2013年3月25日月曜日

[.tested] 富士通ビー・エス・シー F-PLUG [AX3][A6]


F-PLUGは、電気製品の電気使用量、電気料金、CO2換算値だけでなく、周辺の温度、湿度、照度の測定センサーを備えた、Bluetooth接続型の測定ユニットです。

電力・温度・湿度・照度測定機能つきプラグ  F-PLUG(エフプラグ)


本製品は、Windowsに対応した「F-PLUGユーティリティ」が用意されますが、今回、開発元の富士通ビー・エス・シー様のご協力により、OpenBlocks AX3/A6シリーズとの接続検証を行いました。
また、HTMLによるリソースモニタリングツールである、「munin」のpluginを作成し、環境モニタリングツールとしての活用例も紹介します。


  


OBDN技術ブログによる動作検証は、当社およびF-PLUG開発元において、デバイスの動作を保証およびサポートを行うものではありません。
また、F-PLUG製品は、現在Microsoft Windows7/Windows8に対応したソフトウェアのみが 用意されており、OpenBlocksを含むLinux製品との接続検証に対しては、制御データ形式 の一部のみの公開となります。
動作の保証、サポートなどは行っておりません。 内容に関するご質問、ご指摘などありましたら、ブログ記事の担当までご連絡下さい。

<検証環境>
OpenBlocks AX3/4 Debian 6.0 kernel: 3.0.6
OpenBlocks A6 Debian 6.0 kernel: 2.6.31.8

1. ペアリング方法


OpenBlocksによる、Bluetoothアダプタの導入に関しては、

【.tested】Logitec製 Bluetoothアダプタ (LBT-UAN03C1BK) [AX3]

を参照して下さい。
また、現在β公開を行っている、Debian Wheezy 環境を使用する場合は、

[.tested] RATOC SYSTEM REX-BT60 [Debian Wheezy/Squeeze][AX3][A6]

を参考にペアリングを行ってください。

ペアリングに、simple-agentコマンドを使用した場合、Confirm passkey (yes/no):と表示された時に、F-PLUGアダプタがペアリング要求を受け付ける状況になりますので、アダプタのペアリングボタンを押し、yesと入力して下さい。
ペアリングが完了します。

# /usr/share/doc/bluez/examples/simple-agent hci0 <BTADDR>
RequestConfirmation (/org/bluez/2001/hci0/dev_B0_99_28_A4_43_BB, 457589)
Confirm passkey (yes/no): yes
Release
New device (/org/bluez/2001/hci0/dev_B0_99_28_A4_43_BB)

ペアリングの確認は以下のコマンドで行います。

# /usr/share/doc/bluez/examples/test-device list
dbus.Array([dbus.ObjectPath('/org/bluez/1453/hci0/dev_B0_99_28_A4_43_BB')], signature=dbus.Signature('o'))

2. rfcommによるSPP接続方法


本デバイスはSPPプロファイルに対応しており、OpenBlocksからデータをハンドリングするためには、rfcommにより仮想シリアルデバイスとして扱うのが簡単です。
今回のハンドリングデータはテキスト形式でなく、バイナリデータを含むため、-rオプション(rawモード)を追加します。

# rfcomm -r connect hci0 <BTADDR>&

/dev/rfcomm0が出来ているのを確認してください。

# ls -la /dev/rfcomm0
crw-rw---- 1 root dialout 216, 0 Feb 28 09:07 /dev/rfcomm0

3. F-PLUGの制御データ形式について


制御データ形式、および、その説明は、以下のgithubのサイトを参照してください。

 https://github.com/goto2048/fplug_for_linux

なお、今回公開される要求/応答データ形式は一部です。
公開されていない要求コマンドの中には、ファームウェア操作など本体設定に関わるものもあり、誤ったデータの送信により、本体が正常に動作しなくなる場合もあります。
利用される際は、送出するデータの設定に十分注意してください。

4. 通信テスト


本デバイスのデータハンドリングは、要求データの送出により、本体が処理を行い、そのステータスおよび計測値その他を返すシンプルなものです。
 
rfcommによる仮想シリアルデバイスを使用した、最もシンプルなハンドリングの例は以下の通りです。
この例では、温度取得要求を行い、応答データを16進表示します。

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <fcntl.h>
#include <termios.h>
#include <unistd.h>

#define SERIAL_PORT "/dev/rfcomm0"

unsigned char sm_req[]={0x10, 0x81, 0x00, 0x00, 0x0e, 0xf0, 0x00, 0x00, 0x11, 0x00, 0x62, 0x01, 0xe0, 0x00};

int main(int argc, char *argv[])
{
    int fd;
    int ret,cnt;
    unsigned char buf[256];   
    struct termios oldtio, newtio;

    fd = open(SERIAL_PORT, O_RDWR );

    tcgetattr( fd, &oldtio );
    newtio = oldtio;
    newtio.c_cflag = B9600 | CS8 | CLOCAL | CREAD;
    tcsetattr(fd, TCSANOW, &newtio);

    write(fd, sm_req, sizeof(sm_req) );
    ret=read(fd, buf, 256);

    for ( cnt=0; cnt\<ret; cnt++ ) {
        printf( "%02x,", buf[cnt] );
    }
    printf( "\n" );

    tcsetattr(fd, TCSANOW, &oldtio);
    close(fd);

    return 0;
}

また、メニュー形式によるテストプログラムfptestのソースコードををgithubに置きました。
このプログラムにより温度、湿度、光量、リアルタイムの電力計測のデータハンドリングテストを行うことが出来ます。
本テストプログラムおよび、要求応答データ形式などのドキュメント、5項以降で使用する一連のプログラムは、以下の手順により入手してください。

# git clone https://github.com/goto2048/fplug_for_linux.git

fplug_for_linuxディレクトリ以下に本レポジトリが展開されます。

テストプログラムは、シンプルに以下の手順でビルドしてください。

# make fptest

なお、/dev/rfcomm0デバイスのアトリビュートが、初期値ではrw-rw---となっていますので、テストを行う場合、root権限で実行するか、 rfcomm0デバイスを、

chmod o+rw /dev/rfcomm0

するなどの対策をして下さい。

本テストプログラムにより、F-PLUGの初期化およびデータ取得が出来ることを確認しました。

5. muninによるモニタリング


Munin はネットワーク化に対応したリソース・モニタリングツールです。
F-PLUGも、簡単なpluginを作成するだけで監視対象に加える事が可能です。

apache2およびmuninのインストールと初期設定

muninのモニタリング表示はhtmlを介して行うため、webサーバを用意します。
今回はapache2を使用しました。

# aptitude install apache2

続けてmuninをインストールします。

# aptitude install munin

今回、htmlの展開場所はデフォルトの/var/cache/munin/wwwのままで作業しました。
/etc/apache2/conf.dの下にmuninというファイルが追加されますので、これを編集します。
Allow from 以下に、アクセスを許可するIPアドレスを記述して下さい。
以下のサンプルでは、192.168.253.xxxからのアクセスを許可しています。

Alias /munin /var/cache/munin/www
<Directory /var/cache/munin/www>
        Order allow,deny
        Allow from localhost 192.168.253.0/24
        Options None

        # This file can be used as a .htaccess file, or a part of your apache
        # config file.
        #
        # For the .htaccess file option to work the munin www directory
        # (/var/cache/munin/www) must have "AllowOverride all" or something
        # close to that set.
        #

        # AuthUserFile /etc/munin/munin-htpasswd
        # AuthName "Munin"
        # AuthType Basic
        # require valid-user

        # This next part requires mod_expires to be enabled.
        #

        # Set the default expiration time for files to 5 minutes 10 seconds from
        # their creation (modification) time.  There are probably new files by
        # that time.
        #

    <IfModule mod_expires.c>
        ExpiresActive On
        ExpiresDefault M310
    </IfModule>

</Directory>

apache2をrestartします。

# apachectl restart

なお、debian 6.0パッケージにより提供されるmuninのバージョンは1.4.5です。
今回、1.4.5での作業の後、2.0をセルフビルドして乗せ換えましたが、プラグインは手を入れずそのまま使用しています。

・muninの監視プラグインの追加および削除

munin-node-configureにより、プラグインのリストおよび状態を表示することが出来ます

# munin-node-configure Plugin | Used | Extra information ------ | ---- | ----------------- acpi | no | amavis | no | apache_accesses | no | apache_processes | no | apache_volume | no | apc_envunit_ | no | apt | no | apt_all | no | bind9 | no | bind9_rndc | no | bonding_err_ | no | buddyinfo | no | courier_mta_mailqueue | no | courier_mta_mailstats | no | courier_mta_mailvolume | no | cps_ | no | cpu | yes | cpuspeed | no | cupsys_pages | no | df | yes | df_abs | no | df_inode | no | digitemp_ | no | diskstat_ | no | diskstats | no | entropy | no | exim_mailqueue | no | exim_mailstats | no | fail2ban | no | forks | no | fplug_humid | yes | fplug_illum | yes | fplug_rwatt | yes | fplug_temp | yes | freeradius_acct | no | freeradius_auth | no | freeradius_proxy_acct | no | freeradius_proxy_auth | no | fw_conntrack | no | fw_forwarded_local | no | fw_packets | no | hddtemp_smartctl | no | http_loadtime | no | if_ | yes | eth0 : :

プラグインは、/usr/share/munin/pluginsに記述されており、サーバ監視に必要なリソースモニタリング用のpluginはほぼ網羅されています。
監視を有効にしたいpluginは、/etc/munin/plugins下にシンボリックリンクされています。

obsa6:/etc/munin/plugins# ls -la
total 8
drwxr-xr-x 1 root root 4096 Mar  1 18:56 .
drwxr-xr-x 1 root root 4096 Mar  4 10:34 ..
lrwxrwxrwx 1 root root   28 Mar  1 15:35 cpu -> /usr/share/munin/plugins/cpu
lrwxrwxrwx 1 root root   27 Mar  1 15:35 df -> /usr/share/munin/plugins/df
lrwxrwxrwx 1 root root   36 Mar  1 18:56 fplug_humid -> /usr/share/munin/plugins/fplug_humid
lrwxrwxrwx 1 root root   36 Mar  1 18:56 fplug_illum -> /usr/share/munin/plugins/fplug_illum
lrwxrwxrwx 1 root root   36 Mar  1 18:56 fplug_rwatt -> /usr/share/munin/plugins/fplug_rwatt
lrwxrwxrwx 1 root root   35 Mar  1 18:42 fplug_temp -> /usr/share/munin/plugins/fplug_temp
lrwxrwxrwx 1 root root   28 Mar  1 15:35 if_eth0 -> /usr/share/munin/plugins/if_
lrwxrwxrwx 1 root root   29 Mar  1 15:35 load -> /usr/share/munin/plugins/load
lrwxrwxrwx 1 root root   31 Mar  1 15:35 memory -> /usr/share/munin/plugins/memory
lrwxrwxrwx 1 root root   34 Mar  1 15:35 processes -> /usr/share/munin/plugins/processes
lrwxrwxrwx 1 root root   31 Mar  1 15:35 uptime -> /usr/share/munin/plugins/uptime
lrwxrwxrwx 1 root root   30 Mar  1 15:35 users -> /usr/share/munin/plugins/users
obsa6:/etc/munin/plugins#

監視を無効にする場合は、このシンボリックリンクを削除してください。
今回は、F-PLUGのテストが目的ですので、監視対象を大幅に削除しています。
修正後、muninをrestartします。

# /etc/init.d/munin-node restart

・F-PLUG用モニタコマンドの作成

muninに監視データを渡すためのF-PLUG用データハンドラを作成します。
githubに置いた、fpstatus.cをコンパイルし、/usr/local/binの下にコピーしてください。
本プログラムはリアルタイムデータの要求/応答のみに特化したもので、上記のテスト用サンプルプログラムをベースに、応答データのステータスチェック、エラーリトライを加えています。
温度、湿度、照度、リアルタイム消費電力に対応し、コマンドラインオプション(-t,-h,-i,-w)により監視するデータを選択できます。

# make fpstatus
# cp fpstatus /usr/local/bin

なお、munin-nodeは、muninユーザで実行されるため、rfcomm0デバイスはそのままでは使用出来ません。

chmod u+s /usr/local/bin/fpstatus

として、setuidするか、

chmod o+rw /dev/rfcomm0

として、rfcommデバイスにアクセス権限を付加する必要があります。

fpstatusのコマンドラインオプションは以下の通りです。

fpstatus [option]
  -t, t      温度 (℃)
  -h, h      湿度 (%)
  -i, i       照度 (ルクス)
  -r, r      リアルタイム消費電力 (ワット)

・munin用fplugプラグインの作成

minin用のプラグインを作成します。

munin用プラグインは、以下の実行結果を出力することが出来るならば、何の言語で記述してもよく、他のプラグインを雛形にすると簡単に作成出来ます。
ただし、テストとしてプラグインの実行結果を単体で確認するためには、環境変数MUNIN_LIBDIRの設定が必要です。

# setenv MUNIN_LIBDIR=/usr/share/munin

プラグイン名をmunin_pluginとした場合、

munin_plugin autoconf

このプラグインが利用可能かどうかを返します。
このプラグインが正常に値を返せる状態かどうかをチェックし、yesかnoかを返します。
今回のサンプルでは、yesのみを返しています。

# ./fplug_temp autoconf
yes

munin_plugin config

このプラグインの情報を出力します。

# ./fplug_temp config
graph_title fplug_temperature
graph_args --base 1000 -l 0
graph_scale no
graph_vlabel temperature
graph_category fplug
fplug_temp.label fplug_temp
fplug_temp.draw LINE2

munin_plugin

オプションなしで実行すると、プラグイン名.value [値]を標準出力します。
fpstatus -tにより出力される数値をecho出力で組み合わせました。

echo fplug_temp.value `/usr/local/bin/fpstatus -t`

fpstatus側でfplug_temp.valueまで出力していないのは、プラグイン名の自由度を優先したためです。

# ./fplug_temp
fplug_temp.value 24.0

温度監視用plugin、fplug_tempは以下の様に記述しました。

#!/bin/sh
# -*- sh -*-

: << =cut

=head1 NAME

fplug_temp - Plugin to temperature at fplug

=head1 NOTES

Especially the average and max values on the bigger graphs (yearly) can be interesting.

=head1 AUTHOR

Contributed by Toshiya Goto

=head1 LICENSE

Unknown license

=head1 MAGIC MARKERS

 #%# family=auto
 #%# capabilities=autoconf

=cut

. $MUNIN_LIBDIR/plugins/plugin.sh

if [ "$1" = "autoconf" ]; then
        echo yes
        exit 0
fi

if [ "$1" = "config" ]; then

        echo 'graph_title fplug_temperature'
        echo 'graph_args --base 1000 -l 0 '
        echo 'graph_scale no'
        echo 'graph_vlabel temperature'
        echo 'graph_category fplug'
        echo 'fplug_temp.label fplug_temp'
        echo 'fplug_temp.draw LINE2'
        print_warning fplug_temp
        print_critical fplug_temp
        exit 0
fi

echo fplug_temp.value `/usr/local/bin/fpstatus -t`


上記のpluginを/usr/share/munin/pluginsの下にコピーします。
同様に、githubから取得した他のプラグインもコピーしてください。

obsa6:/usr/share/munin/plugins# ls -la fplug_*
-rwxr-xr-x 1 root root 808 Mar  1 18:51 fplug_humid
-rwxr-xr-x 1 root root 815 Mar  1 18:53 fplug_illum
-rwxr-xr-x 1 root root 812 Mar  1 18:55 fplug_rwatt
-rwxr-xr-x 1 root root 807 Mar  1 18:35 fplug_temp

有効にしたいpluginを/etc/munin/pluginsの下にシンボリックリンクします。

obsa6:/etc/munin/plugins# ls -ls fp*
0 lrwxrwxrwx 1 root root 36 Mar  1 18:56 fplug_humid -> /usr/share/munin/plugins/fplug_humid
0 lrwxrwxrwx 1 root root 36 Mar  1 18:56 fplug_illum -> /usr/share/munin/plugins/fplug_illum
0 lrwxrwxrwx 1 root root 36 Mar  1 18:56 fplug_rwatt -> /usr/share/munin/plugins/fplug_rwatt
0 lrwxrwxrwx 1 root root 35 Mar  1 18:42 fplug_temp -> /usr/share/munin/plugins/fplug_temp

muninをrestartします。

# /etc/init.d/munin-node restart

pluginが正常に動作しているかどうかは、/var/log/munin/の下のログを確認して下さい。

# tail /var/log/munin/munin-update.log
2013/03/04 11:35:10 [INFO] Reaping Munin::Master::UpdateWorker<localdomain;localhost.localdomain>.  Exit value/signal: 0/0
2013/03/04 11:35:10 [INFO]: Munin-update finished (5.86 sec)
2013/03/04 11:40:04 Opened log file
2013/03/04 11:40:04 [INFO]: Starting munin-update
2013/03/04 11:40:10 [INFO] Reaping Munin::Master::UpdateWorker<localdomain;localhost.localdomain>.  Exit value/signal: 0/0
2013/03/04 11:40:10 [INFO]: Munin-update finished (5.80 sec)
2013/03/04 11:45:04 Opened log file
2013/03/04 11:45:04 [INFO]: Starting munin-update
2013/03/04 11:45:10 [INFO] Reaping Munin::Master::UpdateWorker<localdomain;localhost.localdomain>.  Exit value/signal: 0/0
2013/03/04 11:45:10 [INFO]: Munin-update finished (5.80 sec)

・使用方法

Webブラウザにて、

http://<muninを実行しているサーバのアドレス>/munin

にアクセスすることにより、muninのトップメニューが表示されます。
対象となるサーバおよび項目をクリックすることにより、監視対象の状態がグラフ表示されます。

<munin Overview画面>

<munin fplugプラグインのグラフ表示例>
  
<参考: munin 2.0による fplugプラグインのWebUI>

5. さいごに


今回は、単純なデータハンドリングのテスト、およびWebモニタリングツールへのplugin実装を行ってみました。

電力監視に関してはリアルタイム消費電力をmuninの巡回時間毎に取得しているだけであり、ピーク管理のみとなります。

積算電力の取得をはじめ、F-PLUGの持つより高度なデータオペレーションについてお考えの方は、当blog担当までご相談下さい。

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