什麼是 Modbus?

什麼是 Modbus?

• Modbus是由Modicon公司(現為Schneider的 一個品牌)在1978年提出的
• Modbus由於易學易用，耗費系統資源極低， 是工業控制領域的一個通訊標準  
• Modbus 被廣泛應用在 PLC 與 多功能電表等 設備中  
• 1998年Schneider又推出了TCP/IP乙太網路的 ModbusTCP，使 MODBUS 應用更推向網際 網路。
• Modbus 是一種需求-回應協定，採用主從架構實作而成。 
• Modbus允許多個 (大約240個) 裝置連接在同一個網路上進行通訊
• 舉個例子，一個由測量溫度和濕度的裝置，並且將結果傳送給電腦。在資料採集與監視控制系統（SCADA）中，Modbus通常用來連接監控電腦和遠端終端控制系統（RTU）

網路特性

• 按電氣特性可分為RS-232、RS-422與RS485。  
• 按照資料流程的方向可分成兩種基本的傳送方 式：全雙工、半雙工。  
• RS-485 半雙工通訊由於只需要兩條通訊線， 且通訊距離長，被廣泛用在分散式的控制網路 架構。

MODBUS 協定

• Modbus協定是主(Master)/僕(Slave)通訊協定; 網路上的每個 Slave 設備必須有唯一的位址（範圍從1到247）
• 主從架構的通訊作業會成雙成對的出現，必須有個裝置啟動需求並等候回應，也就是說，這個啟動需求的裝置 (主要裝置) 會負責啟動每一次互動。
• Slave 位址用於定址 Slave 設備，由Master發 起; 位址0用於廣播模式，不需要回應;  
• 傳輸模式 依照編碼方式可以分為 RTU 與 ASCII模式

MODBUS RTU 模式

• 使用 16 進制編碼  
• 使用兩個 Byte 的 CRC 校驗碼  
• 相較於 ASCII 節省一半的通訊量  
• CRC校驗遠較LRC運算嚴謹
• CRC為校驗和的一種，是兩個位元組資料流採用二進制除法（沒有進位，使用XOR來代替減法）相除所得到的餘數。

MODBUS ASCII 模式

• 封包必須以“ : ”開始，以“CR -LF”結束；  
• 資料用十六進位 ASCII 碼值表示；  
• 使用LRC進行錯誤校驗；
• 將所有位元組相加，捨去進位，然後取２的補數，即為 LRC 的演算法
• 相較於 RTU 模式可以直接由文字通訊程式進行傳輸

MODBUS TCP

• IANA (Internet Assigned Numbers Authority:網際網路編號分配管理機構)已為 Modbus協議指配TCP / UDP埠502  
• Modbus TCP 資料封包包含了MBAP標頭，功能碼和資料三部分
• MBAP Modbus Application Protocol

Modbus 模擬情境：

• 像是一個部隊，有一位連長(Master)，跟一群大頭兵(slave)
  (Master只有一個．其他都是slave)  
• 操練中，只有連長(Master)可以說話，大頭兵(slave)不能主動說話，但可以回應。
  (資料的傳送必須由Master開始，slave只是回應。)  
• 連長可傳送資訊給大頭兵，也可以問大頭兵的狀況
   (Master可以送給slave資料，或是詢問slave的資料) 
• 大頭兵人多，每個人都有兵籍編號
  (slave 是以站號來區別)  
• 連長在連集合場講話，或是大頭兵回話，不管連長或大頭兵都聽得到。
  (Master 或Slave 通訊時，每一站都收得到。)

reference:

• http://www.ni.com/white-paper/52134/zht/
• https://vkinngworld.blogspot.com/2016/04/modbus.html

[MongoDB] C# Driver 時間查詢問題

今天查詢 MongoDB 帶時間條件遇到一個怪問題，
時間條件設定為 2018-12-24T16:00:00Z
但進資料庫查詢時，總是被改成 ISODate("2018-12-24T08:00:00Z")

經一番查詢後，發現 MongoDB driver 在查詢時，
會自動依執行環境的 Time Zone 改成 UTC 時間，
所以才會發生這個怪現象
2018-12-24T16:00:00Z  → time zone (utc+8) → 2018-12-24T08:00:00Z


那該如何解決呢?

var queryDate = new DateTime(2018, 12, 24, 0, 0, 0, DateTimeKind.Utc);

在建立DateTime 時，帶入 DateTimeKind.Utc  ，
即告訴 driver 時間已經是 UTC 時間，
所以不用再幫我轉囉!!

reference: https://stackoverflow.com/questions/19350348/mongodb-c-sharp-driver-and-isodate

如何建立 Aexa Web Service ?

建立 alexa web service 需要以下幾個步驟∶

• 建立web server (Restful Web API)
• 建立憑證 (可用私有憑證) 
• alexa configuration
• service simulator 

建立web server (Restful Web API)

• alexa-app: 
• 已對 alexa voice service 寫好對應的方法及模組，可快速進行開發
• A Node module to simplify the development of Alexa skills (applications.) 
• https://github.com/alexa-js/alexa-app

• alexa-app-server: 
• 基於上述 alexa-app module 提供 web server 服務，方便開發人員串接 alexa vocie service
• An Alexa App (Skill) Server module using Node.js and the alexa-app module. 
• The alexa-app-server module offers a stand-alone web server to host Alexa Apps (Skills). 
•  Think of it as a simple "container" that allows you to easily publish multiple Alexa Apps with one server. 
•  This module does not help you write the Alexa Apps (Skills) themselves, as apps are independent modules, written using the alexa-app framework. URL: 
• https://alexasaturn.tk/alexa/color_picker

建立憑證 (可用私有憑證)

• Create self-signed certificate語法如下∶
• 此處要注意一點，必須申請 DNS 並寫入憑證內，才可正常串接服務

alexa configuration

• Configuration 勾選 Https
• Default 輸入 URL

• Self-signed SSL Certificate 
• 勾選 I will upload a self-signed certificate in X.509 format 
• 再將憑證內容貼上

service simulator

• 可用 Test 下的 service simulator 進行測試

Alexa 架構

Alexa 是什麼？

亞馬遜公司所發售Amazon Echo(智慧喇叭)內搭載的智慧型語音助理 - Alexa


Alexa 能做些什麼？

在於「操作顛覆」，其他已上市的 IoT 系統幾乎以「觸控」操作來完成，語音助理 Siri、Google Now 只能做為輔助工具，在 Amazon Echo，以語音為主要操控方式，使用者只靠說話就能與之互動，透過語音下達指令，Alexa 可以為你閱讀新聞、查看天氣與交通狀況，撥流行音樂、確認行事曆、訂Pizza、叫車、買東西等，可說是一款語音助理與生活相互融合的絕佳範例。


開發者可用Alexa Skills Kit 開發自己的Alexa Skill。例如美國最大的餐點外送公司Grubhub在Alexa 上的開頭語是：「Alexa, tell Grubhub I’m hungry」；Uber 則是用：「Alexa, ask Uber to request a ride!」。許多企業都在思考該如何以最直覺的方式讓人們完成點餐、搭車等等的服務，讓消費者更快下決定，有效提高下單率！

架構

• Framework: alexa-app-server (nodejs) 
• 溝通需使用 https (self-signed certificate 需參考官方文件） 
• Backend 主要的對象是 Intent event，依不同的event進行回應 
• 依需求，溝通過程不主動關閉 session 需在8秒內回應 response，否則將被強制關閉 session

Intent 範例

什麼是 RS485?

什麼是 RS-422？

RS-422 (EIA RS-422-A 標準) 為過去用於 Apple Macintosh 電腦的序列連結。 與 RS-232 參照至接地的非平衡式訊號相反，RS-422 為使用差動電子訊號， 差動傳輸使用 2 個通道，分別用於傳輸與接收訊號，因此相較於 RS-232，其抗擾性更佳，通訊距離也更長。 這些優勢讓 RS-422 更適合用於工業級應用。


什麼是 RS485?

RS-485 (EIA-485 標準) 為 RS-422 的改良版本，從原本的 10 組裝置提高至 32 組裝置，並定義必要的電子特性，以在最大負載下保持適當的訊號電壓。

RS232 連線長度只能50~100 呎(17~33m)，一個 Comm Port只能接一台，為因應工廠控制需要，於1993年訂定 RS485

• 抗雜訊能力提高
• 距離可達4000 呎 (1333 米) 
• 同時可控制32個設備
• 優點 
1. 比RS232便宜,只使用一個+5V電源， 比RS232用的 ±5V方便 
2. 網路功能:可長距離、多儀器連結，使用高阻抗的接收器，可接達256 台
3. 長距離: 1333m
4. 快速:可達10Mbits/s
   (RS232只能達 ~20Kbits/s)
• RS485接線法，基本上只有三條線 TRA, TRB, SG 可只使用2線, 須加終端電阻, 每台機器須設不同的位址
• 終端電阻加在電腦端及最遠一台機器的一端，需搭配導線的阻抗值 (必須大於75ohm)，一般而言AWG24線使用(100~150ohm即可)
• 由於RS232還是PC現有的介面，所以常使用RS232到RS485的轉接器，以便利用RS232控制RS485儀器

什麼是 RS232C?

什麼是 RS232C

RS-232 (ANSI/EIA-232 標準) 為過去 IBM 相容電腦的序列連結功能， 可用以連接滑鼠、印表機或數據機，或用於工業級儀器控制等許多功能。

• 電腦中最常用的介面之一。 
• RS-232 : Recommend Standard number 232. 
• C 表示最新的版本. 
• 大多電腦都是符合RS-232C一部份標準. 
• 連線長度只能50~100 呎(17~33m)
• 一個 Comm Port只能接一台
• 全功能的 RS-232C 規定使用25-pin D 接頭，使用其中的 22 pins. 
• 對電腦通訊，大多是不必要的，因此大多數PC只使用一個9pin的公接頭。 
• 其實，只要使用其中3根pin便可達到全雙工 (full duplex)通訊的目的，一根Send，一根 receive，一根ground
  (Full duplex:送資料與接收資料同時進行，亦即是 雙向的溝通bi-directional)

RS232定義兩種接頭形式，接腳訊號定義不同

• DCE (data communication Equipment) 
• 母接頭
• 資料通訊設備→遠端儀器
• DTE (data terminal equipment) 
• 公接頭
• 資料終端設備→電腦
• DTE 與DCE可直接一對一連接，
• 同類間連接需要用Null modem Cable，交換 send 與 receive腳位 

資料如何傳輸 - start bit

• RS232是屬於序列式的(serial)傳輸資料，資料是一個bit一個bit傳
• 一般狀態，TD 與RD是在高電位，一端的TD 是接到另端的RD，當有資料要傳時，一 端的TD會先被拉低電位，而另一端的 RD接收到低電位開始接收資料，這個動作叫做送起始位元( Start bit)

接收資料-data bits

• Start bit後，兩邊的設備開始準備接收資料 
• 為了溝通，兩邊必須有相同的傳輸速度(baud rate)，及有多少 data bits要送
  (Baud rate: 每秒多少bit的傳輸動作)
• 確定好傳輸速度，接著規定要傳多少bit， 一般是傳8或7 bit，以8 bit最常用。LSB最小位元先送。

資料檢查 Parity bit 

• 檢查序列資料是否傳得正確?
• 奇偶檢查 
• Data bit送完，會再送一個parity bit，讓接收端檢查資料是否正確
• 有以下幾種: 
• none:不送parity bit (最常用) 
• Odd:當data bit有偶數個1時 → 送1補成奇數個 
• Even :當data bit有奇數個1時 → 送1補成偶數個 
• Mark:永遠送1做parity bit 
• Space :永遠送0做parity bit

Stop Bit

• 停止位元: 將電位拉高，宣告資料已經傳 輸完畢。 
• 最常用的傳輸格式常記為 8-N-1 8: 
• 8 data bit 
• N: No parity bit 
• 1: 1 start/stop bit
  (設備較慢時用 2bits)

防止資料遺失

• 使用Handshaking(握手 ) 
• 可不用 
• 很多方式
• 利用某一根線的高低電位 ( 如DTR)，當一端準備收資料時先拉高某一線電位，另一端接收到訊息後，才開始送資料
• 利用TD, RD線，傳送特殊的byte 當成準備接收資料的代號
• 使用中斷(interrupt)或詢問(polling) 
• Interrupt:有事件發生時執行 
• Polling:以軟體不斷檢查資料
• 使用Acknowledgement(確認 ) 
• 收到資料時，送回一個特殊byte確認資料收到
• 錯誤檢查(error checking) 送checksum byte給接收端檢查資料正確性，有問題，通知重送資料

reference: http://www.taltech.com/datacollection/articles/serial_intro#232c

ASP.NET Core 2.0 - JwtBearerEvents

想在 .Net Core 2.0 裡接 jwt 驗證的事件，
比如拿到 token 驗證失敗的 exception，
該怎麼做呢？

建立 CustomJwtBearerEvents 類別，實作 JwtBearerEvents

public class CustomJwtBearerEvents : JwtBearerEvents
{
    private static Logger _logger = LogManager.GetCurrentClassLogger();

    public CustomJwtBearerEvents() : base()
    {}

    public override Task AuthenticationFailed
            (AuthenticationFailedContext context)
    {
        _logger.Error(context.Exception.Message);
        return this.OnAuthenticationFailed.Invoke(context);
    }

    public override Task TokenValidated(TokenValidatedContext context)
    {
        _logger.Trace("OnTokenValidated: " + context.SecurityToken);

        if (something)
        {
            var failMsg = $"Invalid API Token : {jwtToken.RawData}";
            context.Fail(failMsg);
            _logger.Error(failMsg);
                    
        }
        return this.OnTokenValidated.Invoke(context);
    }

    public override Task Challenge(JwtBearerChallengeContext context)
    {
        return this.OnChallenge.Invoke(context);
    }

    public override Task MessageReceived(MessageReceivedContext context)
    {
        return this.OnMessageReceived.Invoke(context);
    }
}

reference: https://www.codeproject.com/Articles/1205160/ASP-NET-Core-Bearer-Authentication

Runtime + Compiler on Vue-Cli 3.0

有需求動態載入 component，
在 jsbin 做簡單的測試是沒問題，
但使用 Vue-Cli 3.0 的開發環境，
卻拋出以下錯誤

You are using the runtime-only build of Vue where the template compiler is not available. Either pre-compile the templates into render functions, or use the compiler-included build.

經一番奮鬥後，發現 Vue-Cli 3.0 的 webpack 設定，
預設載入的 Vue 是 vue.runtime.esm.js，
所以在 runtime 的時候會發生此問題，
需將  vue.runtime.esm.js 換成  vue.esm.js
在 run time 期間也有 compiler 可以用

那該怎麼做呢？

在根目錄下設定 vue.config.js 如下即可
 (若沒有此檔，請自行新增！)

module.exports = {
  configureWebpack: {
    resolve: {
      alias: {
        'vue$': 'vue/dist/vue.esm.js'
      }
    }
  }
}

參考來源：

1. https://github.com/vuejs/vue/tree/dev/dist#explanation-of-build-files
2. https://github.com/vuejs/vue-cli/blob/dev/docs/webpack.md

關閉 Visual Studio 2017 自動編譯 ts 檔

在專案檔加入 <typescriptenabled>true</typescriptenabled>.

  <PropertyGroup>
    <TargetFramework>netcoreapp2.0</TargetFramework>
    <TypeScriptCompileBlocked>true</TypeScriptCompileBlocked>
  </PropertyGroup>


reference:

TypeScriptCompileBlocked

If you are using a different build tool to build your project (e.g. gulp, grunt , etc.) and VS for the development and debugging experience, set true in your project. This should give you all the editing support, but not the build when you hit F5.