Telegramm: Unterschied zwischen den Versionen

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K (Spezieller Bereich Twitter)
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| 19 || D || Anzahl übertragener Texte/Strings (Dezimalzahl)
 
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| ''20 || D || Wert der ganzen Zahl (Dezimalzahl)
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| ''20'' || ''D'' || ''Wert(e) der ganzen Zahl(en) (Dezimalzahl)''
 
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| 21 || F || Wert der Gleitkommazahl (Dezimalzahlen mit Dezimalpunkt)
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| ''21'' || ''F'' || ''Wert(e) der Gleitkommazahl(en) (Dezimalzahlen mit Dezimalpunkt)''
 
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| 22 || C || Wert des Text/String (Folge von Textzeichen ohne Semikolon)''
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| ''22'' || ''C'' || ''Wert(e) des/r Text(e)/String(s) (Folge von Textzeichen ohne Semikolon)''
 
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Die Fragmente 20 bis 22 tauchen gar nicht, einfach oder mehrfach auf, entsprechend den in den Feldern 17 bis 19 angegebenen Anzahlen. Mit Fragment ist hier das Inhaltselement mit dem Steuerzeichen (;) gemeint. Es werden hier also für den Fall Anzahl = 0 keine Leerelemente (;;) übertragen, sondern das Fragment entfällt.

Version vom 5. November 2017, 16:22 Uhr

Auf dieser Seite wird die Gestaltung der über Rundruf versendeten Telegramme (Botschaften, Nachrichten, etc.) erläutert. Die Einhaltung dieser Festlegungen garantiert, dass ein Follower (Folgender, Zuhörer, Lauscher, etc.) alle Twitter (Zwitschernde, Redende, Informierende, etc.) versteht und Geräte einfach, in der Regel ohne weitere Installationsmaßnahmen, in das Netzwerk integriert werden können.

Übersicht (Struktur)

Die Telegramme wurden mit Blick auf die typische Internet- bzw. Intranet-Kommunikation festgelegt. Als Randbedingung wurde berücksichtigt,

  • dass das beim Rundruf verwendete UDP eine maximale Telegrammlänge von 1460 Zeichen nahelegt,
  • dass wegen der Nutzung in heterogenen Netzen für die Verteilung (Routing) geeignete Informationen (z.B. MAC-Adresse und IP-Adresse) enthalten sind und
  • dass nicht benötigte Elemente einfach leer bleiben können.

Mit Blick auf eine möglichst flexible inhaltliche Nutzung und die einfache Lesbarkeit wurden die Telegramme als Folge von Textzeichen (UTF-8) definiert und die Separation der verschiedenen Inhalte über spezielle Textzeichen (Doppelpunkt : und Semikolon ;, im Folgenden als Steuerzeichen bezeichnet) vorgenommen. Daraus ergab sich folgende Struktur

Kopf0:Kopf1: .... KopfN:Info0;Info1; .... InfoM::

Damit sind die Steuerzeichen : in den Inhalten des Kopfteils und ; in den Inhalten des Informationsteils nicht zulässig, sie würden zu Fehlinterpretationen führen. Aus diesem Grund wird die Anzahl der Inhalte/Felder entweder fest vorgegeben oder über eine Regel in den Inhalten definiert. Telegramme mit einer unzulässigen Anzahl von : und ; in den jeweiligen Teilen werden verworfen.

Aufeinander folgende Steuerzeichen kennzeichnen ein leeres Feld. Es kann Twitter mit beliebigen Leerfeldern geben. Der Abschluss des Telegramms mit zwei aufeinander folgenden Doppelpunkten ist kein Leerfeld (gehört nicht zum Kopfteil des Telegramms), sondern dient dazu, auch mehrere Telegramme in einem physikalisch übertragenen Datensatz aneinander hängen zu können.

Hinweis für Programmierer:
Bei Anwendung üblicher Methoden/Funktionen zur Stringzerlegung (z.B. split(), strtok(), etc.) sollte das Telegramm vorher in Kopfteil und Informationsteil zerlegt werden.

Kopfteil

Die einzelnen Elemente des Kopfteils sind folgendermaßen spezifiziert:

Index Vorgabe Bedeutung
0 N10 Kennzeichnung der Telegrammart (historisch)
1 XX-XX-XX-XX-XX-XX MAC-Adresse des Gerätes (XX = zweistellig hex)
2 DDD.DDD.DDD.DDD IP-Adresse des Gerätes (DDD = ein- bis dreistellig dezimal)
3 53 Kennzeichnung der Telegrammfunktion (historisch)
4 D Handle (Dezimalzahl) kennzeichnet Objekt (Reserve)
5 Objektname Bezeichnung des Inhaltes (max. 32 Zeichen)
6 D Index (Dezimalzahl) kennzeichnet Listenobjekt (Reserve)

Die Felder Kopf4 und Kopf6 werden hier bei der dezentralen Heimautomatisierung (noch) nicht ausgewertet. Sie sollen als Reserve für spätere Anwendungen mit dem Wert 0 belegt werden (nicht als Leerfeld).

Es wird aktuell an der Standardisierung der Objektnamen gearbeitet. Für den Laborbetrieb werden diese zur Zeit unter den Studenten abgestimmt.

Informationsteil

Der Informationsteil des Telegramms enthält einen allgemeinen Bereich, der für alle Geräte dieselbe Struktur (Liste der Elemente) hat, und einen objektspezifischen Bereich, dessen Elemente in einem noch zu erledigenden Standardisierungsprozess festen Objektnamen zugeordnet werden. Daneben gibt es eine frei über bestimmte Telegrammelemente definierbare Struktur, hier als Twitter bezeichnet. Allerdings muss auch diese schließlich in eine feste Form mit Bezug zu den Objektnamen gegossen werden. Der Freiheitsgrad liegt dann noch bei der selbsterklärenden Telegrammstruktur mit besonders einfacher neutraler Inhaltsdarstellung.

Allgemeiner Bereich

Die Elemente des allgemeinen Bereichs sind folgendermaßen spezifiziert:

Index Vorgabe
oder Typ
Bedeutung
7 D Telegrammzähler (Dezimalzahl)
8 D Anwendungsschlüssel (Dezimalzahl)
9 D Geräteschlüssel (Dezimalzahl)
10 D Gerätezustand (Dezimalzahl)
11 Datum/Uhrzeit String nach ISO (29 Zeichen, z.B.: 2017-11-05T11:45:30.125+00:00)
12 D relative (lokale) X-Position in cm (Dezimalzahl)
13 D relative (lokale) Y-Position in cm (Dezimalzahl)
14 D relative (lokale) Z-Position in cm (Dezimalzahl)
15 D Basiszustand des Automaten (Dezimalzahl)
16 D Basismodus des Automaten (Dezimalzahl)

Telegrammzähler [7]

Der Telegrammzähler ist vom Typ vorzeichenlose ganze Zahl (unsigned integer) und wird mit jedem versendeten Telegramm inkrementiert. Bei Erreichen des Maximalwertes erfolgt ein Überlauf nach 0. Er dient dem Empfänger zur Erkennung von nicht erfassten Telegrammen, die, je nach Anwendung, nachgefordert werden können. Dadurch sind Anwendungsmöglichkeiten, wie Rundrufübertragung von Dateien oder automatische Mesh-Netzwerke möglich. Entsprechende Anwendungen sind im Bereich MES (Manufacturing Execution System) bereits im Einsatz und werden bei Bedarf hier übernommen und dokumentiert.

Der Maximalwert des Telegrammzählers wird über die Anwendung festgelegt. Im einfachen Fall ist hier, je nach eingesetztem Netzwerk, die Häufigkeit von Telegrammverlusten zu berücksichtigen, weil der Empfänger anhand eines geänderten Telegrammzählers das Eintreffen eines neuen Telegramms detektiert (im Rahmen automatischer Mesh-Netzwerke kommt es zur Wiederholung von Telegrammen mit demselben Telegrammzähler). Es darf daher nicht passieren, dass der Verlust von x Telegrammen beim nächsten Empfang zur Wiederholung des Telegrammzählers führt. Bei einfachen Rundrufen im LAN (Ethernet) reicht es sicher aus, wenn der Telegrammzähler einstellig ist (0-9). In einem (schlechten) WLAN mit häufigen Telegrammverlusten sollte der Maximalwert entsprechend größer gewählt werden (0-99). Oft wird hier beim Versenden auch einfach ein beliebiger Speicherwert inkrementiert und gesendet, was allerdings je nach Datentyp (z.B. 32 Bit) zu sehr großen Werten führt.

Anwendungsschlüssel [8]

Der Anwendungsschlüssel identifiziert den Prozess (die Anwendung), der den Rundruf mit Daten versorgt. Der kann demzufolge auch wechseln. Der Wert ist eine Zahl von 1 bis Anzahl der möglichen Anwendungen. Die Zahl 0 kennzeichnet, dass der Schlüssel aktuell nicht bedient wird.

Die Anwendung ist hier nicht nur aus programmtechnischer Sicht festzulegen, es wäre also nicht allein die Kennzeichnung eines Thread im Programm oder ähnlich. Vielmehr geht es darum, einen inneren Zusammenhang für Anwendungen festzulegen. Wenn z.B. in zwei benachbarten Räumen die gleichen Geräte (Heizkörperventile und Temperatursensoren) zur Temperaturregelung verwendet werden, dann kann über den Anwendungsschlüssel eine Entkopplung der Regelkreise (Raum 1 und Raum 2) erfolgen. Das hat einen höheren Freiheitsgrad, als die feste Zuordnung von Geräten und Räumen oder Positionen und Räumen. Es ergibt sich die Möglichkeit, raumübergreifende Regelkreise aufgrund anderer Randbedingungen voneinander zu separieren.

Geräteschlüssel [9]

Der Geräteschlüssel macht mehrere Geräte, die vergleichbare Messungen ausführen und demzufolge denselben Objektnamen verwenden, beim Empfänger vergleichbar. Die Klasse FollowMultDev z.B. hinterlegt Objekte mit demselben Namen in unterschiedliche Speicher, je nach Geräteschlüssel. So kommt es nicht zum Überschreiben des Empfangspuffers, wenn mehrere Geräte gleichzeitig gleiche Objekte versenden.

Gerätezustand [10]

Dies ist der allgemeine Gerätezustand, der z.B. zur Festlegung einer Gerätewartung und zur Anzeige derselben ausgewertet wird. Die hier einzutragenden Werte (ganze Zahlen) sind Gegenstand einer Standardisierung.

Positionen X,Y,Z [12],[13],[14]

Hiermit wird die relative Position eines Gerätes im Raum dargestellt. Als Einheit wurde cm festgelegt, um auch eng nebeneinander stehende Geräte bez. ihrer Position unterscheiden zu können. Die Wahl des Koordinatenursprungs (X=Y=Z=0) ist willkürlich und für die Funktion der dezentralen Heimautomatisierung nicht relevant. Für manche Aufgaben (z.B. Temperaturregelung in einem Raum mit mehreren Heizkörpern und Temperatursensoren) ist es wünschenswert, dass Geräte ihre Abstände voneinander (in einem Raum) ermitteln können.

Basiszustand [15]

Die Zustandsmaschine eines Gerätes kann beliebig umfangreich (und kompliziert) sein. Der Basiszustand kennzeichnet bei der Heimautomatisierung die Zustände oder Zustandsbereiche, die für eventuelle Interaktionen mit den Heimbewohnern relevant sein können. Das zeitliche Verhalten der Basiszustände orientiert sich also am zeitlichen Verhalten der Heimbewohner. An der zeitlichen Auflösung des Basiszustandes wird die Frequenz des zyklisch ausgestrahlten Rundrufs orientiert.

Nehmen wir als Beispiel das Öffnen von Türen oder Toren. Wird ein Garagentor hochgefahren, so ist das ein relativ langsamer Vorgang, der unter Umständen durch den Eingriff des Heimbewohners unterbrochen wird. Dabei würden Zustandswechsel der Art Öffnung läuft-Öffnung unterbrochen-Öffnung läuft-Tor geöffnet auftreten. Um diesen Vorgang mit dem Verhalten oder Eingreifen des Heimbewohners synchronisieren zu können, reicht eine zeitliche Auflösung von einer Sekunde. Entsprechend häufig (jede Sekunde) würde auch der Rundruf des Toröffnungsgerätes erfolgen.

Es kann natürlich sein, dass die tatsächlich implementierte Zustandsmaschine im Toröffnungsgerät noch weitere Zustandswechsel (z.B. Überwachen des Motorstromes, Abfrage eines Endschalters, etc.) durchläuft. Allerdings wären das Zustände, die aus Sicht der Anwendung (Bedienung der Heimbewohner) schnell ablaufen und deswegen nicht über Rundruf kommuniziert werden. Sie finden innerhalb (möglicherweise als Unterzustand) eines Basiszustandes statt.

Hinweis für Programmierer:
Für die Gestaltung der Zustandsmaschine (endlicher Automat) werden gezielt keine Vorgaben gemacht. Letztendlich ist die "Intelligenz" eines Gerätes im Sinne der Anpassung an eine Situation von der Anzahl der Zustände abhängig. Der Basiszustand könnte z.B. als eigene Variable mitgeführt und in bestimmten Zuständen des Automaten gesetzt werden. Oder man verwaltet den Zustand des Automaten als zusammengesetzte Zahl, dem Basiszustand und einer Zustandsergänzung. Wichtig ist, dass der Basiszustand im Rundruf erscheint und die Möglichkeit zu einer sinnvollen Synchronisierung der Umgebung (Heimbewohner, andere Geräte) mit diesem Gerät ergibt.

Basismodus [16]

Der Basismodus stellt gewissermaßen die Wünsche, Anforderungen oder Ziele eines Gerätes dar. Er ist als eine Ergänzung des Basiszustandes zu sehen, mit der z.B. ein Zielzustand angegeben wird. Bei obigem Beispiel der Garagentoröffnung könnte zum Zustand Öffnung läuft der Modus Tor ist zu öffnen gehören.

Die Auswertung von Basiszustand und Basismodus dient in erster Linie dazu, dass sich mehrere Geräte bei der Erfüllung einer gemeinsamen Aufgabe synchronisieren bzw. gegenseitig überwachen.

Spezieller Bereich Twitter

Für die Entwicklung von Geräten wird Software auf Github zur Verfügung gestellt. Die dort hinterlegte Klasse Twitter in der Datei Twitter.cpp (für Mikrocontroller) oder in der Datei Twitter.java (für Smartphones und Tablets) erzeugt zur Ergänzung des Telegramms folgende Elemente

Index Vorgabe
oder Typ
Bedeutung
17 D Anzahl übertragener ganzer Zahlen (Dezimalzahl)
18 D Anzahl übertragener Gleitkommazahlen (Dezimalzahl)
19 D Anzahl übertragener Texte/Strings (Dezimalzahl)
20 D Wert(e) der ganzen Zahl(en) (Dezimalzahl)
21 F Wert(e) der Gleitkommazahl(en) (Dezimalzahlen mit Dezimalpunkt)
22 C Wert(e) des/r Text(e)/String(s) (Folge von Textzeichen ohne Semikolon)

Die Fragmente 20 bis 22 tauchen gar nicht, einfach oder mehrfach auf, entsprechend den in den Feldern 17 bis 19 angegebenen Anzahlen. Mit Fragment ist hier das Inhaltselement mit dem Steuerzeichen (;) gemeint. Es werden hier also für den Fall Anzahl = 0 keine Leerelemente (;;) übertragen, sondern das Fragment entfällt.