HID-UPS на Arduino: превращаем «глупый» ИБП в умный USB-устройство

Компоненты и материалы

Arduino Pro Micro	×1
Беспаечная макетная плата	×1
Перемычки	×1

О проекте

У меня был старый «глупый» ИБП без USB-порта, который не мог сообщать компьютеру о своем состоянии. Задача: создать «мозги» для ИБП на Arduino, чтобы он считывал заряд батареи, режим заряда/разряда, ток, напряжение и передавал это по USB так, чтобы ОС воспринимала его как обычный умный ИБП (например, APC).

Не желая писать драйверы, я выбрал HID-интерфейс (Human Interface Device). Изначально для клавиатур/мышей, стандарт HID теперь поддерживает устройства питания (UPS, батареи, зарядные устройства), обеспечивая «plug-and-play» совместимость.

Arduino Leonardo, Pro Micro и их клоны могут представляться как HID-клавиатура или мышь. Изучив библиотеки HID и Keyboard, я написал свою библиотеку HIDPowerDevice. Детали настройки и использования в README на GitHub.

Тестовая стенда

Простая схема: ноутбук, Arduino Pro Micro по USB, макетная плата, переключатель (перемычка) для симуляции перехода на батарею, пара LED для диагностики и потенциометр для симуляции уровня заряда.

Переключатель S1 соединяет пин 4 Pro Micro с землей — симуляция работы от батареи. Когда S1 открыт — Arduino сообщает «заряжается».

Результат в Windows 10

Система распознает Arduino как HID-батарею и корректно показывает процент заряда в трее.

Важное ограничение: Windows 10 поддерживает несколько батарей, но все должны сообщать статус в одном формате (мАч, мВтч или проценты). Большинство ИБП выдают только проценты. Если в системе уже есть ACPI-батарея (ноутбук), проценты могут отображаться некорректно.

Работа в Linux

ИБП работает и в Linux, но может потребоваться дополнительная настройка (см. README).

Обновление 12.06.2021: Поддержка Synology

После запросов по Synology (Arduino не определялся как HID-UPS) я исследовал проблему. В Network UPS Tools (NUT), используемом в Synology, по умолчанию ожидается USB-интерфейс 0, но Arduino Leonardo/Pro Micro представляется как композитное устройство с UPS на интерфейсе 2. Также есть нюансы с прерывающими эндпоинтами.

Модифицированная библиотека NUT с поддержкой Arduino: GitHub. Собирается из исходников, устанавливается на целевую платформу. Экспериментально — обязательно бэкап текущих файлов NUT.

Код

Исходный код HIDPowerDevice: https://github.com/abratchik/HIDPowerDevice

Схемы

arduino_ups_mlvhJQLrSZ.fzz