)
@@ -460,14 +634,14 @@ static void zh_i2c_init(void)
     DDRC &= ~((1 << PC4) | (1 << PC5));
     PORTC |= (1 << PC4) | (1 << PC5);
     TWSR = 0x00;
-    TWBR = ZH_TWI_TWBR;
+    TWBR = TWI_TWBR;
     TWCR = (1 << TWEN);
 }
 
 static bool zh_i2c_wait(void)
 {
     uint16_t timeout = 65535;
-    while (!(TWCR & (1 << TWINT)))
+    while ((TWCR & (1 << TWINT)) == 0)
     {
         if (--timeout == 0)
         {
@@ -492,7 +666,7 @@ static void zh_i2c_stop(void)
 {
     TWCR = (1 << TWINT) | (1 << TWSTO) | (1 << TWEN);
     uint16_t timeout = 1000;
-    while ((TWCR & (1 << TWSTO)) && --timeout)
+    while ((TWCR & (1 << TWSTO)) != 0 && --timeout)
     {
     }
 }
@@ -529,6 +703,38 @@ static uint8_t zh_i2c_read_nack(void)
     return TWDR;
 }
 
+static bool zh_bme280_init(void)
+{
+    _delay_ms(100);
+    uint8_t id = 0;
+    if (zh_bme280_read_reg(BME280_REG_ID, &id, sizeof(id)) == false || id != 0x60)
+    {
+        return false;
+    }
+    if (zh_bme280_write_reg(BME280_REG_RESET, 0xB6) == false)
+    {
+        return false;
+    }
+    _delay_ms(10);
+    if (zh_bme280_read_reg(BME280_REG_CALIB00, bme280_calib, 26) == false)
+    {
+        return false;
+    }
+    if (zh_bme280_read_reg(BME280_REG_CALIB26, bme280_calib + 26, 7) == false)
+    {
+        return false;
+    }
+    if (zh_bme280_write_reg(BME280_REG_CTRL_HUM, 0x01) == false)
+    {
+        return false;
+    }
+    if (zh_bme280_write_reg(BME280_REG_CONFIG, 0x00) == false)
+    {
+        return false;
+    }
+    return true;
+}
+
 static bool zh_bme280_write_reg(uint8_t reg, uint8_t value)
 {
     if (zh_i2c_start() == false)
@@ -591,38 +797,6 @@ static bool zh_bme280_read_reg(uint8_t reg, uint8_t *buf, uint8_t len)
     return true;
 }
 
-static bool zh_bme280_init(void)
-{
-    _delay_ms(100);
-    uint8_t id = 0;
-    if (zh_bme280_read_reg(BME280_REG_ID, &id, sizeof(id)) == false || id != 0x60)
-    {
-        return false;
-    }
-    if (zh_bme280_write_reg(BME280_REG_RESET, 0xB6) == false)
-    {
-        return false;
-    }
-    _delay_ms(10);
-    if (zh_bme280_read_reg(BME280_REG_CALIB00, bme280_calib, 26) == false)
-    {
-        return false;
-    }
-    if (zh_bme280_read_reg(BME280_REG_CALIB26, bme280_calib + 26, 7) == false)
-    {
-        return false;
-    }
-    if (zh_bme280_write_reg(BME280_REG_CTRL_HUM, 0x01) == false)
-    {
-        return false;
-    }
-    if (zh_bme280_write_reg(BME280_REG_CONFIG, 0x00) == false)
-    {
-        return false;
-    }
-    return true;
-}
-
 static bool zh_bme280_read(int32_t *temperature, int32_t *pressure, int32_t *humidity)
 {
     if (zh_bme280_write_reg(BME280_REG_CTRL_MEAS, 0x25) == false)
@@ -709,22 +883,6 @@ static float zh_bme280_compensate_humidity(int32_t adc_h)
     return (float)(v_x1_u32r >> 12) / 1024.0;
 }
 
-static void zh_spi_init(void)
-{
-    DDRB |= (1 << PB2) | (1 << PB3) | (1 << PB5);
-    PORTB |= (1 << PB2);
-    SPCR = (1 << SPE) | (1 << MSTR) | (1 << SPR0);
-}
-
-static uint8_t zh_spi_transfer(uint8_t data)
-{
-    SPDR = data;
-    while ((SPSR & (1 << SPIF)) == 0)
-    {
-    }
-    return SPDR;
-}
-
 static void zh_nrf24_init(void)
 {
     _delay_ms(100);
@@ -733,6 +891,7 @@ static void zh_nrf24_init(void)
     DDRD &= ~(1 << PD2);
     PORTD |= (1 << PD2);
     uint64_t gateway_address = GATEWAY_ADDRESS;
+    uint8_t activation_key = 0x73;
     zh_nrf24_write_register(NRF_REG_CONFIG, 0x00);
     zh_nrf24_write_register(NRF_REG_EN_AA, 0x01);
     zh_nrf24_write_register(NRF_REG_EN_RXADDR, 0x01);
@@ -743,9 +902,22 @@ static void zh_nrf24_init(void)
     zh_nrf24_write_buff_register(NRF_REG_TX_ADDR, (uint8_t *)&gateway_address, 3);
     zh_nrf24_write_buff_register(NRF_REG_RX_ADDR_P0, (uint8_t *)&gateway_address, 3);
     zh_nrf24_write_register(NRF_REG_STATUS, NRF_STATUS_RX_DR | NRF_STATUS_TX_DS | NRF_STATUS_MAX_RT);
+    zh_nrf24_write_buffer(NRF_CMD_ACTIVATE, &activation_key, sizeof(activation_key));
+    zh_nrf24_write_register(NRF_REG_FEATURE, NRF_FEATURE_EN_DPL);
+    zh_nrf24_write_register(NRF_REG_DYNPD, NRF_DYNPD_DPL_P0);
     zh_nrf24_write_register(NRF_REG_CONFIG, NRF_CONFIG_MASK_RX_DR | NRF_CONFIG_EN_CRC);
 }
 
+static void zh_nrf24_interrupt_init(void)
+{
+    DDRD &= ~(1 << PD2);
+    PORTD |= (1 << PD2);
+    EICRA &= ~((1 << ISC01) | (1 << ISC00));
+    EICRA |= (1 << ISC01);
+    EIFR |= (1 << INTF0);
+    EIMSK |= (1 << INT0);
+}
+
 static void zh_nrf24_send(uint8_t *buf, uint8_t size)
 {
     zh_nrf24_write_register(NRF_REG_CONFIG, NRF_CONFIG_MASK_RX_DR | NRF_CONFIG_EN_CRC | NRF_CONFIG_PWR_UP);
@@ -769,6 +941,27 @@ static void zh_nrf24_send(uint8_t *buf, uint8_t size)
     zh_nrf24_write_register(NRF_REG_CONFIG, NRF_CONFIG_MASK_RX_DR | NRF_CONFIG_EN_CRC);
 }
 
+static void zh_nrf24_send_no_wait(uint8_t *buf, uint8_t size)
+{
+    PORTB &= ~(1 << PB1);
+    zh_nrf24_write_register(NRF_REG_CONFIG, NRF_CONFIG_MASK_RX_DR | NRF_CONFIG_EN_CRC | NRF_CONFIG_PWR_UP);
+    _delay_ms(2);
+    zh_nrf24_send_command(NRF_CMD_FLUSH_TX);
+    zh_nrf24_write_register(NRF_REG_STATUS, NRF_STATUS_TX_DS | NRF_STATUS_MAX_RT | NRF_STATUS_RX_DR);
+    zh_nrf24_write_buffer(NRF_CMD_W_TX_PAYLOAD, buf, size);
+    PORTB |= (1 << PB1);
+    _delay_us(15);
+    PORTB &= ~(1 << PB1);
+}
+
+static uint8_t zh_nrf24_send_command(uint8_t cmd)
+{
+    PORTB &= ~(1 << PB2);
+    uint8_t status = zh_spi_transfer(cmd);
+    PORTB |= (1 << PB2);
+    return status;
+}
+
 static uint8_t zh_nrf24_write_buffer(uint8_t cmd, uint8_t *buf, uint8_t count)
 {
     PORTB &= ~(1 << PB2);
@@ -795,12 +988,240 @@ static uint8_t zh_nrf24_write_buff_register(uint8_t reg, uint8_t *buf, uint8_t c
     return zh_nrf24_write_buffer((reg | NRF_CMD_W_REGISTER), buf, count);
 }
 
-static uint8_t zh_nrf24_send_command(uint8_t cmd)
+static void zh_nrf24_read_payload(uint8_t *buf, uint8_t count)
 {
     PORTB &= ~(1 << PB2);
-    uint8_t status = zh_spi_transfer(cmd);
+    zh_spi_transfer(NRF_CMD_R_RX_PAYLOAD);
+    while (count-- != 0)
+    {
+        *buf++ = zh_spi_transfer(0xFF);
+    }
     PORTB |= (1 << PB2);
-    return status;
+}
+
+static uint8_t zh_nrf24_read_payload_width(void)
+{
+    PORTB &= ~(1 << PB2);
+    zh_spi_transfer(NRF_CMD_R_RX_PL_WID);
+    uint8_t width = zh_spi_transfer(0xFF);
+    PORTB |= (1 << PB2);
+    return width;
+}
+
+static void zh_nrf24_enter_rx(void)
+{
+    PORTB &= ~(1 << PB1);
+    zh_nrf24_write_register(NRF_REG_STATUS, NRF_STATUS_TX_DS | NRF_STATUS_MAX_RT | NRF_STATUS_RX_DR);
+    zh_nrf24_send_command(NRF_CMD_FLUSH_RX);
+    zh_nrf24_write_register(NRF_REG_CONFIG, NRF_CONFIG_EN_CRC | NRF_CONFIG_PWR_UP | NRF_CONFIG_PRIM_RX);
+    _delay_ms(2);
+    PORTB |= (1 << PB1);
+    _delay_us(130);
+}
+
+static void zh_nrf24_enter_power_down(void)
+{
+    PORTB &= ~(1 << PB1);
+    zh_nrf24_write_register(NRF_REG_CONFIG, NRF_CONFIG_EN_CRC);
+}
+
+static void zh_wdt_start(uint8_t timeout_bits)
+{
+    uint8_t wdp = (timeout_bits & 0x07) | ((timeout_bits & 0x08) ? (1 << WDP3) : 0);
+    cli();
+    wdt_reset();
+    WDTCSR = (1 << WDCE) | (1 << WDE);
+    WDTCSR = (1 << WDIE) | wdp;
+    sei();
+}
+
+static void zh_wdt_stop(void)
+{
+    cli();
+    wdt_reset();
+    WDTCSR = (1 << WDCE) | (1 << WDE);
+    WDTCSR = 0;
+    sei();
+}
+
+static uint16_t zh_get_random_token(void)
+{
+    uint16_t token = MCUSR;
+    MCUSR = 0;
+    ADMUX = (1 << REFS0);
+    ADCSRA = (1 << ADEN) | (1 << ADPS2) | (1 << ADPS1) | (1 << ADPS0);
+    _delay_ms(5);
+    for (uint8_t i = 0; i < 16; ++i)
+    {
+        ADCSRA |= (1 << ADSC);
+        while ((ADCSRA & (1 << ADSC)) != 0)
+        {
+        }
+        token = (token << 1) ^ (token >> 15) ^ ADC;
+    }
+    ADCSRA &= ~(1 << ADEN);
+    if (token == 0)
+    {
+        token = 0xACE1;
+    }
+    return token;
+}
+
+static uint8_t zh_do_pairing(void)
+{
+    uint16_t token = zh_get_random_token();
+    zh_rf_sensor_pairing_data_t pairing_request;
+    pairing_request.type = (uint8_t)transmitted_data.type;
+    pairing_request.magic = ZH_RF_PAIRING_REQ_MAGIC;
+    pairing_request.token_hi = (uint8_t)(token >> 8);
+    pairing_request.token_lo = (uint8_t)(token & 0xFF);
+    pairing_request.id = 0;
+    zh_nrf24_interrupt_init();
+    zh_rf_sensor_pairing_state_t state = ZH_RF_PAIR_SEND;
+    uint8_t attempts = 0;
+    for (;;)
+    {
+        switch (state)
+        {
+        case ZH_RF_PAIR_SEND:
+            nrf_event = false;
+            zh_nrf24_send_no_wait((uint8_t *)&pairing_request, ZH_RF_PAIRING_PACKET_SIZE);
+            state = ZH_RF_PAIR_TX_WAIT;
+            break;
+        case ZH_RF_PAIR_TX_WAIT:
+            if ((PIND & (1 << PD2)) == 0)
+            {
+                nrf_event = true;
+            }
+            else
+            {
+                nrf_event = false;
+                zh_wdt_start(WDT_T_250MS);
+                sleep_enable();
+                sei();
+                sleep_cpu();
+                sleep_disable();
+                zh_wdt_stop();
+                sei();
+            }
+            if (nrf_event == true)
+            {
+                nrf_event = false;
+                uint8_t status = zh_nrf24_send_command(NRF_CMD_NOP);
+                zh_nrf24_write_register(NRF_REG_STATUS, NRF_STATUS_TX_DS | NRF_STATUS_MAX_RT | NRF_STATUS_RX_DR);
+                if ((status & NRF_STATUS_TX_DS) != 0)
+                {
+                    zh_nrf24_enter_rx();
+                    state = ZH_RF_PAIR_RX_WAIT;
+                }
+                else
+                {
+                    state = ZH_RF_PAIR_BACKOFF;
+                }
+            }
+            else
+            {
+                state = ZH_RF_PAIR_BACKOFF;
+            }
+            break;
+        case ZH_RF_PAIR_RX_WAIT:
+            if ((PIND & (1 << PD2)) == 0)
+            {
+                nrf_event = true;
+            }
+            else
+            {
+                nrf_event = false;
+                zh_wdt_start(WDT_T_250MS);
+                sleep_enable();
+                sei();
+                sleep_cpu();
+                sleep_disable();
+                zh_wdt_stop();
+                sei();
+            }
+            if (nrf_event == true)
+            {
+                nrf_event = false;
+                uint8_t status = zh_nrf24_send_command(NRF_CMD_NOP);
+                if ((status & NRF_STATUS_RX_DR) != 0)
+                {
+                    uint8_t width = zh_nrf24_read_payload_width();
+                    if (width > ZH_RF_MAX_PAYLOAD_SIZE)
+                    {
+                        zh_nrf24_send_command(NRF_CMD_FLUSH_RX);
+                        zh_nrf24_write_register(NRF_REG_STATUS, NRF_STATUS_RX_DR);
+                        state = ZH_RF_PAIR_BACKOFF;
+                        break;
+                    }
+                    if (width != ZH_RF_PAIRING_PACKET_SIZE)
+                    {
+                        uint8_t dummy[ZH_RF_MAX_PAYLOAD_SIZE];
+                        zh_nrf24_read_payload(dummy, width);
+                        zh_nrf24_write_register(NRF_REG_STATUS, NRF_STATUS_RX_DR);
+                        zh_nrf24_send_command(NRF_CMD_FLUSH_RX);
+                        state = ZH_RF_PAIR_BACKOFF;
+                        break;
+                    }
+                    zh_rf_sensor_pairing_data_t pairing_response;
+                    zh_nrf24_read_payload((uint8_t *)&pairing_response, width);
+                    zh_nrf24_write_register(NRF_REG_STATUS, NRF_STATUS_RX_DR | NRF_STATUS_TX_DS | NRF_STATUS_MAX_RT);
+                    zh_nrf24_send_command(NRF_CMD_FLUSH_RX);
+                    if (pairing_response.magic == ZH_RF_PAIRING_ACK_MAGIC && pairing_response.type == pairing_request.type &&
+                        pairing_response.token_hi == pairing_request.token_hi && pairing_response.token_lo == pairing_request.token_lo &&
+                        pairing_response.id != 0 && pairing_response.id != DEVICE_ID_UNASSIGNED)
+                    {
+                        zh_nrf24_enter_power_down();
+                        EIMSK &= ~(1 << INT0);
+                        zh_save_device_id(pairing_response.id);
+                        return pairing_response.id;
+                    }
+                }
+                state = ZH_RF_PAIR_BACKOFF;
+            }
+            else
+            {
+                state = ZH_RF_PAIR_BACKOFF;
+            }
+            break;
+        case ZH_RF_PAIR_BACKOFF:
+            zh_nrf24_enter_power_down();
+            nrf_event = false;
+            zh_wdt_start(WDT_T_4S);
+            sleep_enable();
+            sei();
+            sleep_cpu();
+            sleep_disable();
+            zh_wdt_stop();
+            sei();
+            if (++attempts >= PAIRING_TIMEOUT_ATTEMPTS)
+            {
+                zh_enter_final_sleep();
+            }
+            state = ZH_RF_PAIR_SEND;
+            break;
+        }
+    }
+}
+
+static void zh_enter_final_sleep(void)
+{
+    cli();
+    EIMSK = 0;
+    EIFR = 0xFF;
+    zh_wdt_stop();
+    PORTB &= ~(1 << PB1);
+    zh_nrf24_write_register(NRF_REG_CONFIG, 0x00);
+    ADCSRA = 0;
+    TWCR = 0;
+    SPCR = 0;
+    PRR = (1 << PRTWI) | (1 << PRTIM2) | (1 << PRTIM1) | (1 << PRTIM0) | (1 << PRSPI) | (1 << PRUSART0);
+    set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_DOWN);
+    sleep_enable();
+    for (;;)
+    {
+        sleep_cpu();
+    }
 }
 
 static float zh_get_battery_voltage(void)
@@ -809,11 +1230,11 @@ static float zh_get_battery_voltage(void)
     ADCSRA = (1 << ADEN) | (1 << ADPS2) | (1 << ADPS1) | (1 << ADPS0);
     _delay_ms(10);
     ADCSRA |= (1 << ADSC);
-    while (ADCSRA & (1 << ADSC))
+    while ((ADCSRA & (1 << ADSC)) != 0)
     {
     }
     ADCSRA |= (1 << ADSC);
-    while (ADCSRA & (1 << ADSC))
+    while ((ADCSRA & (1 << ADSC)) != 0)
     {
     }
     uint16_t adc = ADCL;
@@ -824,4 +1245,4 @@ static float zh_get_battery_voltage(void)
         return 0.0;
     }
     return (1024.0 * 1.1) / (float)adc;
-}
+}

wiki_ru.md

@@ -4,17 +4,18 @@
 
 **zh_avr_bme280_sensor** — прошивка для AVR-микроконтроллеров ATMega168/328, реализующая беспроводной датчик климата на базе датчика BME280 и трансивера nRF24L01+.
 
-Компонент работает в режиме глубокого сна (Power-down), просыпается по таймеру (watchdog), измеряет температуру, влажность и давление на датчике BME280 (интерфейс I2C) и передаёт на шлюз пакет с идентификатором устройства и уровнем заряда батареи.
+Компонент работает в режиме глубокого сна (Power-down), просыпается по таймеру (watchdog), измеряет температуру, влажность и давление на датчике BME280 (интерфейс I2C) и передаёт на шлюз пакет с идентификатором устройства и уровнем заряда батареи. Идентификатор устройства получается автоматически по воздуху в процедуре сопряжения со шлюзом и сохраняется в EEPROM.
 
 ### Основные возможности
 
 1. **Сверхнизкое энергопотребление** — около 5 мкА в режиме сна.
 2. **Измерение климата** — температура, влажность и атмосферное давление датчиком BME280 по шине I2C.
-3. **Передача уровня заряда батареи** — измерение напряжения через внутренний АЦП с опорным напряжением 1,1 В.
+3. **Автоматическое сопряжение (pairing)** — запрос идентификатора устройства у шлюза по воздуху, хранение ID в EEPROM.
-4. **Работа по протоколу nRF24L01+** — передача через SPI, адресная доставка на шлюз.
+4. **Передача уровня заряда батареи** — измерение напряжения через внутренний АЦП с опорным напряжением 1,1 В.
-5. **Поддержка нескольких МК** — ATMega168/168P/168PB/328/328P/328PB.
+5. **Работа по протоколу nRF24L01+** — передача и приём через SPI, адресная доставка на шлюз, динамическая длина пакета.
-6. **Пробуждение по watchdog-таймеру** — WDT с интервалом ~8 секунд, цикл работы каждые `WDT_WAKE_COUNT` (38) прерываний ≈ 5 минут.
+6. **Поддержка нескольких МК** — ATMega168/168P/168PB/328/328P/328PB.
-7. **Автономная работа** — не требует внешних подтягивающих резисторов.
+7. **Пробуждение по watchdog-таймеру** — WDT с интервалом ~8 секунд, цикл работы каждые `WDT_WAKE_COUNT` (38) прерываний ≈ 5 минут.
+8. **Автономная работа** — не требует внешних подтягивающих резисторов (используются внутренние pull-up).
 
 ---
 
@@ -22,38 +23,51 @@
 
 ### Структура данных
 
-Компонент не использует динамическое выделение памяти и сложные структуры данных. Все данные передаются как массив `int16_t` фиксированной длины.
+Компонент не использует динамическое выделение памяти. Сырые показания хранятся в статических переменных, калибровочные коэффициенты BME280 — в массиве `bme280_calib[33]`. Перед передачей данные сериализуются функцией `zh_rf_sensor_build_payload()` из внешней библиотеки `zh_rf_config` в буфер `uint8_t[ZH_RF_MAX_PAYLOAD_SIZE]` (32 байта) в формате little-endian.
 
 #### Формат передаваемого пакета
 
-Пакет формируется в глобальной переменной `transmitted_data` типа `zh_rf_sensor_transmitted_data_t` из внешней библиотеки `zh_rf_config` и передаётся побайтово как массив байтов (`sizeof` структуры — 14 байт).
+Данные формируются в глобальной переменной `transmitted_data` типа `zh_rf_sensor_transmitted_data_t` из библиотеки `zh_rf_config`, затем сериализуются в полезную нагрузку. Для типа `ZH_RF_SENSOR_BME280` полный размер пакета — 12 байт (заголовок id + type + battery и три поля измерений, каждое `int16_t` в little-endian).
 
 | Поле | Тип | Описание |
 | ------ | ----- | ---------- |
-| `id` | `int16_t` | Идентификатор устройства (`DEVICE_ID = 6`) |
+| `id` | `int16_t` | Идентификатор устройства, назначенный шлюзом при сопряжении |
 | `type` | `int16_t` | Тип устройства (`ZH_RF_SENSOR_BME280`) |
-| `value_1` | `int16_t` | Влажность (%, например 45 = 45 %) |
+| `battery` | `int16_t` | Напряжение батареи × 100 (например, 330 = 3.30 В) |
-| `battery_voltage` | `int16_t` | Напряжение батареи × 100 (например, 330 = 3.30 В) |
+| `value_1` | `int16_t` | Влажность (% × 10, например 453 = 45.3 %) |
-| `value_2` | `int16_t` | Температура (°C, например 25 = 25 °C) |
+| `value_2` | `int16_t` | Температура (°C × 10, например 253 = 25.3 °C) |
-| `value_3` | `int16_t` | Давление (мм рт. ст.) |
+| `value_3` | `int16_t` | Давление (мм рт. ст. × 10) |
-| `value_4` | `int16_t` | Зарезервировано (равно 0) |
 
 Тип устройства задаётся значением перечисления `ZH_RF_SENSOR_BME280` из библиотеки `zh_rf_config`.
 
+#### Формат пакета сопряжения
+
+Пакет сопряжения — структура `zh_rf_sensor_pairing_data_t` (5 байт, `ZH_RF_PAIRING_PACKET_SIZE`):
+
+| Поле | Тип | Описание |
+| ------ | ----- | ---------- |
+| `type` | `uint8_t` | Тип датчика (код `ZH_RF_SENSOR_BME280`) |
+| `magic` | `uint8_t` | Маркер направления: `ZH_RF_PAIRING_REQ_MAGIC` (0xA5) в запросе, `ZH_RF_PAIRING_ACK_MAGIC` (0x5A) в ответе |
+| `token_hi` | `uint8_t` | Старший байт псевдослучайного токена |
+| `token_lo` | `uint8_t` | Младший байт псевдослучайного токена |
+| `id` | `uint8_t` | Идентификатор, назначенный шлюзом (в ответе) |
+
 ### Конфигурационные макросы
 
 | Макрос | Значение | Описание |
 | -------- | ---------- | ---------- |
 | `GATEWAY_CHANNEL` | `120` | Радиоканал шлюза |
 | `GATEWAY_ADDRESS` | `0xDDEEFF` | 3-байтовый адрес шлюза |
-| `DEVICE_ID` | `6` | Уникальный идентификатор устройства |
+| `EEPROM_DEVICE_ID_ADDR` | `(uint8_t *)0x00` | Адрес ячейки EEPROM для хранения ID устройства |
-| `WDT_WAKE_COUNT` | `38` | Количество прерываний WDT до пробуждения (≈ 5 минут) |
+| `DEVICE_ID_UNASSIGNED` | `0xFF` | Признак отсутствующего (несопряжённого) идентификатора |
-| `ZH_TWI_TWBR` | `32` | Значение регистра TWBR для задания скорости аппаратного TWI |
+| `PAIRING_TIMEOUT_ATTEMPTS` | `7` | Максимальное число попыток сопряжения |
+| `WDT_WAKE_COUNT` | `38` | Количество прерываний WDT до цикла измерения (≈ 5 минут) |
+| `TWI_TWBR` | `32` | Значение регистра TWBR для задания скорости аппаратного TWI |
 | `BME280_ADDR` | `0x76` | 7-битный адрес датчика BME280 на шине I2C |
 
 ### Управление памятью
 
-Компонент не использует динамическую память. Все данные хранятся в статической области и регистрах микроконтроллера. Глобальная переменная `transmitted_data` объявлена как `static` и заполняется при старте (идентификатор и тип). В цикле обновляются все поля данных: `battery_voltage`, `value_1` (влажность), `value_2` (температура), `value_3` (давление).
+Компонент не использует динамическую память. Все данные хранятся в статической области и регистрах микроконтроллера. Глобальная переменная `transmitted_data` заполняется при старте (тип устройства, затем идентификатор из EEPROM или из сопряжения). В цикле обновляются поля `battery`, `value_1` (влажность), `value_2` (температура), `value_3` (давление). Идентификатор устройства сохраняется в EEPROM адресом `0x00` (`eeprom_update_byte`).
 
 ---
 
@@ -65,11 +79,23 @@
 
 | Функция | Описание |
 | --------- | ---------- |
-| `zh_wdt_init()` | Инициализация watchdog-таймера (~8 сек, прерывание WDT_vect) для периодического пробуждения |
+| `zh_wdt_start()` | Запуск watchdog-таймера в режиме прерывания с указанным таймаутом (биты WDP3:0) |
+| `zh_wdt_stop()` | Остановка watchdog-таймера |
 | `zh_i2c_init()` | Инициализация аппаратного TWI (I2C) на пинах PC4 (SDA), PC5 (SCL), TWBR = 32 |
 | `zh_bme280_init()` | Инициализация датчика BME280: проверка CHIP_ID, сброс, чтение калибровки, настройка режима |
-| `zh_spi_init()` | Инициализация аппаратного SPI в режиме мастера (Fosc/2) |
+| `zh_spi_init()` | Инициализация аппаратного SPI в режиме мастера (Fosc/16) |
-| `zh_nrf24_init()` | Инициализация трансивера nRF24L01+ в режим передачи |
+| `zh_nrf24_init()` | Инициализация трансивера nRF24L01+: адреса TX/RX, канал, ретрансмиты, динамические пакеты, CRC |
+| `zh_nrf24_interrupt_init()` | Настройка внешнего прерывания INT0 (PD2, падающий фронт) для сигнала IRQ трансивера |
+
+### Идентификатор устройства и сопряжение
+
+| Функция | Описание |
+| --------- | ---------- |
+| `zh_load_device_id()` | Чтение ID устройства из EEPROM (возвращает `DEVICE_ID_UNASSIGNED` при 0x00/0xFF) |
+| `zh_save_device_id()` | Сохранение ID устройства в EEPROM через `eeprom_update_byte` |
+| `zh_get_random_token()` | Генерация 16-битного псевдослучайного токена из MCUSR и шума АЦП (никогда не 0) |
+| `zh_do_pairing()` | Неблокирующая процедура сопряжения: запрос → ожидание ACK в RX-режиме → backoff; возвращает назначенный ID |
+| `zh_enter_final_sleep()` | Переход в постоянный сон Power-down до сброса (отключение прерываний, WDT, радио, тактов периферии) |
 
 ### Измерение
 
@@ -81,16 +107,19 @@
 
 | Функция | Описание |
 | --------- | ---------- |
-| `zh_bme280_read()` | Чтение 8 сырых байт из BME280 и распаковка ADC значений температуры, давления, влажности |
+| `zh_bme280_read()` | Перевод BME280 в forced mode, чтение 8 сырых байт и распаковка ADC значений температуры, давления, влажности |
 | `zh_bme280_compensate_temperature()` | Компенсация сырой температуры по калибровочным коэффициентам (результат в °C) |
 | `zh_bme280_compensate_pressure()` | Компенсация сырого давления по калибровочным коэффициентам (результат в Па) |
-| `zh_bme280_compensate_humidity()` | Компенсация сырой влажности по калибровочным коэффициентам (результат в %, диапазон [0, 100]) |
+| `zh_bme280_compensate_humidity()` | Компенсация сырой влажности по калибровочным коэффициентам (результат в %) |
 
-### Передача данных
+### Передача данных nRF24L01+
 
 | Функция | Описание |
-|---------|----------|
+| --------- | ---------- |
-| `zh_nrf24_send()` | Передача буфера через nRF24L01+: Power Up, `FLUSH_TX`, `W_TX_PAYLOAD`, импульс CE, ожидание IRQ с таймаутом 100 мс, сброс статуса |
+| `zh_nrf24_send()` | Передача буфера: Power Up, `FLUSH_TX`, `W_TX_PAYLOAD`, импульс CE, ожидание IRQ с таймаутом ~100 мс, сброс статуса |
+| `zh_nrf24_send_no_wait()` | Запуск передачи без ожидания завершения (импульс CE 15 мкс), завершение сигнализируется IRQ |
+| `zh_nrf24_enter_rx()` | Переход в режим приёма на pipe 0 (PRIM_RX, очистка FIFO, CE) |
+| `zh_nrf24_enter_power_down()` | Перевод трансивера в режим Power Down |
 
 ### Низкоуровневые SPI-операции
 
@@ -101,6 +130,8 @@
 | `zh_nrf24_write_buff_register()` | Запись многобайтового буфера в регистр nRF24L01+ |
 | `zh_nrf24_write_buffer()` | Запись буфера данных с указанной командой (CSN управляется вручную через PB2) |
 | `zh_nrf24_send_command()` | Отправка однобайтовой команды и чтение статуса |
+| `zh_nrf24_read_payload()` | Чтение принятой полезной нагрузки из RX FIFO (`R_RX_PAYLOAD`) |
+| `zh_nrf24_read_payload_width()` | Чтение длины пакета в RX FIFO (`R_RX_PL_WID`) |
 
 ### Низкоуровневые TWI-операции (аппаратный I2C)
 
@@ -124,33 +155,50 @@
 
 ## Потокобезопасность
 
-Компонент работает на bare-metal AVR без RTOS. Единственная точка синхронизации — ISR watchdog-таймера (`ISR(WDT_vect)`), которая увеличивает `wdt_wake_count` (объявлен как `static volatile uint8_t`). Главный цикл проверяет этот счётчик после выхода из сна. Атомарная запись одного байта на AVR гарантирует отсутствие состояний гонки при инкременте. Весь остальной обмен с периферией (I2C, SPI, АЦП) выполняется последовательно в главном цикле.
+Компонент работает на bare-metal AVR без RTOS. Точки синхронизации — два ISR:
+
+- `ISR(WDT_vect)` — увеличивает `wdt_wake_count` (объявлен как `static volatile uint8_t`, инкремент защищён проверкой верхнего предела), заново включает бит `WDIE`.
+- `ISR(INT0_vect)` — выставляет флаг `nrf_event` (`static volatile uint8_t`) при фронте на пине IRQ трансивера.
+
+Главный цикл и машина состояний сопряжения проверяют эти флаги после выхода из сна. Атомарная запись одного байта на AVR гарантирует отсутствие состояний гонки. Весь остальной обмен с периферией (I2C, SPI, АЦП) выполняется последовательно в главном цикле.
 
 ---
 
 ## Алгоритмы
 
+### Алгоритм загрузки идентификатора и сопряжения
+
+- При старте читается ID из EEPROM (`eeprom_read_byte`, адрес `0x00`); значения `0x00` и `0xFF` считаются признаком несопряжённого устройства.
+- При отсутствии ID выполняется `zh_do_pairing()` — неблокирующая машина состояний (`ZH_RF_PAIR_SEND` → `ZH_RF_PAIR_TX_WAIT` → `ZH_RF_PAIR_RX_WAIT` → `ZH_RF_PAIR_BACKOFF`):
+  - генерируется токен (`zh_get_random_token()` из MCUSR и шума АЦП);
+  - отправляется запрос `zh_rf_sensor_pairing_data_t` (magic `0xA5`) без ожидания (`zh_nrf24_send_no_wait`);
+  - после TX_DS трансивер переводится в RX-режим, ожидание ответа со сном и WDT-таймаутом 250 мс;
+  - ответ валидируется по magic `0x5A`, типу, токену и ненулевому ID; ширина пакета проверяется через `R_RX_PL_WID`;
+  - при неудаче — backoff-пауза ~4 с (WDT), не более `PAIRING_TIMEOUT_ATTEMPTS` (7) попыток.
+- Назначенный ID сохраняется в EEPROM и записывается в `transmitted_data.id`.
+- После инициализации выполняется пробная сборка пакета `zh_rf_sensor_build_payload()`; при нулевом результате (неизвестный тип) — переход в постоянный сон.
+
 ### Алгоритм инициализации BME280
 
 - Задержка 100 мс после включения.
 - Проверка `CHIP_ID` (регистр `BME280_REG_ID`, ожидается `0x60`).
-- Сброс записью `0xB6` в регистр `BME280_REG_RESET`.
+- Сброс записью `0xB6` в регистр `BME280_REG_RESET`, задержка 10 мс.
 - Чтение калибровочных коэффициентов: 26 байт из `BME280_REG_CALIB00` и 7 байт из `BME280_REG_CALIB26` (всего 33 байта, массив `bme280_calib`).
 - Конфигурация влажности: `ctrl_hum = 0x01` (oversampling x1).
 - Конфигурация режима: `config = 0x00` (фильтр off, standby off).
-- Конфигурация измерения: `ctrl_meas = 0x25` (temp/pressure oversampling x16, forced mode).
+- Запуск измерения: `ctrl_meas = 0x25` (temp/pressure oversampling x16, forced mode) в `zh_bme280_read()` перед каждым чтением.
 
 ### Алгоритм компенсации BME280
 
 Сырые ADC-значения пересчитываются в физические величины по алгоритмам производителя из datasheet BME280.
 
-- **Температура**: `zh_bme280_compensate_temperature()` — вычисляет `bme280_t_fine` (используется для давления и влажности), возвращает результат в °C. Деление на `dig_t1` не выполняется (проверка `dig_t1 == 0` не реализована).
+- **Температура**: `zh_bme280_compensate_temperature()` — вычисляет `bme280_t_fine` (используется для давления и влажности), возвращает результат в °C.
 - **Давление**: `zh_bme280_compensate_pressure()` — возвращает результат в Па. При `var1 == 0` (знаменатель ноль) возвращает 0.0.
 - **Влажность**: `zh_bme280_compensate_humidity()` — результат ограничивается диапазоном [0, 419430400] на промежуточном шаге, затем делится на 1024.0 и возвращается в процентах.
 
 ### Алгоритм аппаратного TWI
 
-- Инициализация: `TWSR = 0x00` (предделитель 1), `TWBR = ZH_TWI_TWBR` (32), включение модуля битом `TWEN`. Скорость: `F_CPU / (16 + 2·TWBR·prescaler)` ≈ 100 кГц при 8 МГц.
+- Инициализация: `TWSR = 0x00` (предделитель 1), `TWBR = TWI_TWBR` (32), включение модуля битом `TWEN`. Скорость: `F_CPU / (16 + 2·TWBR·prescaler)` ≈ 100 кГц при 8 МГц.
 - Стартовое/повторное стартовое условие: установка `TWSTA`, ожидание `TWINT`, проверка статуса (`0x08` — START, `0x10` — REPEATED START).
 - Передача байта: запись в `TWDR`, сброс `TWINT`, ожидание завершения, проверка статусов подтверждения (`0x18`/`0x28` — данные, `0x40` — адрес чтения).
 - Приём байта: установка `TWEA` для всех байт кроме последнего, чтение `TWDR` после `TWINT`.
@@ -162,18 +210,21 @@
 - Переход в Power Up (бит `PWR_UP` в CONFIG).
 - Ожидание 5 мс (время стартования осциллятора).
 - Очистка TX FIFO командой `FLUSH_TX`.
-- Загрузка полезной нагрузки командой `W_TX_PAYLOAD`.
+- Загрузка полезной нагрузки командой `W_TX_PAYLOAD` (размер пакета определяет `zh_rf_sensor_build_payload()`, динамические пакеты включены: `FEATURE = EN_DPL`, `DYNPD = DPL_P0`).
-- Импульс CE длительностью 20 мкс для запуска передачи.
+- Импульс CE для запуска передачи.
-- Ожидание завершения по пину IRQ (PD2) с таймаутом 100 мс.
+- Ожидание завершения по пину IRQ (PD2) с таймаутом ~100 мс.
 - Сброс флагов статуса, очистка FIFO, переход в Power Down.
 
+Для процедуры сопряжения используется вариант без блокировки (`zh_nrf24_send_no_wait`, импульс CE 15 мкс) с завершением по прерыванию INT0.
+
 ### Алгоритм сна и пробуждения
 
-- Инициализация WDT: прерывание по таймауту ~8 секунд (`WDP3 | WDP0`), без сброса MCU.
+- Инициализация WDT: прерывание по таймауту ~8 секунд (`WDT_T_8S`), без сброса MCU.
-- ISR `WDT_vect`: увеличивает `wdt_wake_count`, заново включает бит `WDIE`.
+- ISR `WDT_vect`: увеличивает `wdt_wake_count` (до предела `WDT_WAKE_COUNT`), заново включает бит `WDIE`.
 - Главный цикл: переход в Power-down (`sleep_cpu()`). После пробуждения проверяется `wdt_wake_count >= WDT_WAKE_COUNT` (38 × 8 с ≈ 5 минут).
-- При достижении порога: обнуление счётчика, повторная инициализация BME280 (если датчик недоступен), чтение показаний и передача пакета через nRF24L01+.
+- При достижении порога: обнуление счётчика, повторная инициализация BME280 (если датчик недоступен), чтение показаний, сериализация пакета и передача через nRF24L01+.
-- Первое измерение выполняется сразу после инициализации перед входом в цикл.
+- Первое измерение выполняется сразу после инициализации и сопряжения, до входа в цикл.
+- `zh_enter_final_sleep()` — аварийный постоянный сон: отключение прерываний, WDT, радио, АЦП, TWI, SPI и тактов всей неиспользуемой периферии (PRR).
 
 ---
 
@@ -184,30 +235,43 @@
 ```c
 int main(void)
 {
+    transmitted_data.type = ZH_RF_SENSOR_BME280;
+    MCUSR &= ~(1 << WDRF);
+    wdt_disable();
     cli();
     zh_i2c_init();
     bme280_present = zh_bme280_init();
     zh_spi_init();
     zh_nrf24_init();
-    zh_wdt_init();
     set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_DOWN);
     sei();
 
+    uint8_t device_id = zh_load_device_id();
+    if (device_id == DEVICE_ID_UNASSIGNED) {
+        device_id = zh_do_pairing();
+    }
+    transmitted_data.id = (int16_t)device_id;
+
+    zh_wdt_start(WDT_T_8S);
     int32_t adc_t = 0, adc_p = 0, adc_h = 0;
 
-    // Первое измерение сразу после инициализации
+    // Первое измерение сразу после инициализации и сопряжения
     if (bme280_present == true) {
         if (zh_bme280_read(&adc_t, &adc_p, &adc_h) == true) {
-            transmitted_data.battery_voltage =
+            transmitted_data.battery =
                 (int16_t)lroundf(zh_get_battery_voltage() * 100.0);
             transmitted_data.value_2 =
-                (int16_t)lroundf(zh_bme280_compensate_temperature(adc_t));
+                (int16_t)lroundf(zh_bme280_compensate_temperature(adc_t) * 10.0);
             transmitted_data.value_3 =
-                (int16_t)lroundf(zh_bme280_compensate_pressure(adc_p) * 0.00750062);
+                (int16_t)lroundf(zh_bme280_compensate_pressure(adc_p) * 0.00750062 * 10.0);
             transmitted_data.value_1 =
-                (int16_t)lroundf(zh_bme280_compensate_humidity(adc_h));
+                (int16_t)lroundf(zh_bme280_compensate_humidity(adc_h) * 10.0);
-            zh_nrf24_send((uint8_t *)&transmitted_data,
+            uint8_t payload[ZH_RF_MAX_PAYLOAD_SIZE];
-                          sizeof(transmitted_data));
+            uint8_t size = zh_rf_sensor_build_payload(&transmitted_data,
+                                                      payload, sizeof(payload));
+            if (size > 0) {
+                zh_nrf24_send(payload, size);
+            }
         } else {
             bme280_present = false;
         }
@@ -225,7 +289,7 @@ int main(void)
             }
             if (bme280_present == true) {
                 if (zh_bme280_read(&adc_t, &adc_p, &adc_h) == true) {
-                    transmitted_data.battery_voltage =
+                    transmitted_data.battery =
                         (int16_t)lroundf(zh_get_battery_voltage() * 100.0);
                     transmitted_data.value_2 =
                         (int16_t)lroundf(zh_bme280_compensate_temperature(adc_t));
@@ -233,8 +297,12 @@ int main(void)
                         (int16_t)lroundf(zh_bme280_compensate_pressure(adc_p) * 0.00750062);
                     transmitted_data.value_1 =
                         (int16_t)lroundf(zh_bme280_compensate_humidity(adc_h));
-                    zh_nrf24_send((uint8_t *)&transmitted_data,
+                    uint8_t payload[ZH_RF_MAX_PAYLOAD_SIZE];
-                                  sizeof(transmitted_data));
+                    uint8_t size = zh_rf_sensor_build_payload(&transmitted_data,
+                                                              payload, sizeof(payload));
+                    if (size > 0) {
+                        zh_nrf24_send(payload, size);
+                    }
                 } else {
                     bme280_present = false;
                 }
@@ -247,8 +315,9 @@ int main(void)
 ### Изменение конфигурации под другое устройство
 
 ```c
-// Измените идентификатор для нового устройства
+// Идентификатор устройства назначается шлюзом при сопряжении
-#define DEVICE_ID 7          // Уникальный ID в сети
+// и хранится в EEPROM (адрес 0x00). Для повторного сопряжения
+// обнулите ячейку EEPROM.
 #define GATEWAY_CHANNEL 120
 #define GATEWAY_ADDRESS 0xDDEEFF
 // Тип устройства задаётся перечислением ZH_RF_SENSOR_BME280
@@ -263,10 +332,10 @@ int main(void)
 // PB3        -> MOSI (назначается аппаратным SPI)
 // PB5        -> SCK  (назначается аппаратным SPI)
 // PB1        -> CE   (управление передачей, выход)
-// PD2        -> IRQ  (вход, активный низкий, с подтяжкой к VCC)
+// PD2        -> IRQ  (вход, активный низкий, INT0, с подтяжкой к VCC)
 // BME280 (I2C, аппаратный TWI):
-// PC4        -> SDA (аппаратный TWI, pull-up)
+// PC4        -> SDA (аппаратный TWI, внутренний pull-up)
-// PC5        -> SCL (аппаратный TWI, pull-up)
+// PC5        -> SCL (аппаратный TWI, внутренний pull-up)
 ```
 
 ---
@@ -279,7 +348,7 @@ int main(void)
 
 ## Ошибки
 
-Компонент не возвращает коды ошибок. Функции `zh_bme280_init`, `zh_bme280_read`, `zh_bme280_write_reg`, `zh_bme280_read_reg` возвращают `bool` (true при успехе). Остальные функции имеют тип `void` или возвращают однобайтовый статус SPI (`uint8_t`).
+Компонент не возвращает коды ошибок. Функции `zh_bme280_init`, `zh_bme280_read`, `zh_bme280_write_reg`, `zh_bme280_read_reg` возвращают `bool` (true при успехе). `zh_load_device_id` возвращает `DEVICE_ID_UNASSIGNED` при отсутствии сохранённого ID. Остальные функции имеют тип `void` или возвращают однобайтовый статус SPI (`uint8_t`).
 
 | Условие | Поведение |
 | --------- | ---------- |
@@ -291,21 +360,24 @@ int main(void)
 | Ошибка чтения BME280 | `zh_bme280_read()` возвращает false, пакет не формируется, `bme280_present = false` |
 | `var1 == 0` при компенсации давления | `zh_bme280_compensate_pressure()` возвращает 0.0 |
 | Превышение таймаута передачи (~100 мс) | Цикл ожидания IRQ прерывается, передача может быть неполной |
+| Нет ответа шлюза при сопряжении | После 7 попыток (`PAIRING_TIMEOUT_ATTEMPTS`) — переход в постоянный сон до сброса |
+| Ширина принятого пакета ≠ 5 байт / > 32 байт | FIFO очищается, состояние сопряжения переходит в backoff |
+| `zh_rf_sensor_build_payload()` вернул 0 | Неизвестный тип датчика или слишком мал буфер — переход в постоянный сон |
 
 ---
 
 ## Ограничения
 
-1. **Только передача (TX-only)** — компонент не принимает данные, шлюз не может отправить подтверждение на уровне приложения.
+1. **Широковещательная передача данных** — приём используется только на этапе сопряжения; шлюз не подтверждает пакеты измерений на уровне приложения.
 2. **Отсутствие шифрования** — CRC включён, но AES-шифрование не используется. Пакеты могут быть перехвачены.
-3. **Жёстко зашитый адрес шлюза** — смена адреса требует перепрошивки.
+3. **Жёстко зашитый адрес шлюза** — смена адреса или канала требует перепрошивки (ID устройства при этом хранится в EEPROM).
 4. **Таймаут передачи ~100 мс** — если шлюз недоступен, передача прерывается. Аппаратные ретрансмиты nRF24L01+ (`SETUP_RETR = 0xFF`: 15 попыток с интервалом до 500 мс) включены.
-5. **Отсутствие валидации `dig_t1`** — в `zh_bme280_compensate_temperature()` нет проверки `dig_t1 == 0`, что может привести к делению на ноль.
+5. **Точность измерения батареи** — зависит от стабильности внутреннего опорного напряжения 1,1 В.
-6. **Точность измерения батареи** — зависит от стабильности внутреннего опорного напряжения 1,1 В.
+6. **Программные задержки в TWI** — обмен с BME280 выполняется на аппаратном TWI, но ожидание `TWINT` реализовано поллингом с таймаутом; прерывания TWI не используются.
-7. **Программные задержки в TWI** — обмен с BME280 выполняется на аппаратном TWI, но ожидание `TWINT` реализовано поллингом с таймаутом; прерывания TWI не используются.
+7. **Задержка между измерениями ~5 минут** — определяется произведением `WDT_WAKE_COUNT` (38) на интервал WDT (~8 секунд). В течение этого времени пакет не передаётся.
-8. **Задержка между измерениями ~5 минут** — определяется произведением `WDT_WAKE_COUNT` (38) на интервал WDT (~8 секунд). В течение этого времени пакет не передаётся.
+8. **Давление в мм рт. ст.** — `zh_bme280_compensate_pressure()` возвращает давление в Паскалях, для перевода в пакет умножается на `0.00750062` (коэффициент пересчёта Па → мм рт. ст.).
-9. **Давление в мм рт. ст.** — `zh_bme280_compensate_pressure()` возвращает давление в Паскалях, для перевода в пакет умножается на `0.00750062` (коэффициент пересчёта Па → мм рт. ст.).
+9. **Масштабирование значений ×10 только в первом цикле** — при первом измерении температура, влажность и давление умножаются на 10 (одна дробная цифра); в цикле пробуждения значения записываются без масштабирования (см. `main`).
-10. **Температура и влажность без масштабирования** — значения передаются как целые числа (°C и %), дробная часть теряется.
+10. **Сопряжение требует шлюза** — без ответившего шлюза устройство после 7 попыток уходит в постоянный сон до сброса/перепрошивки.
 
 ---
 
@@ -313,7 +385,7 @@ int main(void)
 
 - PlatformIO с плагином `platform-atmelavr`
 - AVR-GCC (входит в состав PlatformIO)
-- Библиотека `zh_rf_config` (подключается через `lib_deps` в `platformio.ini`)
+- Библиотека `zh_rf_config` (ветка `dev`, подключается через `lib_deps` в `platformio.ini`)
 - Программатор USBasp (или совместимый)
 - Фьюзы: LFUSE=`0xE2`, HFUSE=`0xDF`, EFUSE=`0x07` (8 МГц, без делителя)
 
@@ -334,16 +406,18 @@ pio run -e ATmega328P -t upload
 ```ini
 ; platformio.ini
 lib_deps =
-    https://github.com/aZholtikov/zh_rf_config
+    https://github.com/aZholtikov/zh_rf_config#dev
 ```
 
 ```c
 // Зависимости: стандартные заголовки AVR-libc, математика и конфигурация протокола
 #include "avr/io.h"
-#include "avr/sleep.h"
-#include "avr/fuse.h"
 #include "avr/interrupt.h"
+#include "avr/sleep.h"
+#include "avr/eeprom.h"
+#include "avr/wdt.h"
 #include "util/delay.h"
+#include "stdbool.h"
 #include "math.h"
 #include "zh_rf_config.h"
 ```