USB直結スクリーンセーバーブロッカーを作ったツイートのまとめです。
USBポート直結できるスクリーンセーバーブロッカー - Curated tweets by NeoCat
なおArduino互換のため、Arduino IDEでボードの種類としてArduino Leopardを選択すればプログラムの書き込みが可能でした。
マイナンバーカードでSSHしてみた
という記事が出ていたので、マイナンバーカードを使ったSSHログインをLinux上でやってみました。環境は出たばっかりのFedora 24です。
カードリーダーは、上記の記事のような非接触式ではなく、接触式のICカードリーダー NTTCom SCR3310を利用しました。
SCM ICカードリーダー／ライター B-CAS・住基カード対応 SCR3310/v2.0 【簡易パッケージ品】
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まずは必要なパッケージをインストール。カードリーダーをUSB接続し、スマートカードデーモンpcscdを起動します。
$ sudo dnf install openssl-devel readline-devel zlib-devel pcsc-lite pcsc-lite-devel pcsc-lite-ccid pcsc-tools
$ sudo systemctl start pcscd
開発中の個人番号カード対応版OpenSCをcloneしてきて、ビルド、インストールします。
$ git clone https://github.com/jpki/OpenSC.git
$ cd OpenSC
$ ./bootstrap
$ ./configure
$ make
$ sudo make install
ではカードをセットして、公開鍵を読み出しましょう。カードの裏表を間違えないように注意(ICチップの端子のある面が上)。間違ってると読めないというエラーになります。。
$ pkcs15-tool --read-ssh-key 1 Using reader with a card: NTT Communications Corp. SCR3310-NTTCom USB SmartCard Reader [Vendor Interface] 00 00 ssh-rsa *******...... User Authentication Certificate zsh: bus error sudo =pkcs15-tool --read-ssh-key 1
ってなんかバスエラーを起こしました。がとりあえず読めたから気にしない（何
これをコピペしてSSHサーバの ~/.ssh/authorized_keys に追加します。同一マシン（ローカルホスト）でもいいでしょう。
そうしておいて、ビルドしたOpenSCのPKCSモジュールを指定してSSHログインしてみると...
$ ssh 192.168.xx.yy -I /usr/local/lib/opensc-pkcs11.so Enter PIN for 'JPKI (User Authentication PIN)': **** ← 公的個人認証用の4桁のPIN番号 Last login: Fri Jun 24 00:37:23 2016 from 192.168.xx.zz $
無事ログインできました。
なおPIN番号は3回間違えると閉塞されてしまい役所で手続きが必要になるのでご注意を。。
（3種類ある4桁の暗証番号のうちの、利用者証明用電子証明書の(マイナポータルへのログイン、コンビニでの公的な証明書の交付などで使う)PIN番号です。）
他に
$ pkcs15-tool -c
で認証用証明書のシリアル番号などを確認したり、
$ pkcs15-tool -r 1
で認証用証明書の情報を読み出し、ファイルにコピペして（リダイレクトするとSEGVするせいで書き出されない…）
$ openssl x509 -text -noout -in <ファイル名>
などとすると有効期限や発行者の情報（自治体とか）が確認できます。認証用証明書の方にはマイナンバーはもちろん、住所や氏名などは入っていないことが確認できます。
C++11/14でrange based forで指定回数Loopする
for (int i = 0; i < 10; i++) { ... }
って何度も書くのがだるいので、range based forを使って楽にしたい。要するに、
for (auto i : 10_) { ... }で10回ループできるようにしたいね、という話。他の変数の回数分ループするなら
int x = 3;
for (auto i : Loop(x)) { ... }などとする。
なお、ループ変数を途中で書き換えたいという不届きな向きには
for (auto& i : 10_) { ...; i += 2; }
などとすれば良い。auto&&でも良い。
なおあまり複雑なオブジェクトをrangeに渡してしまうと最適化が効きにくくなるという弊害が出てしまうので、最初の表現とほぼ等価に展開されるようなものを渡したい。どうやって実現するかというと、range based for
for ( range_declaration : range_expression ) loop_statement
において、range_expression が begin(), end()メソッドを持つ場合は
{
auto && __range = range_expression;
for (auto __begin = range_expression.begin(), __end = range_expression.end(); __begin != __end; ++__begin) {
range_declaration = *__begin;
loop_statement
}
}
と等価ということになっている。まずカウンタが取れるように、operator*がループ変数の参照を返すようにすれば良いだろう。終了判定は __begin != __end の部分なので、operator!=を適当に書き換えてやればよさそうである。あとoperator++(&)でインクリメント。
というわけでこんな感じになった。Apple clang-703.0.31(-std=c++14)とg++5.1(-std=c++14)で確認。
clangの方で確認した限り、一応STLを使ったりしても、-O2あたりの結果をディスアセンブルしてみると普通にfor loopを書いた時と同等の最適化がされるようである（もっと複雑な場合だと変わってくるのかもしれないが未確認）。
template <typename T>
class LoopTemplate {
T max, cnt;
public:
LoopTemplate(T max) : max(max), cnt(0) {}
LoopTemplate(T min, T max) : max(max), cnt(min) {}
LoopTemplate& begin() {
return *this;
}
LoopTemplate& operator++() {
cnt++;
return *this;
}
T& operator*() {
return cnt;
}
bool operator!=(LoopTemplate&) {
return cnt < max;
}
LoopTemplate& end() {
return *this;
}
};
typedef LoopTemplate<long> Loop;
LoopTemplate<unsigned long long> operator "" _(unsigned long long n)
{
return LoopTemplate<unsigned long long>(n);
}
/* Exapmle usage */
#include <iostream>
void f(unsigned long long i)
{
std::cout << i << std::endl;
}
int main()
{
for (auto i : 10_) {
f(i);
}
int x = 3;
for (auto&& i : Loop(x)) {
f(i);
}
return 0;
}
zshでネットワーク経由のファイル転送
zsh（とtar）を使ってネットワーク経由のファイル転送を効率的に行う方法についてです。
ARMボード（RaspberryPiとかPCduino等）を使っていると、scpなどでホスト間で大きなファイル転送をする際に、CPUネックになりがち。rsyncやscpするときに暗号をarcfour等にする*1ことでCPU使用率を低減する方法もありますが、そもそもLAN内等で暗号化しなくても良い場合もあります。こういうとき、単一のファイルであれば、
受信側(host1): nc -l 12345 >file 送信側(host2): nc host1 12345 <file
とncを使えばOK。（ポートがファイアウォールで塞がれていないことが前提ですが。）
複数のファイルだと
受信側(host1): nc -l 12345 | tar vxf - 送信側(host2): tar vcf - files/* | nc host1 12345
のように転送する方法がありますが、これだとパイプ経由でのデータコピーのためにncによってCPU使用率が上がってしまい、単発の場合と比べて性能が悪くなってしまいます。
bashであれば、送信側についてはncを経由せずに、
tar vcf - files >/dev/tcp/host1/12345
とすることで直接TCPソケットに書き出せます。が、受信側は知る限りこういった方法がありません。
zshであれば、標準でついてくるnet/tcpモジュールを使って、送受信側とも直接TCPソケットに読み書きさせることができます。
ただ、net/tcpが提供する各コマンドはシェルスクリプトでTCPサーバを書くことを念頭に作られているようで、今回の目的にはローレベルのztcpコマンドを操作しないといけないようです。手動では若干面倒なので、.zshrc内にあらかじめ以下の関数を作っておきます。
function file_recv { if [ $# = 0 ]; then echo file_recv listen_port return fi ( autoload -U tcp_open; tcp_open >/dev/null 2>/dev/null # define ztcp ztcp -l "$1" fd_listen=$REPLY echo "Waiting on port $1 (fd $fd_listen) ..." ztcp -a $fd_listen || echo failed. fd_accept=$REPLY echo "Connected. (fd $fd_accept)" tar vxf - <&$fd_accept ztcp -c $fd_listen ztcp -c $fd_accept ) } function file_send { if [ $# -lt 3 ]; then echo file_send host port files ... return fi ( autoload -U tcp_open; tcp_open >/dev/null 2>/dev/null # define ztcp ztcp "$1" "$2" shift 2 tar vcf - "$@" >&$REPLY ztcp -c $REPLY ) }
あとは、
受信側(host1): file_recv 12345 送信側(host2): file_send host1 12345 files/*
とすればOKです。送信側は上記bashを使ってもOKです、その方が事前に準備要らないですからね。*2
しかしなんというか、ここまでするなら、tarも使わずsendfile(2)とかsplice(2)等を使ってユーザ空間でのコピーも避けられるようなさらに効率的な転送コマンドを用意する方がいい気がしてきた。
あと、tar vcf - ... の部分に任意のコマンドを指定できるようにした方が利用シーンが広がって有用かもしれない(効率のいいncとして使う)。
*1:参考: http://d.hatena.ne.jp/rx7/20101025/p1
*2:どちらから接続するかを入れ替えれば、"受信側は上記関数の準備不要"とするということもできるはず。
近接センサでRaspberryPi LCDのバックライトを点灯
Raspberry Pi 2に7インチタッチディスプレイをつけて、パッと見たい情報（天気予報とか時計とかバス時刻表とか）を表示するのに使っているのですが、常時つけっぱなしになっているのが気になっていました。周囲に人がいるときだけオンになったらいいなと思い、近接センサで一定範囲内（だいたい1.5m以内）に反応があった場合にバックライト点灯→しばらく反応がないと消灯するようにしました。
バックライトの制御コマンド
発売当初はバックライトON/OFFが制御できませんでしたが、最近のカーネルなら/sys/class/backlight/rpi_backlight/bl_power に0/1をwriteすることで ON/OFFができるようになっています(輝度変更は効きませんが)。また、XのDPMS (Energy Star)とも連動してON/OFFされます。今回は一定時間で消灯したいのと、タッチしたらONになって欲しいので、DPMSを使います。
Xが起動している状態で、
$ xset dpms force on $ xset dpms force off
でバックライトのON/OFFが可能です。また、
$ xset dpms 120 120 120
とすると120秒間操作しないと自動でOFFになります。現在の状態確認はxset qを使います。
$ xset q ... DPMS (Energy Star): Standby: 120 Suspend: 120 Off: 120 DPMS is Enabled Monitor is Off
近接センサの接続
近接時の検出は以下の測距センサを使いました。距離に応じた電圧がアナログ出力されるものです。
シャープ測距モジュール ＧＰ２Ｙ０Ａ０２ＹＫ: センサ一般 秋月電子通商 電子部品 ネット通販
Raspberry Piには直接アナログ入力することができないため、一旦Arduino Pro Miniを通して一定距離内に入った時にデジタルで信号を出力するようにしています。動画のRasPiの後ろで近接時にLEDが点灯しているのがArduino Pro Miniです。（別にデジタル変換はArduinoである必要は全くなく、ただのコンパレータでいいのですが、手持ちがなかったので。。）
上記のように接続してGPIOの17を読めば、近接検出ができます。GPIOへのアクセスは
# echo 17 > /sys/class/gpio/export
を実行しておき、
# cat /sys/class/gpio/gpio17/value
のようにすれば0または1として値を読み出すことができます。
近接センサでバックライト制御
以下のスクリプトでGPIOを定期的に監視し、近接時にxsetでバックライトの点灯させます。なお、点灯中にforce onしても無操作タイマーが更新されず、すぐに自動消灯してしまったりするので、近接中は定期的に時間を再設定することでタイマーをリスタートしておきます。
#!/usr/bin/perl use Time::HiRes "sleep"; open my $in, "/sys/class/gpio/gpio17/value"; while (true) { seek $in, 0, 0; my $val = <$in>; if ($val == 1) { `xset dpms force on`; `xset dpms 120 120 120`; print "ON\n"; sleep 60; } else { sleep 0.1; } }
スマートメーターの瞬時電力や履歴をWebブラウザで見る
前の記事の続き。
スマートメーターからリアルタイムに消費電力を取得する - Okiraku Programming
前回の記事ではArduinoで電力を取れるようにしたわけですが、ログを取って統計処理したり、Webでリアルタイムに見れるようにしようとすると、やっぱりLinuxの方が便利なので、Linuxマシン（今回はPCduino3を使いましたが、RaspberryPiでも全く同様にできるはず）に移植しました。
前回の記事のスケッチを移植・改造した電力取得・ログ記録プログラム(C++) → WebSocketサーバ(Node.js) → ブラウザ上で動的にグラフ描画(Highcharts) という構成です。こんな感じのメーターがリアルタイム(5秒ごとくらい)にピコピコ動きます。
履歴も秒オーダー/分オーダー/時〜日オーダーで変化が見れたりします。
PCduino3に接続
接続は、電源（3.3V, GND）とUART（これも3.3Vレベル）ピンの計4本をBP35A1に繋ぎます。誤って5Vに繋ぐとBP35A1が壊れると思われますので注意。
ソース
https://gist.github.com/NeoCat/73f8ed86db468dd005a2
- smart_meter.cpp: 前回のスケッチを適当にLinuxに移植したもの。前回はシリアル通信速度を9600bpsにしましたが、デフォルトの115200bpsで問題ありません。/tmp/power.log に10分毎の時刻・平均電力を記録するほか、/tmp/power.sockというソケット経由でリアルタイムの瞬時電力値(2分間のヒストリ付き)と過去2時間分の分毎の平均電力をとれます(-cオプションでソケットから読み出し)。ややマルチスレッドのロック処理を端折ってるので高頻度で接続を繰り返すと稀に変なデータが出てくるかも。あとログファイルは無限に追記されていくので、別途logrotateなどをかます必要があります。
- power_ws.js: WebSocketサーバ。 node.js用のコードです。別途websocket.ioをnpmで導入する必要があります。
- power.html: WebSocketサーバに接続してHighchartsでリアルタイムにグラフ描画します。ローカルファイルをブラウザで開くだけで実行できます。ファイル中でWebSocketサーバのIPアドレス指定が必要です。
実行
## smart_meter.cpp内にID、パスワードを設定 % g++ -Os smart_meter.cpp -o smart_meter -pthread ## ttyS1(シリアル)を有効化 % sudo sh -c 'echo 3 > /sys/devices/virtual/misc/gpio/mode/gpio0' % sudo sh -c 'echo 3 > /sys/devices/virtual/misc/gpio/mode/gpio1' % ./smart_meter &
## https://nodejs.org/en/download/ から node.js 4.2.4 ARMv7 バイナリをダウンロードして/usr/local/以下にインストール。
% npm install websocket.io
% node power_ws.js &
あとはpower.htmlにIPアドレスを指定して、Webブラウザで開けばOKです。
スマートメーターからリアルタイムに消費電力を取得する
少し前からスマートメーターの導入が始まっています。東電は2020年度末までに一般家庭などへの導入を完了させるそう。
http://www.tepco.co.jp/smartmeter/index-j.html
東電の場合、電力メーター情報発信サービス（Ｂルートサービス）を申し込むと、優先的にスマートメーターに交換してくれます。特に費用はかかりません。スマートメーターが設置されるとでんき家計簿から30分毎の電力使用状況グラフ（0.1kWh単位）を見ることができるようになりますが、加えて上記サービスに申し込むと、スマートメーターと家庭内のHEMS機器との間(これをBルートと言います)で通信を行うことが可能になり、リアルタイムで詳細な電力使用状況（瞬時電力値(W)、瞬時電流値(A)など）が取得できるようになります。
利用にあたってHEMS機器やサービスの導入に費用がかかるのがネックですが、HEMSに使われている無線通信方式（Wi-SUN）やプロトコル（ECHONET Lite）はオープンな規格であり対応する通信モジュールも一般販売されているため、自作の機器でもBルートで通信を行って電力使用状況の取得ができるはずです。
というわけで瞬時電力値の取得に挑戦してみました。
作ったのは、7セグにリアルタイムに瞬時電力（W）が表示されるというもの。シリアルでPCからも値を読み取れます。
まずはBルートサービスに申し込み
自宅の場合、スマートメーターへの交換は申し込んで1週間ほど（週末を指定したので）でやってくれました。要立会い、作業は15分くらい、そのうち5分くらい停電しました。交換後、翌々週くらいにBルート接続用のIDとパスワードが送られてきました。トータル3週間ほど。
使用した機器
その間にWi-SUN関係の通信機器をこちらなどで購入しました。→ https://www.zaikostore.com/zaikostore/itstoreWireless?cid=3#c2
- Wi-SUN通信モジュール: ROHM BP35A1 [Amazon][RS購入ページ]
- BP35A1用ゲタ基盤 (XBee同等のピン配置に変換): DT101EACV101
（DT101EACV101の方が簡単に使えますが、購入できない場合は BP35A7A でもOKと思います。）
BP35A1は電圧が3.3Vで、5Vには対応していませんので、USBシリアルやArduinoも3.3Vに合わせる必要があります（または適切に分圧やレベル変換が必要です）。
シリアル対応7セグは手持ちの古い版なので、真似する場合は適当に別のものに置き換えた方がいいでしょう。（その場合、下記のスケッチの dig というキーワードが出てくる部分の書き換えも必要でしょう。）
なおPCで使う場合は、WSR35A1-00 というUSBシリアルとBP35A1を一体化したUSBデバイスも売られているので、これが一番簡単でしょう。
Wi-SUN通信モジュールBP35A1のデータシート等は以下にあります。
http://micro.rohm.com/jp/download_support/wi-sun/
追記
Arduinoではなく、RaspberryPiなどのLinuxボードを使う場合はこちらの記事もみてください。
スマートメーターの瞬時電力や履歴をWebブラウザで見る - Okiraku Programming
事前準備
BP35A1はDT101EACV101を噛ませ、さらに XBeeの載る「C基板」上に乗せました。
C基盤にはArduino Pro MiniのUSBシリアル接続と同配置になるようピンヘッダに配線し、PCと簡単につなげるようになっています。
BP35A1とArduinoは直接シリアル通信で利用できます。ただ、Arduino Pro Miniは一系統しかハードウェアシリアル(UART)を持っていないので、ここにBP35A1を繋いでしまうとPCとシリアル通信ができなくなり、デバッグ等が困難になってしまいます。そこで、BP35A1はArduinoのソフトウェアシリアルを使って接続することにします。*1
ソフトウェアシリアルの欠点として、半二重なので送信と受信が同時にできない、通信速度が高速だと不安定になりやすいという問題があります。BP35A1のデフォルト設定は115200bpsなのですが、3.3V/8MHzのArduinoでは文字が化けたりして正常に動作しませんでした。そこで，事前に通信速度の設定を9600bpsにし、さらに文字間にウェイト400μsを入れるように変更しておきます。
これは、BP35A1をPCにUSBシリアルの3.3V, GND, TX<->RXの4本で接続して、ターミナルソフトを115200bps設定で起動します。
Arduino IDEのシリアルモニターでも改行コードをCRにすれば通信できますので、これが手っ取り早いでしょう。
WUART 43
というコマンドを実行すればシリアル設定はOKです。一度設定すると内蔵のフラッシュに保存され、電源を再投入すると以後は9600bpsでの通信になります。
PCに直接繋いで利用する場合はこのシリアル設定は不要です。また、設定変更後にデフォルトの設定に戻したい時は WUART 00 を実行すればOKです。
配線
こんな感じでブレッドボード上に配線しました。
スケッチ
ArduinoのスケッチはGist上に置いてあります。
https://gist.github.com/NeoCat/72390f357d3ee2ce339d
Bルート用のID・パスワードをスケッチの先頭のID, PASSWORDに設定し、Arduinoに書き込みます。
//#define DEBUG
と書かれた部分のコメントアウトを外すと、詳細な通信状況がシリアルに出力されるようになります。
概ね以下の処理を行っています。
- setup
- loop
- 3秒ごとにスマートメーターから瞬時電力(EPC 0xe7)を取得，シリアルおよび7セグに表示
ちなみに自宅のスマートメーターは最初なぜか異常状態になっており、セッションの確立は出来るものの、EPC 0x88 = 0x41 (異常あり)を返し、かつ瞬時電力や累積電力なども取得しようとすると"非対応"のエラーを返してきていました。電力会社のスマートメーター推進室ということろに問い合わせてEPC等の状態を伝えたところ、遠隔でスマートメーターの通信機能のログ確認やリブートを行ってくれ、その結果無事に瞬時電力等が取れるようになりました。言ってみるものですね。
参考資料
- ECHONET Lite規格: https://echonet.jp/spec_v112_lite/ 第2部 第3章に通信のフォーマットの記載があります。
- ECHONET規格（一般公開）: https://echonet.jp/spec_object_rg_revised/ APPENDIX ECHONET機器オブジェクト詳細規定 Revision G Revised 3.3.25に低圧スマートメーター（クラス 0x02 0x88）の対応EPCについて説明があります。
- Raspberry PiとWi-SUNモジュールでスマートメーターから情報取得 - メモ書きブログ
