日期：201704015 活動：2017智慧空調創新自造松 分享者：MakerPRO技術顧問_柯大 主題：智慧空調通訊系統實務

1. 講師：MakerPRO技術顧問 柯大
E-mail ：kochingchang@gmail.com
手機： 0928226125
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2. 1.日立智慧型冷氣架構說明
2.工業控制協定RS485 MODBUS功能說明
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3.串接RS485連接日立冷氣 MODBUS
4.利用PC設定及接收智慧空調資料
5. Ameba Arduino 開發環境安裝及各項功能
7. IoT 平台介紹
 各種IOT平台比較
 MQTT 介紹
 QNAP NAS 建立IoT私有平台雲
6 RS485 模組及 MODBUS Library功能

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1.日立智慧型冷氣架構說明

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1.日立智慧型冷氣架構說明

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2.工業控制協定RS485 MODBUS功能說明

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3.串接RS485連接日立冷氣 MODBUS
A
B

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A
B

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USB (COM) 轉 RS485 模組
USB connect to PC
A and B : the RS485 pair
Connect to RS485 Device

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DI (data in) to pin 1 (D1) TX
RO (receive out) to pin 0 (D0) RX
DE (data enable)
RE (receive enable) jumpered together and to
DE pin 7 (D7)
Vcc 5V and Gnd connected (5V Gnd)
A and B : the RS485 pair
RS485 轉UART (TTL (RX/TX) 模組

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4.利用PC設定及接收智慧空調資料
(1) 將USB (COM) 轉 RS485 模組與PC USB
埠連接。
(2) 安裝 COM port驅動程式：
目錄： CH341_USB_DriverCH341SER
安裝程式：SETUP.EXE
(4) 啟動PC modtool 讀取冷氣機暫存器值
目錄： RS485MODBUS-TOOL
執行程式： modtool.exe
(3) 查看裝置管理員中USB是否有新增加的序列(COM)埠

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42. 42
http://arduino-info.wikispaces.com/SoftwareSerialRS485Example
Arduino UNO RS485 模組 對接測試

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Arduino UNO 與 AMEBA RS485 模組 對接

44. 44
#include <SoftwareSerial.h>
#define SSerialRX 0 //Serial Receive pin
#define SSerialTX 1 //Serial Transmit pin
#define SSerialTxControl 3 //RS485 Direction control
SoftwareSerial RS485Serial(SSerialRX, SSerialTX); // RX, TX
int byteReceived;
int byteSend;
void setup()
{
// Start the built-in serial port, probably to Serial Monitor
Serial.begin(38400);
Serial.println("Use Serial Monitor, type in upper window, ENTER");
pinMode(SSerialTxControl, OUTPUT);
digitalWrite(SSerialTxControl, LOW); // Init Transceiver
// Start the software serial port, to another device
RS485Serial.begin(4800); // set the data rate
}
void loop()
{
if (Serial.available()) {
byteReceived = Serial.read();
digitalWrite(SSerialTxControl, HIGH);
RS485Serial.write(byteReceived);
delay(10);
digitalWrite(SSerialTxControl, LOW);
}
if (RS485Serial.available()) {
byteReceived = RS485Serial.read();
Serial.write(byteReceived);
delay(10);
}
}
AmebaMaster.ino

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ArduinoUNO Slave.ino
#include <SoftwareSerial.h>
#define SSerialRX 10 //Serial Receive pin
#define SSerialTX 11 //Serial Transmit pin
#define SSerialTxControl 3 //RS485 Direction control
SoftwareSerial RS485Serial(SSerialRX, SSerialTX); // RX, TX
int byteReceived;
int byteSend;
void setup()
{
// Start the built-in serial port, probably to Serial Monitor
Serial.begin(38400);
Serial.println("SerialRemote"); // Can be ignored
pinMode(SSerialTxControl, OUTPUT);
digitalWrite(SSerialTxControl, LOW); // Init Transceiver
// Start the software serial port, to another device
RS485Serial.begin(4800); // set the data rate
}
void loop()
{
//Copy input data to output
if (RS485Serial.available()) {
byteSend = RS485Serial.read(); // Read the byte
delay(50);
//Serial.println(byteSend);
digitalWrite(SSerialTxControl, HIGH); // Enable RS485 Transmit
RS485Serial.write(byteSend); // Send the byte back
delay(10);
digitalWrite(SSerialTxControl, LOW); // Disable RS485 Transmit
}
}

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5. Ameba Arduino 開發環境安裝及各項功能
Ameba module -RTL8195AM 本身規格
* 32-bit 166MHz ARM Cortex-M3 CPU
* 內建 低功耗 802.11 b/g/n 2.4G 無線 Wi-Fi
* 內建 NFC
* 介面支援 : GPIO / PWM / SPI / I2C / ADC / DAC / UART
* Crypto HW engine : 可做硬體加解密, 支援 MD5/ SHA-1 / SHA2-256
/ DES / 3DES / AES
* IC 本身有 512K RAM, 另外模組有包 2M SDRAM / 16M bit flash

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米巴開發板功規格介紹
※資料來源：https://www.facebook.com/groups/1494719674163013/

48. Ameba板外接介面圖
連接PC USB
外接WiFi 天線
外接NFC
天線
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50. PinD13 Reset鍵Gnd
50
1. <檔案>- <範例>-<01-Basic>-<blink>
2. 上傳燒錄程式
3. 按Reset鍵啟動新上傳的程式
 測試開發板功能運作是否正常

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6 RS485 模組及 MODBUS Library功能
// 利用UART 控制通訊接收、傳送
#include <SoftwareSerial.h>
// 定義半雙工送收控制接腳的PIN
#define RS485CtrlPin 7
// 定義 通訊延遲時間
#define TIME_REQUEST 7
unsigned long interframe_delay = 2; /* Modbus t3.5 = 2 ms */
// 宣告回傳值及buffer 、傳輸速度等變數
int retval;
int data[12];
int baud_rate = 9600;
// 宣告冷氣回傳暫存器變數
int v00,v03,v04,v20,v21,v22,v23,v24,v29,v2a,v2b;
// 讀取冷氣暫存器值
retval= read_holding_registers( AC_no,0,1,data,10);
v00= (unsigned int) (256 *( data[0]>>8) + (data[0] & 0x00ff) );
Modbus.ino

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RT_HT_MODbus_Get12_20160827_V3.ino
// RS485 MODBUS 通訊副程式模組
HT_MODbus.ino
//序列埠監控視窗顯示冷氣機資料副程式模組
displayDATA.ino
//讀取冷氣機資料副程式模組
readAC.ino
//主程式
Void Setup() {
…
}
Void Loop() {
…
}
7. 實作練習

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申請Temboo帳號
https://www.temboo.com/
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https://thingspeak.com/users/sign_up
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申請pieceduino Cloud帳號
http://www.pieceduino.com/pieceduino-web-panel/
IoT雲端平台參考網站
申請MediaTek Cloud Sandbox 帳號
https://mcs.mediatek.com/oauth/en/login
申請Thethingsnetwork 帳號
https://account.thethingsnetwork.org/register

54. 54
http://thethings.io/

55. 55
https://www.thethingsnetwork.org/

56. 56
https://www.temboo.com/

57. 57

58. 58
https://mcs.mediatek.com/zh-TW/

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https://thingspeak.com/

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功能

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64. 64
https://xively.com/

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http://developer.xively.com/

69. 69
http://developer.xively.com/api/

70. 70
http://developer.xively.com/tutorials/

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http://www.yeelink.net/

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http://www.lewei50.com/home/index

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下载地址：userfiles/app/lewei5020130116.apk

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https://cayenne.mydevices.com/cayenne/login

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MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)，它是為IBM和Eurotech共同
製定出來的protocol，在MQTT的官網可以看到它對MQTT的介紹：
MQTT is a machine-to-machine (M2M)/”Internet of Things” connectivity
protocol. It was designed as an extremely lightweight publish/subscribe
messaging transport.
所以它是為了IOT而設計的protocol，它是基於TCP/IP的協定，並且透過
publish/subscribe的方式做資料傳送與接收。
它的架構如下圖:
MQTT簡介

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Publish/Subscribe：
在看MQTT之前，最好要先知道Publish/Subscribe的訊息傳送機
制為何，這樣之後在看其協定時，才會更快上手。
Publish/Subscribe有三種主要的組成元件，分別為Publisher、
Subscriber以及Topic。
Publisher為訊息的來源，它會將訊息發送給Topic，而
Subscriber向Topic註冊，表示他們想要接收此Topic的訊息；因
此當有某個Publisher對Topic發送訊息時，只要是有對此Topic
註冊的Subscriber，都會收到此則訊息。
它們的關係如下圖：

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MQTT特性：
1. Publish/Subscribe的訊息傳送模式，來提供一對多的訊息分配。
2. 使用TCP/IP來提供基本的網路連結。
3. 三種訊息傳送服務的qualities： (QoS)
4. 由於他的header固定長度為2byte，因此可以減少封包傳送
時的額外負載，並減少所需的網路頻寬。
5. 當異常斷線發生時，會使用最後遺囑(Last Will and
Testament)的機制，通知各個感興趣的client。
0: "At most once"，最多一次，訊息遺失或是重複發送的狀況可能會發生；
這種quality適合應用在環境感測，不在意資料是否會遺失，因為下一
次的資料取樣很快就會被published出來。
1: "At least once"，至少一次，這種quality保證訊息會送達，只是可能會
發生重複發送訊息的狀況。
2:"Exactly once"，確定一次，確認訊息只會送到一次。這種quality適合用
在計費系統，系統只要有重複收到資料、或是資料遺失狀況發生，就
會造成系統錯誤。

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自建MQTT Server(Broker)介紹
QNAP NAS 讓您快速建立自己的 MQTT Server
https://www.qnap.com/zh-tw/

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Docker 架構的 NAS ，Container Station 可自建更多 IoT Service

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Container 列表
Blockly Blockly is a library for building visual programming editors.
Dashing Dashing is a Sinatra-based framework that lets you build beautiful dashboards.
Freeboard A Open Source Dashboard.
Intel Edison Intel® Edison technology is a hardware and software platform that, when
combined with sensors and your imagination, empowers you to invent new Internet-
enabled products and solutions.
Kafka Apache Kafka is a publish-subscribe messaging rethought as a distributed commit
log.
MariaDB MariaDB is a community-developed fork of the MySQL relational database
management system intended to remain free under the GNU GPL.
MongoDB MongoDB (from humongous) is a cross-platform document-oriented database.
Node-RED Node-RED is a tool for wiring together hardware devices, APIs and online
services in new and interesting ways.
Ponte Ponte allows you to publish and receive data using any protocol: HTTP, MQTT and
CoAP.
RabbitMQ Robust messaging for applications.
Redis Redis is a data structure server. It is open-source, networked, in-memory, and
stores keys with optional durability.
RPI The Raspberry Pi is a series of credit-card-sized, single-board computers developed in
the United Kingdom by the Raspberry Pi Foundation with the intent to promote the
teaching of basic computer science in schools and developing countries.

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利用QNAP NAS Server 提供的Node-RED container 來接收以儀表板顯示數值及曲數

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