Camper-Monitor/README.md

# Camper Monitor

iOS-App, die per Bluetooth LE die Energieanlage im Wohnmobil ausliest:

| Gerät | Weg | Was ankommt |
|---|---|---|
| Victron Ladebooster (Orion-TR Smart / Orion XS) | Instant Readout im Advertisement | Ein-/Ausgangsspannung, beim XS auch Ströme und Ladeleistung, Zustand, Abschaltgrund |
| Victron Solarladeregler (SmartSolar MPPT) | Instant Readout im Advertisement | PV-Leistung, Batteriespannung, Ladestrom, Tagesertrag, Laststrom, Ladezustand (Bulk/Absorption/Float) |
| Batterie-BMS (Bulltron/Daly, WattCycle) | GATT-Verbindung, alle 5 s abgefragt | SoC, Spannung, Strom, Restkapazität, alle Einzelzellspannungen, Zelldifferenz, Temperaturen, Zyklen, MOSFET-Status |
| Kompressor-Kühlbox (Alpicool und Baugleiche) | GATT-Verbindung, lesen **und** stellen | Ist- und Solltemperatur je Zone, Betriebsart, Kompressorstatus, Bordspannung, Batterieanzeige |
| Neigungsmesser (VanAlign Pro) | GATT-Verbindung | Längs- und Querneigung als Libelle, Kalibrierung aus der App |

Ein Victron SmartShunt/BMV wird ebenfalls unterstützt, falls später einer dazukommt.

Dazu gehört eine **Apple-Watch-App**: Übersicht, Nivellierung samt
Ausrichtungs-Assistent mit Vibration und die Steuerung der Kühlbox am
Handgelenk. Sie funkt nicht selbst, sondern hängt am iPhone – warum, steht
unter [Apple Watch](#apple-watch).

Die Firmware des Neigungsmessers liegt mit im Projekt, siehe
[firmware/vanalign](firmware/vanalign/README.md).

## Bauen und installieren

```bash
open /Users/fritob/GIT/Camper-Management/CamperMonitor.xcodeproj
```

Dann in Xcode:

1. Target `CamperMonitor` → **Signing & Capabilities** → dein Apple-Team auswählen.
   Die Bundle-ID `de.fritob.CamperMonitor` ggf. anpassen, falls sie schon vergeben ist.
   Dasselbe beim Target `CamperMonitorWatch`; dessen Bundle-ID muss die des
   iPhones mit angehängtem `.watchkitapp` bleiben.
2. iPhone per Kabel anschließen, oben als Ziel wählen, ⌘R.

Das Schema `CamperMonitor` baut die Watch-App mit und bettet sie ein. Dafür
muss die watchOS-Plattform in Xcode installiert sein – sonst bricht schon das
Übersetzen des Symbolkatalogs ab:

```bash
xcodebuild -downloadPlatform watchOS
```

Auf die Uhr kommt die App danach von selbst: Sie steckt in der iPhone-App und
taucht in der Watch-App des iPhones unter *Verfügbare Apps* auf.

Wichtig: **Der Simulator hat kein Bluetooth.** Die App startet dort, findet aber
nie ein Gerät. Zum Testen muss sie auf ein echtes iPhone.

Mit einem kostenlosen Apple-Account läuft die App 7 Tage und muss dann neu
installiert werden; mit einem bezahlten Developer-Account ein Jahr.

## Einrichtung in der App

### Victron-Geräte

Victron-Geräte senden ihre Messwerte etwa im Sekundentakt verschlüsselt im
BLE-Advertisement. Es wird nichts verbunden und nichts gestört – VictronConnect
kann parallel laufen. Dafür brauchst du pro Gerät einmalig den Schlüssel:

1. VictronConnect öffnen, Gerät anwählen
2. Zahnrad (Einstellungen) → ⋮ oben rechts → **Produkt-Info**
3. **Instant Readout** einschalten
4. **Verschlüsselungsdaten anzeigen** → der Schlüssel sind 32 Hex-Zeichen

In der App: **+** → Gerät aus der Liste wählen (Victron-Geräte werden erkannt
und die Art vorausgefüllt) → Schlüssel einfügen → Sichern.

Der Schlüssel liegt in der iOS-Keychain, nicht in den UserDefaults.

#### Wenn „Schlüssel passt nicht" erscheint

Victron sendet das erste Byte des Schlüssels unverschlüsselt mit, damit sich ein
falscher Schlüssel sofort erkennen lässt. Die Detailansicht des Geräts hat dafür
den Abschnitt **Diagnose**:

* *Gerät sendet als erstes Schlüsselbyte* – was das Gerät erwartet
* *Eingetragener Schlüssel beginnt mit* – was in der App steht

Stimmen die beiden nicht überein, gehört der Schlüssel zu einem anderen Gerät.
Bei mehreren Victron-Geräten ist das die mit Abstand häufigste Ursache: In
VictronConnect prüfen, dass wirklich dieses Gerät geöffnet war, als der
Schlüssel angezeigt wurde.

Die Diagnose zeigt außerdem Produkt-ID, Datensatztyp und die Rohdaten des
Advertisements – letztere lassen sich durch langes Antippen kopieren.

### Batterie / BMS

Kein Schlüssel nötig. Auswählen, Art auf **Batterie / BMS** stellen, Sichern.
Bulltron-Akkus melden sich meist als `DL-…`, WattCycle je nach Charge unter
eigenem Namen – findest du nichts, in der Geräteliste auf **Alle** umschalten.

Die App probiert drei Protokolle durch und übernimmt, was antwortet:

| Dialekt | Verbreitung |
|---|---|
| Daly klassisch (`A5`) | Bulltron und viele Daly-BMS |
| Daly Modbus (`D2`) | neuere Daly-Firmware |
| JBD / Xiaoxiang (`DD A5`) | viele LiFePO4-Akkus mit eigener App |
| WattCycle (`1E`/`7E`) | WattCycle-Bluetooth-Serie |

WattCycle-Akkus verlangen eine Besonderheit: vor der ersten Abfrage muss der
Text `HiLink` auf eine eigene Freischalt-Charakteristik (`FFFA`) geschrieben
werden, sonst bleiben sie auf jede Anfrage stumm. Die App macht das
automatisch, sobald ein Gerät diese Charakteristik anbietet. Modell,
Hersteller und Seriennummer liest sie einmalig mit aus und zeigt sie in der
Detailansicht unter *Gerät*.

Protokoll und Feldbelegung stammen aus
[frabnet/esphome-wattcycle-ble](https://github.com/frabnet/esphome-wattcycle-ble);
die Prüfsummen-Variante von dort ist gegen den klassischen Modbus-CRC
nachgerechnet, die Anfragerahmen sind byteweise in `run-tests.sh` abgesichert.

Auch die GATT-Charakteristiken werden gesucht statt vorausgesetzt, weil sich
die BLE-Module zwischen Herstellern und Chargen unterscheiden. Welches
Protokoll erkannt wurde, steht in der Detailansicht unter **Diagnose** –
zusammen mit der letzten Rohantwort.

Nur **eine** App gleichzeitig kann mit dem BMS verbunden sein. Wenn die
Hersteller-App offen ist, bekommt Camper Monitor keine Verbindung.

### Kühlbox

Die IceCube-Boxen von Plug-in Festivals sind umgelabelte Alpicool-Boxen –
erkennbar daran, dass der Hersteller die App „Alpicool T-Series“ nennt. Dasselbe
Protokoll sprechen auch BrassMonkey und Ocean Comfort.

Beim Einrichten Art auf **Kühlbox** stellen. Die App meldet sich beim Verbinden
selbst an; steht **APP** im Display der Box, verlangt sie dabei einen
Tastendruck am Gerät.

Neben den Messwerten gibt es hier als einzigem Gerät auch Bedienelemente:
Ein/Aus, Eco oder Max, Solltemperatur je Zone und die Bedienfeldsperre. Alle
Schalter zeigen den Stand, den die Box zurückmeldet – nach jedem Stellbefehl
wird ihr Zustand neu abgefragt, statt die Eingabe anzunehmen. Das Ausschalten
fragt einmal nach, weil dabei die Kühlung stoppt.

Interessant für die Energieübersicht: Die Box misst die Bordspannung und meldet
sie mit, was einen Quervergleich zu Batterie und Solarregler erlaubt.

Protokoll und Feldbelegung stammen aus
[Gruni22/alpicool_ha_ble](https://github.com/Gruni22/alpicool_ha_ble).

### Nivellierung

Der Neigungsmesser [VanAlign Pro](https://github.com/) ist ein ESP32 mit
MPU6050, der Längs- und Querneigung über Bluetooth bereitstellt. Er bewirbt
seinen Dienst, wird beim Einrichten also sicher erkannt und die Art
vorbelegt.

Die Detailansicht bietet zwei Darstellungen, umschaltbar und über Starts
hinweg gemerkt:

* **Libelle** – die Blase wandert dorthin, wo das Fahrzeug höher steht, wie bei
  einer echten Wasserwaage. Ringe markieren Toleranz und zwei Grad.
* **Fahrzeug** – Seitenansicht für längs, Heckansicht für quer, beide gekippt.
  Die Heckansicht teilt die Blickrichtung des Fahrers, links im Bild ist also
  links am Fahrzeug. Die Neigung ist dreifach überhöht dargestellt, sonst wäre
  sie bei zwei Grad kaum zu erkennen; die angezeigten Gradzahlen sind echt.

In beiden Fällen: grün heißt eben (bis 0,5°), orange bis zwei Grad, darüber
rot. Dazu steht in Worten, welche Seite höher steht.

Die Fahrzeugzeichnungen stammen aus dem Ursprungsprojekt VanAlign Pro. Sie
liegen als Schablonen im Asset-Katalog und werden je nach Abweichung
eingefärbt; die Helligkeit des Originals wurde dafür in Deckkraft übersetzt,
damit Fenster und Konturen beim Einfärben erhalten bleiben.

**Vor der ersten Nutzung die Einbaulage bestimmen.** Sitzt der Sensor quer,
gedreht oder kopfüber, meldet er längs und quer vertauscht oder mit falschem
Vorzeichen. Der Assistent unter *Sensor → Einbaulage* klärt das durch zwei
Kippbewegungen: einmal die Front nach unten, einmal die linke Seite. Aus der
Reaktion ergibt sich die Zuordnung – geraten wird nichts.

**Danach kalibrieren:** Fahrzeug eben stellen, dann *Auf
aktuelle Lage kalibrieren*. Ohne das zeigt die Anzeige die Lage des Sensors,
nicht die des Fahrzeugs – je nachdem, wie schief er eingebaut ist.

Die Werte werden zweimal je Sekunde abgefragt. Bietet ein Gerät `notify` an,
werden sie stattdessen abonniert – die mitgelieferte Firmware tut das
allerdings nicht, siehe deren README.

Ob bereits kalibriert wurde, meldet nicht jede Firmware zurück. Fehlt die
Angabe, gilt sie als unbekannt und die App warnt nicht – eine Warnung, die
sich nie abstellen lässt, wäre schlimmer als keine. Kalibrieren aus der App
braucht Firmware 1.0.2.

### Ausrichtungs-Assistent

Von der Nivellierungs-Ansicht aus erreichbar, gedacht fürs Rangieren. Er
verfolgt die Neigung über die Zeit und sagt, ob es gerade besser oder
schlechter wird – und wo es am besten stand: *„Vor 4 Sekunden stand das
Fahrzeug 0,8° flacher."* Steht der Camper in der Toleranz, meldet das Gerät
sich mit einer Vibration; das Display bleibt solange wach.

Bewusst **ohne** Positionsbestimmung. Aus einem MEMS-Beschleunigungssensor
lässt sich keine brauchbare Strecke ableiten, weil der Fehler beim zweifachen
Integrieren quadratisch mit der Zeit wächst und die Beschleunigungen im
Schritttempo ohnehin im Rauschen untergehen. Gebraucht wird das auch nicht:
Beim Einparken lautet die Frage nie „wo stehe ich", sondern „wird es besser".
Das steckt vollständig im zeitlichen Verlauf der Neigung – ohne jede Annahme
über das Gelände.

Sind beim Fahrzeug **Spurweite und Radstand** hinterlegt, rechnet der Assistent
zusätzlich die nötige Höhe der Auffahrkeile aus. Das ist reine Geometrie und
damit exakt: 2,0° Querneigung bei 2,00 m Spurweite ergeben 7,0 cm unter die
tieferstehende Seite. Die Maße stehen im Fahrzeugprofil, erreichbar über das
ⓘ in der Fahrzeugliste.

## Apple Watch

Die Uhr zeigt dasselbe wie das Dashboard, nur auf das eingedampft, wofür man
den Arm hebt:

* **Übersicht** – je Gerät der Hauptwert und ein Punkt für den Zustand der
  Verbindung. Ganz unten steht, wie alt der Stand ist.
* **Nivellierung** – Libelle, beide Winkel, was zu tun ist, und die nötige
  Keilhöhe, falls im Fahrzeugprofil Spurweite und Radstand stehen.
* **Ausrichten** – derselbe Assistent wie am iPhone: Tendenz, Rat und der
  Hinweis auf den flachsten Punkt der letzten anderthalb Minuten. **Steht das
  Fahrzeug in der Toleranz, vibriert die Uhr.** Das ist der eigentliche Gewinn
  gegenüber dem iPhone – beim Rangieren schaut niemand aufs Display, aber die
  Vibration am Handgelenk kommt an.
* **Kühlbox** – ein/aus, Eco oder Max und die Solltemperatur, über die Krone
  gestellt.

### Warum die Uhr nicht selbst funkt

watchOS könnte Bluetooth, und trotzdem geht alles über das iPhone. Zwei Gründe,
beide hart:

* BMS, Kühlbox und Neigungsmesser lassen jeweils nur **eine** Verbindung zu.
  Eine mitlesende Uhr würde dem iPhone die Verbindung wegnehmen, statt sie zu
  ergänzen.
* Die Victron-Schlüssel liegen in der Keychain des iPhones. Sie auf die Uhr zu
  kopieren hiesse, sie ein zweites Mal aufzubewahren, ohne dass der zweite Ort
  irgendetwas brächte.

Das iPhone bleibt also das Funkgerät und reicht fertige Messwerte weiter. Was
die Uhr stellt, stellt in Wahrheit das iPhone – und angezeigt wird auch dort
nur, was das Gerät zurückmeldet, nicht der Tastendruck.

### Was das für den Betrieb heisst

Auf dem iPhone muss Camper Monitor laufen. Solange die Uhr meldet, dass jemand
hinschaut, hält die App das Funkgerät auch im Hintergrund am Leben – sonst wäre
die Anzeige am Handgelenk beim Rangieren tot, denn dann liegt das iPhone mit
dunklem Bildschirm in der Halterung. Die verbundenen Geräte liefern dabei
weiter; die Victron-Werbedaten nicht, weil iOS im Hintergrund kein ungefiltertes
Suchen erlaubt.

Gesendet wird in zwei Takten: ein halber Sekundentakt, solange die Watch-App im
Vordergrund ist, sonst alle zwei Sekunden und nur bei Änderungen. Der schnelle
Takt läuft über eine Frist, die die Uhr regelmässig erneuert – schläft sie ein,
hört das iPhone von selbst wieder auf.

Was die Uhr zeigt, ist immer Weitergereichtes. Deshalb steht auf jedem
Bildschirm das Alter des Standes: Eine abgerissene Strecke zum iPhone sähe sonst
genauso aus wie ein Fahrzeug, an dem sich nichts tut.

## Diagnose

Im Alltag zeigt die App nur Messwerte und Bedienelemente. Die technischen
Angaben – erkanntes Protokoll, Bluetooth-Merkmale, gesendete Befehle, Rohdaten
der letzten Antwort – sind ausgeblendet und lassen sich unter *Einstellungen →
Diagnose anzeigen* einschalten. Die Einstellungen sitzen im Fahrzeugmenü oben
links im Dashboard.

Meldet ein Gerät einen Fehler oder fehlt ein Victron-Schlüssel, werden die
Angaben unabhängig davon eingeblendet – dann sind sie genau das, was
weiterhilft.

## Mehrere Fahrzeuge

Oben links im Dashboard sitzt der Fahrzeugwechsel. Jedes Profil hat seinen
eigenen Gerätesatz; die App scannt und verbindet immer nur für das gewählte
Fahrzeug. Über *Fahrzeuge verwalten…* lassen sich Profile anlegen, umbenennen,
mit einem Symbol versehen und löschen. Geräte, die vor der Profilverwaltung
eingerichtet wurden, wandern beim Update automatisch ins erste Profil.

## Ohne Fahrzeug ansehen

Ein Demo-Modus füllt die App mit erfundenen Werten, damit sich die Ansichten
ohne Bluetooth prüfen lassen. In Xcode unter *Product → Scheme → Edit Scheme →
Run → Arguments* die Umgebungsvariable `CAMPER_DEMO` auf `1` setzen. Er greift
nur in Debug-Builds.

Die Watch-App kennt denselben Schalter und braucht dann kein iPhone: Im Schema
`CamperMonitorWatch` dieselbe Variable setzen. Die Neigung wandert dort
langsam hin und her, sonst hätte der Ausrichtungs-Assistent nichts zu zeigen.

## Protokolle prüfen

```bash
./run-tests.sh
```

Prüft die Entschlüsselung und die Rahmenverarbeitung ohne Hardware und ohne
Simulator – unter anderem AES-CTR gegen den Referenzvektor aus NIST SP 800-38A
und die Prüfsummen beider Daly-Dialekte.

## Aufbau

```
firmware/vanalign/               Firmware des Neigungsmessers (ESPHome)
├── esp32_ble.yaml               Neigungsmessung und Bluetooth-Schnittstelle
└── experimente/                 Nicht für den Betrieb nötig

Shared/                          In iPhone- und Watch-App übersetzt
├── Models/
│   ├── Profile.swift             Fahrzeug samt Maßen
│   ├── AlignmentAssistant.swift  Verlauf, Tendenz und Keilberechnung
│   ├── SensorOrientation.swift   Einbaulage und ihre Erkennung
│   ├── ConfiguredDevice.swift    Eingerichtetes Gerät, Rolle, Transportart
│   ├── DeviceSnapshot.swift      Messwerte in Anzeigeform
│   ├── LevelState.swift          Neigung, Toleranz und Klartext dazu
│   └── VictronCodes.swift        Klartexte für Zustands-/Fehlercodes
└── WatchLink/
    └── WatchLink.swift           Datensatz und Befehle zwischen iPhone und Uhr

CamperMonitor/
├── Bluetooth/
│   ├── BluetoothManager.swift    Zentraler Scan, Verbindungen, Verlauf
│   ├── VictronAdvertisement.swift Advertisement entschlüsseln und auswerten
│   ├── AESCounterMode.swift      AES-128-CTR (CommonCrypto)
│   ├── BitReader.swift           Bitweises Lesen der gepackten Felder
│   ├── DalyProtocol.swift        Daly-Rahmen und Prüfsummen
│   ├── DalyState.swift           Sammelt Daly-Antworten zu einem Gesamtbild
│   ├── JBDProtocol.swift         JBD/Xiaoxiang, Rahmen und Auswertung
│   ├── WattCycleProtocol.swift   WattCycle, Freischaltung und Auswertung
│   ├── AlpicoolProtocol.swift    Kühlboxen: Auswertung und Stellbefehle
│   ├── VanAlignProtocol.swift    Neigungsmesser: Winkel und Kalibrierung
│   ├── LevelSession.swift        Verbindung zum Neigungsmesser
│   └── BMSSession.swift          GATT-Verbindung, Protokollerkennung, Abfrage
├── Store/
│   ├── DeviceStore.swift         Geräteliste, Persistenz
│   └── KeychainStore.swift       Victron-Schlüssel
├── Watch/
│   └── PhoneWatchLink.swift      Sendet den Stand, nimmt Befehle der Uhr an
└── Views/
    ├── DashboardView.swift       Kachelübersicht
    ├── DeviceCard.swift          Eine Kachel
    ├── DeviceDetailView.swift    Alle Werte, Verlauf, Zellspannungen, Diagnose
    ├── ProfilesView.swift        Fahrzeuge anlegen und verwalten
    ├── FridgeControls.swift      Bedienelemente der Kühlbox
    ├── LevelView.swift           Libelle und Kalibrierung
    ├── AlignmentAssistantView.swift  Ausrichtungs-Assistent fürs Rangieren
    ├── VehicleTiltView.swift     Neigung am Fahrzeug dargestellt
    ├── SettingsView.swift        App-Einstellungen
    ├── SensorSetupView.swift     Assistent für die Einbaulage
    └── AddDeviceView.swift       Scannen und Einrichten

CamperMonitorWatch/              watchOS-App
├── CamperWatchApp.swift          Einstieg, meldet dem iPhone das Hinschauen
├── PhoneLink.swift               Gegenstelle zum iPhone
├── WatchDemo.swift               Erfundene Werte für den Simulator
└── Views/
    ├── WatchRootView.swift       Übersicht und Altersangabe
    ├── WatchBubble.swift         Libelle für den kleinen Bildschirm
    ├── WatchLevelView.swift      Neigung, Keilhöhe, Kalibrierung
    ├── WatchAlignView.swift      Ausrichten mit Vibration
    ├── WatchDeviceDetailView.swift  Alle Werte eines Geräts
    └── WatchFridgeControls.swift Kühlbox stellen

Config/
└── CamperMonitor-Info.plist      Nur der Hintergrundbetrieb für die Uhr
```

## Bekannte Grenzen

* **Im Hintergrund nur die verbundenen Geräte.** iOS erlaubt das ungefilterte
  Scannen nach Advertisements nur im Vordergrund; die Victron-Werte stehen im
  Hintergrund also still. Verbundene Geräte – Neigungsmesser, BMS, Kühlbox –
  laufen weiter, aber nur solange die Uhr meldet, dass jemand hinschaut. Ohne
  Uhr pausiert die App im Hintergrund vollständig und nimmt beim Zurückkommen
  wieder auf.
* **Die Uhr braucht das iPhone.** Sie zeigt nur, was von dort kommt. Steckt das
  iPhone ausser Reichweite, steht auf der Uhr, wie alt der letzte Stand ist –
  aber kein neuer.
* **Das Modbus-Registerlayout des neuen Daly-Protokolls variiert zwischen
  Firmwareständen.** Das klassische `A5`-Protokoll und das JBD-Protokoll sind
  gut dokumentiert; falls dein BMS Modbus spricht und Werte unplausibel
  aussehen, muss das Mapping in `DalyState.apply(registers:)` am realen Gerät
  nachgezogen werden.
* **Die Feldbelegung der BMS-Datensätze ist nicht an jedem Modell geprüft.**
  Meldet die Diagnose dauerhaft „wird ermittelt“, spricht der Akku ein
  Protokoll, das die App nicht kennt – die dort angezeigte Rohantwort ist dann
  der Ansatzpunkt.
* Die Feldbelegungen der Victron-Datensätze stammen aus Victrons
  „Extra Manufacturer Data“-Beschreibung. Solarladeregler und DC/DC-Wandler
  sind die am besten belegten Typen.
* Die Bluetooth-Kennung eines Geräts ist pro iPhone eindeutig. Auf einem
  zweiten Gerät müssen die Geräte neu eingerichtet werden.