程岳: 12月 2018

2018年12月26日星期三

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:

2018年12月25日星期二

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

2018年12月24日星期一

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

2018年12月23日星期日

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

比RS232便宜,只使用一個+5V電源，比RS232用的 ±5V方便
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
長距離: 1333m
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

2018年12月10日星期一

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

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