Cyber-Physical and IoT Systems

Cyber-Physical and IoT Systems FFrroomm SSoocckkeettss ttoo WWooTT

TThhee BBlloooodd PPrreessssuurree MMoonniittoorriinngg SSyysstteemm

Προηγμένες Τεχνικές Προγραμματισμού

Διαδίκτυο των Αντικειμένων (IoT) Εργαστηριακή Άσκηση

Kleanthis Thramboulidis Prof. of Software and System Engineering

Electrical and Computer Engineering

University of Patras

https://sites.google.com/site/thramboulidiskleanthis


BBlloooodd PPrreessssuurree MMoonniittoorriinngg SSyysstteemm –– FFrroomm SSoocckkeettss ttoo WWooTT

Software and System Engineering Group 2/68 21/05/2019

Cyber-Physical and IoT Systems

FFrroomm SSoocckkeettss ttoo WWooTT

TThhee BBlloooodd PPrreessssuurree MMoonniittoorriinngg SSyysstteemm

22ηη ΈΈκκδδοοσσηη,, 22001188

KKlleeaanntthhiiss TThhrraammbboouulliiddiiss

CCooppyyrriigghhtt ©© 22001166,, 22001177,, 22001188,, 22001199 KKlleeaanntthhiiss TThhrraammbboouulliiddiiss



ΠΡΟΛΟΓΟΣ

Το Διαδίκτυο των Αντικειμένων (Internet of Things-IoT) εισάγει ένα σύνολο από

νέες Τεχνολογίες που επηρεάζουν την διαδικασία ανάπτυξης εφαρμογών και

κυβερνοφυσικών συστημάτων (cyber-physical systems) και αποτελεί μια πρόκληση

για το Electrical and Computer Engineering.

H εξοικείωση με τις βασικές έννοιες και τις τεχνολογίες του IoT αποτελεί σημαντικό

εφόδιο για έναν Electrical and Computer Engineer.

Η άσκηση αυτή αναπτύχθηκε σε πρώτη φάση για να χρησιμοποιηθεί στα πλαίσια του

μαθήματος Προηγμένες Τεχνικές Προγραμματισμού, του 4ου έτους του

Προγράμματος Σπουδών του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας

Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Στη συνέχεια

επεκτάθηκε για να καλύψει ανάγκες του μαθήματος Διαδίκτυο των Αντικειμένων

(IoT) του 5ου έτους του προγράμματος Σπουδών του Τμήματος Ηλεκτρολόγων

Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών.

Αισθάνομαι την ανάγκη να ευχαριστήσω τους φοιτητές του τμήματος που

συνεισέφεραν με τον ένα ή τον άλλο τρόπο στην ανάπτυξη της άσκησης αυτής. More

specifically thanks are due to Theodoros Foradis for the development of the

Temperature Sensor PCB, Socrates Zouras for the development of the TempSensor

library that simplifies the integration with the Temperature Sensor PCB, Giannis

Bouloubasis for his contribution in the development of the generic state machine and

Hlias Tsitsikas for his contribution to the definition of dependencies of a project from

GitHub.

Μπορείτε να πάρετε μια εικόνα αξιοποίησης των τεχνολογιών του Διαδικτύου

Αντικειμένων (ΙοΤ) της ομάδας Software and System Engineering ανατρέχοντας

στους παρακάτω ιστότοπους και ιστοσελίδες.

https://sites.google.com/site/UML4IoT/home

https://sites.google.com/view/cyber-physical-microservice/

Case studies

Liqueur Plant System

https://sites.google.com/site/uml4iot/liqueur-plant-case-study

IKEA Gregor Chair Assembly System

https://sites.google.com/view/cyber-physical-microservice/gregor-chair-case-

study?authuser=0

Στο δημοσιευμένο έργο που έχει σχέση με το αντικείμενο της άσκησης

περιλαμβάνονται μεταξύ των άλλων και οι παρακάτω εργασίες, τις οποίες μπορείτε

να βρείτε στην ιστοσελίδα https://sites.google.com/site/thramboulidiskleanthis/papers:

https://sites.google.com/site/UML4IoT/home

https://sites.google.com/view/cyber-physical-microservice/


https://sites.google.com/view/cyber-physical-microservice/gregor-chair-case-study?authuser=0

https://sites.google.com/view/cyber-physical-microservice/gregor-chair-case-study?authuser=0

https://sites.google.com/site/thramboulidiskleanthis/papers



K. Thramboulidis, D. Vachtsevanou, I. Kontou, “CPuS-IoT: A cyber-physical microservice and IoT-based

framework for manufacturing assembly systems” Annual Reviews in Control, March 2019. K. Thramboulidis, D. Vachtsevanou, A. Solanos, “Cyber-Physical Microservices:An IoT-based Framework for Manufacturing Systems", 1st IEEE International Conference on Industrial Cyber-Physical Systems (ICPS 2018), Saint Petersburg, Russia, May 15-18, 2018. K. Thramboulidis, I. Kontou, D. Vachtsevanou, “Towards an IoT-based Framework for Evolvable Assembly Systems", 16th IFAC Symposium on Information Control Problems in Manufacturing (INCOM 2018), 11-13 June 2018, Bergamo, Italy.

K. Thramboulidis, P. Bochalis, J. Bouloumpasis, “A framework for MDE of IoT-BasedManufacturing Cyber-Physical Systems”, The 7th International Conference on the Internet of Things (IoT 2017), October 22–25, 2017, Linz, Austria. Foradis, T. and Thramboulidis, K. (2017) From Mechatronic Components to Industrial Automation Things: An IoT Model for Cyber-Physical Manufacturing Systems. Journal of Software Engineering and Applications, 10, 734-753. https://doi.org/10.4236/jsea.2017.108040 F. Christoulakis, K. Thramboulidis, “IoT-based Integration of IEC 61131 Industrial Automation Systems”, IEEE 25th Inter. Symposium on Industrial Electronics (ISIE 2016), Santa Clara, CA, June 2016. K. Thramboulidis, F. Christoulakis, “UML4IoT—A UML-based approach to exploit IoT in cyber-physical manufacturing systems”, Computers In Industry, Volume 82, October 2016, Pages 259–272.

Μια πλήρη λίστα εργασιών μπορείτε να βρείτε στην ιστοσελίδα


Για κάθε παρατήρηση, σχόλιο, διόρθωση, μπορείτε να απευθυνθείτε στο email

[email protected]

Ο Συγγραφέας

Kleanthis Thramboulidis

Prof. of Software and System Engineering

Electrical and Computer Engineering

University of Patras https://sites.google.com/site/thramboulidiskleanthis

https://www.researchgate.net/publication/326505615_CPuS-IoT_A_Cyber-Physical_Microservice_and_IoT-based_Framework_for_Manufacturing_Assembly_Systems

https://www.researchgate.net/publication/326505615_CPuS-IoT_A_Cyber-Physical_Microservice_and_IoT-based_Framework_for_Manufacturing_Assembly_Systems


mailto:[email protected]




Περιεχόμενα

1. Εισαγωγή ................................................................................................................ 7 2. Στόχος ..................................................................................................................... 7 3. Προετοιμασία ......................................................................................................... 8

4. Διαδικασία εκτέλεσης ............................................................................................. 9 5. 1η έκδοση BPMS - Centralized application ......................................................... 10 6. Δράση 1η - Ανάπτυξη echo Client/Server με χρήση sockets ............................... 12 7. Δράση 2η - Client on Raspberry ........................................................................... 12 8. 2η έκδοση BPMS as Distributed application ........................................................ 13

8.1 localhost ........................................................................................................ 13 8.2 Using Raspberry ............................................................................................ 13 8.3 Text based vs. binary protocols ..................................................................... 13

8.4 Implementing Text based protocols in Java .................................................. 14 9. 3η έκδοση BPMS - Centralized with Local storage - Serialization ...................... 15 10. 4η έκδοση BPMS – Distributed with Local Storage ......................................... 16 11. Δράση 3η - Ανάπτυξη απλού web server με java ............................................. 16 12. Δράση 4η - Servlet Container Apache Tomcat – Jetty ..................................... 16

12.1 Εγκατάσταση του Tomcat στο Eclipse ...................................................... 17

12.2 To Hello World servlet .............................................................................. 17 12.3 Δημιουργία servlet ..................................................................................... 17 12.4 Tomcat ως service ..................................................................................... 18

12.5 Άσκηση ...................................................................................................... 18 13. 5η έκδοση – Centralized using JSON ................................................................ 19

14. 6η έκδοση – Distributed based on JSON ........................................................... 19 15. 7η έκδοση – A proxy-based implementation..................................................... 20

16. Δράση 5η - JDBC API ..................................................................................... 21 16.1 JDBC driver for MS SQL Server .............................................................. 21 16.2 JDBC driver and DBMS ............................................................................ 21

17. 8η έκδοση – Distributed using a DBMS ........................................................... 22 17.1 localhost ..................................................................................................... 22

17.2 remote database (fog computing) .............................................................. 26 18. Δράση 6η - Raspberry – Interfacing με τον φυσικό κόσμο .............................. 28

18.1 Pi4J Project ................................................................................................ 28 18.2 Device I/O API .......................................................................................... 28

18.3 Παράδειγμα χρήσης του GPIO .................................................................. 29 19. 9η έκδοση – Προσθέτοντας αισθητήρες στο Raspberry ................................... 30

19.1 Temperature PCB ...................................................................................... 30 19.2 ΑΣΚΗΣΕΙΣ ................................................................................................ 32

20. Δράση 7η - HTTP server .................................................................................. 34 20.1 http request line ......................................................................................... 34 20.2 A draft http response.................................................................................. 34

20.3 Άσκηση ...................................................................................................... 35 21. Δράση 8η - Jetty Server and Servlet Container ............................................... 36

21.1 Eclipse Jetty servlet container ................................................................... 36 21.2 Ασκήσεις Jetty και TemperaturePCB ........................................................ 36 21.3 Οδηγίες εκτέλεσης Ασκήσεων .................................................................. 37

22. Δράση 9η - OMA Lightweight M2M (LwM2M) ............................................. 47 22.1 Απλός leshan server ................................................................................... 47



22.2 Απλός leshan Client ................................................................................... 49

22.3 Δουλεύοντας με τον demo leshan server ................................................... 53 23. Εκδοση 10η - Leshan based Temperature PCB ................................................ 57

23.1 Άσκηση TemperaturePCB-6 (TempSencorPCB_LeshanClientV1) .......... 57

23.2 Άσκηση TemperaturePCB-7 (TempSencorPCB_LeshanClientV2) .......... 57 23.3 Άσκηση TemperaturePCB-8 (TempSencorPCB_LeshanClientV3) .......... 57 23.4 Άσκηση TemperaturePCB-9. .................................................................... 57 23.5 Άσκηση TemperaturePCB-10. .................................................................. 57 23.6 Άσκηση TemperaturePCB-11. .................................................................. 57

23.7 Άσκηση TemperaturePCB-12 ................................................................... 57 23.8 Java Application as Leshan server............................................................. 57 23.9 Άσκηση Liqueur Plant Smart Silo ............................................................. 57

24. Δράση 10η - Azure ........................................................................................... 65 25. 11η έκδοση – Distributed based on Cloud ........................................................ 66

25.1 Using the Azure Storage Emulator ............................................................ 66 25.2 Using the Azure Cloud computing platform services. ............................. 66

26. 12η έκδοση – Using Bluetooth .......................................................................... 67 27. 13η έκδοση – Using an Android device for the Health Monitoring App ......... 68 28. 14η έκδοση – Using the Azure IoT Hub ........................................................... 68



1. Εισαγωγή

Η αρτηριακή πίεση απασχολεί όλο και περισσότερους συνανθρώπους μας, πολλοί

από τους οποίους είναι αναγκασμένοι να την παρακολουθούν συστηματικά.

Μια αναζήτηση στο διαδίκτυο θα μας δώσει διάφορες εφαρμογές που έχουν στόχο να

εξυπηρετήσουν την ανάγκη αυτή. Για παράδειγμα, η ιστοσελίδα

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.szyk.myheart&hl=el δίνει μια

εφαρμογή Android που “βοηθά στον έλεγχο της αρτηριακής πίεσης και βελτιώνει τη

μέθοδο της αντιμετώπισης της υπέρτασης”.

Το σχήμα 1 δίνει ένα γενικό πλαίσιο με πιθανές εναλλακτικές διαμορφώσεις

(configuartions) ενός συστήματος παρακολούθησης αρτηριακής πίεσης (Blood

Pressure Monitoring System – BPMS).

Fig. 1. Blood Presure Monitoring System (BPMS).

Για την ομαλότερη διεξαγωγή της εργαστηριακής άσκησης μελετήστε προσεκτικά το

κείμενο αυτό ανατρέχοντας και στις πρόσθετες πηγές που σας παραπέμπει.

2. Στόχος

H εργαστηριακή άσκηση έχει ως στόχο:

• την μελέτη της μετάβασης από τα sockets στο WοΤ μέσα από την ανάπτυξη

ενός κατανεμημένου συστήματος καταγραφής και παρακολούθησης πίεσης με

βάση το μοντέλο client/server,

• την εξέταση και υλοποίηση διαφόρων σεναρίων διαμόρφωσης του

συστήματος, και

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.szyk.myheart&hl=el



• την αξιοποίηση των Http και του ΟΜΑ Lightweight M2M IoT protocols.

Blood Pressure Monitoring

“The American Heart Association recommends home monitoring for all people with

high blood pressure to help the healthcare provider determine whether treatments are

working. Home monitoring (self-measured blood pressure) is not a substitute for

regular visits to your physician.

Why keep a blood pressure journal?

One blood pressure measurement is like a snapshot. It only tells what your blood

pressure is at that moment. A record of readings taken over time provides a “ time-

lapse” picture of your blood pressure that can help you partner with your physician to

ensure that your treatments to lower high blood pressure (HBP or hypertension) are

working.” Source: American Heart Association

Dedicated APP for smartphones and tablets

“In the attempt to improve doctor-patient interaction and to increase awareness on

hypertension and its associated risks the European Society of Hypertension, in

collaboration with the Italian Society of Hypertension, has published a dedicated

APP for smartphones and tablets.

This is the only APP on hypertension currently validated and supported by the

European Society of Hypertension.” Source: European Society of Hypertension

3. Προετοιμασία

Στην φάση της προετοιμασίας θα πρέπει να

εξοικειωθείτε με το Raspberry Pi το οποίο θα

χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη του συστήματος.

“The Raspberry Pi is a low cost, credit-card sized

computer that plugs into a computer monitor or

TV, and uses a standard keyboard and mouse.”

Ανατρέξτε στην ιστοσελίδα του Raspberry Pi

http://www.raspberrypi.org/

Σχετικά με την Χρήση του RPi στον χώρο του ΚΥΠΕΣ

Παράκληση όπως η χρήση των raspberry γίνεται αποκλειστικά και μόνο για τους

λόγους του εργαστηρίου. Ως εκ τούτου, δεν θα πρέπει να γίνονται δοκιμές/αλλαγές οι

οποίες δεν περιλαμβάνονται στις εργαστηριακές ασκήσεις και σε όσα αναφέρονται

κατά τις παραδόσεις από τον διδάσκοντα. Πιο συγκεκριμένα:

- MHN Αλλάζετε το password του χρήστη pi

- MHN Αφαιρείτε την SD κάρτα

- MHN Κάνετε update/upgrade το λειτουργικό σύστημα

- MHN Διαγράφετε αρχεία του λειτουργικού συστήματος

Οι συσκευές σας έχουν παραδοθεί λειτουργικές και θα πρέπει να παραμείνουν στην

ίδια κατάσταση και μετά το πέρας του εξαμήνου!

Raspberry Pi and Secure Shell (SSH)

“You can access the command line of a Raspberry Pi remotely from another computer

or device on the same network using SSH.”

http://www.heart.org/HEARTORG/Conditions/HighBloodPressure/KnowYourNumbers/Monitoring-Your-Blood-Pressure-at-Home_UCM_301874_Article.jsp

http://www.eshonline.org/guidelines/blood-pressure-monitoring/

http://www.raspberrypi.org/



https://www.raspberrypi.org/documentation/remote-access/ssh/

Για πρόσβαση από windows μπορείτε να χρησιμοποιήσετε PuTTY

https://www.raspberrypi.org/documentation/remote-access/ssh/windows.md

Επιπλέον σας συνιστώ να κάνετε μια επανάληψη στο υλικό του μαθήματος

Αντικειμενοστρεφής Τεχνολογία το σχετικό με την υποστήριξη της Java για

Networking.

4. Δομή και Διαδικασία εκτέλεσης

H άσκηση είναι οργανωμένη σε ένα σύνολο δράσεων που αποσκοπούν στην

εγκατάσταση και εξοικείωση με εργαλεία που χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη

των διάφορων εκδόσεων του συστήματος. Η κάθε έκδοση αποτελεί μια αυτοτελή

πλήρως λειτουργική διαμόρφωση ενός πιθανού BPMS. Κάθε έκδοση συνήθως

χρησιμοποιείται ως βάση για την ανάπτυξη μιας περισσότερο λειτουργικής επόμενης

έκδοσης. Για την πιο αποτελεσματική εκτέλεση της εργαστηριακής άσκησης

συνιστάται η εκτέλεση των δράσεων και της ανάπτυξης των διαφόρων εκδόσεων με

την σειρά που δίνονται στη συνέχεια. Η σειρά μπορεί να διαφοροποιηθεί ανάλογα με

τα επιδιωκόμενα αποτελέσματα και τον τελικό στόχο αυτού που εκτελεί την άσκηση.

https://www.raspberrypi.org/documentation/remote-access/ssh/

https://www.raspberrypi.org/documentation/remote-access/ssh/windows.md

https://sites.google.com/site/thramboulidiskleanthis/teaching-2/courses/objecttechnology



5. 1η έκδοση - BPMS as Centralized application

H πρώτη αυτή έκδοση του συστήματος BPMS αποτελείται από ένα απλό πιεσόμετρο

και μια εφαρμογή, την Health monitoring application, η οποία τρέχει σε έναν

προσωπικό υπολογιστή (σχήμα 2).

Ο χρήστης του πιεσόμετρου καταχωρεί στην Health monitoring application τις

μετρήσεις που παίρνει με αυτό.

Fig. 2. Παραδοσιακό Blood Presure Monitoring System (BPMS).

H Health monitoring application επιτρέπει στον χρήστη να δει στην οθόνη τις

μετρήσεις που έχουν καταχωρηθεί, να τις εκτυπώσει, να τις ταξινομήσει, να

αναζητήσει συγκεκριμένη καταχώρηση, να τις σώσει σε αρχείο και να φορτώσει

μετρήσεις από αρχείο.

Τα στοιχεία που καταχωρούνται για κάθε μέτρηση είναι:

• Ημερομηνία,

• Ώρα,

• συστολική πίεση (mmHg), -systolicBP

• διαστολική πίεση (mmHg), - diastolicBP

• σφυγμός/λεπτό, heartRate

• user id

C version

Σε πρώτη φάση και προαιρετικά μπορείτε να υλοποιήσετε την Health monitoring

application με βάση το procedural programming paradigm και την C.

Στην περίπτωση αυτή αξιοποιήστε την ανάλογη άσκηση Address Book με το υλικό

που θα βρείτε

a) στην σειρά διαφανειών (AddressBookLab.pdf) και

b) στην τεκμηρίωση της πρώτης εργαστηριακής άσκησης που θα βρείτε στην

ιστοσελίδα (web page) με τις εργαστηριακές ασκήσεις στον ιστότοπο (web

site) του μαθήματος.

H έκδοση αυτή έχει ως στόχο την επανάληψη στην γλώσσα C, η οποία θα

χρησιμοποιηθεί στη δεύτερη ενότητα του μαθήματος “low level or system

programming” για την οποία και αποτελεί προετοιμασία.

http://seg.ece.upatras.gr/Courses/apt/index.htm#labs

http://seg.ece.upatras.gr/Courses/apt/index.htm



Στα πλαίσια της επανάληψης στην C, την οποία σας συνιστώ, χρήσιμη θα σας φανεί

όσον αφορά την εφαρμογή της αφαιρετικότητας στις διεργασίες (procedural

abstraction), της οργάνωσης του προγραμματος, και της δόμησης της main, η

εργαστηριακή άσκηση “Lab 1. [Reverse Polish notation Calculator using C]” την

οποία θα βρείτε στην παρακάτω ιστοσελίδα

http://seg.ece.upatras.gr/Courses/OT/OTExercises.htm

Java version

Σε ένα επόμενο βήμα θα αναπτύξετε την Health monitoring application με βάση το

αντικειμενοστρεφές παράδειγμα και την γλώσσα Java.

H έκδοση αυτή σας συνιστώ να υποστηρίζει τα παρακάτω:

1. Εισαγωγή μέτρησης

2. Εμφάνιση στην οθόνη όλων των καταχωρημένων μετρησεων

3. Αποθήκευση των μετρήσεων σε αρχείο (BPBook).

4. Φόρτωση μετρήσεων από αρχείο.

Στην φάση αυτή δεν απαιτείται να δημιουργήσετε την δική σας λίστα. Αξιοποιήστε

την βασική βιβλιοθήκη της Java.

Επιπλέον δεν απαιτείται να δημιουργήσετε γραφική διεπαφή για την εισαγωγή

μέτρησης καθώς σε επόμενες φάσεις αυτό δεν θα είναι απαραίτητο.

http://seg.ece.upatras.gr/Courses/OT/OTExercises.htm



6. 1η Δράση - Ανάπτυξη echo Client/Server με χρήση

sockets

Αναπτύξτε έναν απλό TCP echo server. Μπορείτε να αξιοποιήσετε το υλικό

(διαφάνειες, εργαστηριακή άσκηση) του μαθήματος Αντικειμενοστρεφούς

Τεχνολογίας που αφορούσε το συγκεκριμένο θέμα.

Αναπτύξτε έναν TCP echo client για να ελέγξετε και να επιδείξετε τη λειτουργία του

Server σας.

Σε πρώτη φάση αναπτύξτε και ελέγξτε τη λειτουργικότητα server και client στο

localhost.

Τροποποιήστε τον server σας ώστε να είναι σε θέση να εξυπηρετεί ταυτόχρονα

περισσότερους από έναν client.

7. 2η Δράση - Client on Raspberry

Αξιοποιήστε το Raspberry Pi σας και διαμορφώστε το σύστημα σας σύμφωνα με το

σχήμα 3. Στους σταθμούς εργασίας του ΚΥΠΕΣ έχετε τη δυνατότητα να

χρησιμοποιήσετε τα ports 6601-6620.

Fig. 3. TCP Client/Server System.

Την IP του Raspberry Pi σας μπορείτε να βρείτε χρησιμοποιώντας την υπηρεσία που

παρέχει το servlet RPIIdentificationServer/RPIServer το οποίο τρέχει στον server

segroot.ece.upatras.gr στο port 8081 (Deprecated). Εναλλακτικά χρησιμοποιήστε την

ίδια υπηρεσία από το IP : 150.140.189.34 (host name : ssegvm1.ece.upatras.gr)



8. 2η έκδοση - BPMS as Distributed application

Στην 2η έκδοση του συστήματος ο χρήστης δεν θα έχει την ευθύνη να καταχωρεί την

μέτρηση στην health monitoring application αλλά αυτό θα γίνεται αυτόματα. Η

μέτρηση θα μεταφέρεται αυτόματα από το πιεσόμετρο στην health monitoring

application.

Πιο αναλυτικά το σύστημα BPMS θα αποτελείται από μια εφαρμογή που θα

εξομοιώνει τη λειτουργία του πιεσόμετρου, θα δημιουργεί δηλαδή εικονικές

μετρήσεις τις οποίες λειτουργώντας ως client θα τις αποστέλλει στην health

monitoring application η οποία θα λειτουργεί ως server.

Την έκδοση αυτή θα αναπτύξετε σε 2 φάσεις:

Α) αξιοποιώντας το localhost, και

Β) αξιοποιώντας ένα Raspberry για την εκτέλεση του client και Network sockets για

την επικοινωνία μεταξύ server και client.

8.1 localhost

Αναπτύξτε και ελέγξτε τη λειτουργικότητα των client και server στο localhost.

O χρήστης να έχει μέσω μιας εφαρμογής (με Gui), την Health Monitoring

Application, βασικές λειτουργίες διαχείρισης των μετρήσεων.

8.2 Using Raspberry

Χρησιμοποιήστε το Raspbery Pi για την εκτέλεση του client. Διαμορφώστε το

σύστημα σας όπως στο σχήμα 4. Ελέγξτε τη λειτουργικότητα του συστήματος σας.

Fig. 4. TCP Client/Server based Blood Pressure Monitoring System.

8.3 Text based vs. binary protocols

Different network applications have different methods of encapsulating data. One

method very common with Internet protocols is a text oriented representation that



transmits requests and responses as lines of ASCII text, terminated by a newline

character (and usually a carriage return character).

Typical examples are FTP (File Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer

Protocol), or the finger protocol.

Text based protocol (or plain text protocol) is a communication protocol whose

content representation is in human-readable format.

Text-based protocols are typically optimized for human parsing and interpretation,

and are therefore suitable whenever human inspection of protocol contents is required,

such as during debugging and during early protocol development design phases.

Binary protocols have inherent benefits for use in a computer environment (such as

ease of mechanical parsing and improved bandwidth utilization). Binary protocols

have the advantage of terseness, which translates into speed of transmission and

interpretation. Source: wikipedia

8.4 Implementing Text based protocols in Java

OutputStream is used for writing data from your application to the other end of the

socket. OutputStream out = socket.getOutputStream();

It is convenient to wrap the OutputStream a more convenient class like

DataOutputStream or OutputStreamWriter. For performance reasons, … buffer it.

Writer writer = new OutputStreamWriter(out, "UTF-8");

writer.write("TURN_LEFT\r\n");

writer.flush(); // flush the output so you’ll be sure the

//command is sent over the network



9. 3η έκδοση - BPMS as Centralized with Local storage

(Using Serialization)

Επεκτείνατε τη λειτουργικότητα της 2ης έκδοσης της Health Monitoring Application

σας επιτρέποντας στον χρήστη να αποθηκεύει και φορτώνει βιβλία μετρήσεων

(BPMeasurementsBook).

Αξιοποιήστε την υποστήριξη της Java για μετατροπή της κατάστασης αντικειμένου

σε byte stream. Αξιοποιήστε το σχετικό ένθετο για Serialization.

Serialization

Serialization is the process of translating data structures or object state into a format that can

be stored (for example, in a file or memory buffer, or transmitted across a network connection

link) and reconstructed later in the same or another computer environment.

When the resulting series of bits is reread according to the serialization format, it can be used

to create a semantically identical clone of the original object.

For many complex objects, such as those that make extensive use of references, this process is

not straightforward.

Serialization of object-oriented objects does not include any of their associated methods with

which they were previously linked.

The process of serializing an object is also called marshalling an object. The opposite

operation, extracting a data structure from a series of bytes, is deserialization (which is also

called unmarshalling). Source: Wikipedia.

Binary and XML Serialization

“Either binary or XML serialization can be used. In binary serialization, all members, even

those that are read-only, are serialized, and performance is enhanced. XML serialization

provides more readable code, as well as greater flexibility of object sharing and usage for

interoperability purposes.” Source: Microsoft msdn.

Serializable Objects

“A Java object is serializable if its class or any of its superclasses implements either the

java.io.Serializable interface or its subinterface, java.io.Externalizable.

Deserialization is the process of converting the serialized form of an object back into a copy

of the object.

The Java platform specifies a default way by which serializable objects are serialized. A

(Java) class can override this default serialization and define its own way of serializing

objects of that class.

The Object Serialization Specification describes object serialization in detail.” Source: Oracle

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/serialization/index.html



10. 4η έκδοση BPMS – Distributed with Local Storage

Αξιοποιήστε την υποστήριξη της Java για μετατροπή της κατάστασης αντικειμένου

σε byte stream που χρησιμοποιήσατε παραπάνω για την επικοινωνία client/server της

2ης έκδοσης.

Επεκτείνατε την λειτουργικότητα της 2ης έκδοσης της εφαρμογής σας

(κατανεμημένης έκδοσης) προσθέτοντας λειτουργικότητα αποθήκευσης και

φόρτωσης βιβλίου μετρήσεων. Η διαμόρφωση του συστήματος παραμένει η ίδια

(σχήμα 4). Μια πιο ευέλικτη διαμόρφωση διαχωρίζει την λειτουργικότητα

αποθήκευσης (storage server) από την διαχείριση των μετρήσεων (user app).

11. 3η Δράση - Ανάπτυξη απλού web server με java

Αναπτύξτε μια Java εφαρμογή που θα σας επιτρέπει να έχετε μέσα από έναν browser

πρόσβαση σε ιστοσελίδες στο Raspberry Pi σας.

Ένα πολύ απλό ελαφρύ web server (A small web server, less than 4kb in size!) σε

μορφή jar μπορείτε να βρείτε στην ιστοσελίδα http://www.jibble.org/miniwebserver/

12. 4η Δράση - Servlet Container Apache Tomcat –

Jetty

Στα πλαίσια της δράσης αυτής θα χρησιμοποιήσετε τον Apache Tomcat.

Εναλλακτικά, αντί για τον tomcat και με βάση άλλη φιλοσοφία (δες 8η Δράση),

μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον jetty o οποίος είναι ένας http server και servlet

container που μπορεί να ενσωματωθεί στην εφαρμογή σας.

.

Ο Tomcat θα χρησιμοποιηθεί στα

επόμενα βήματα της ανάπτυξης του

συστήματος σας.

Apache Tomcat

“The Apache Tomcat® software is an open source implementation of the Java Servlet, JavaServer

Pages, Java Expression Language and Java WebSocket technologies. The Java Servlet, JavaServer

Pages, Java Expression Language and Java WebSocket specifications are developed under the Java

Community Process.

The Apache Tomcat software is developed in an open and participatory environment and released

under the Apache License version 2. The Apache Tomcat project is intended to be a collaboration of

the best-of-breed developers from around the world. We invite you to participate in this open

development project.

Apache Tomcat software powers numerous large-scale, mission-critical web applications across a

diverse range of industries and organizations. Some of these users and their stories are listed on the

PoweredBy wiki page.

Apache Tomcat, Tomcat, Apache, the Apache feather, and the Apache Tomcat project logo are

trademarks of the Apache Software Foundation.” Source: http://tomcat.apache.org/

Ο Tomcat είναι εγκατεστημένος και στον server με IP 150.140.189.34 και host name

ssegvm1.ece.upatras.gr και αποκρίνεται στο port 8081.

http://www.jibble.org/miniwebserver/

http://tomcat.apache.org/



Ελέγξτε αν ο tomcat αποκρίνεται στο παραπάνω port.

Στον server αυτόν τρέχει και η υπηρεσία που έχετε ήδη χρησιμοποιήσει για να πάρετε

την IP του Raspberry σας. Η υπηρεσία παρέχεται από το servlet με όνομα RPIServer

που είναι τοποθετημένο στο ευρετήριο RPIIdentificationServer.

Ελέγξτε στον browser σας το παρακάτω URL

http://ssegvm1.ece.upatras.gr:8081/SsegApt/

Το URI αυτό αποτελεί τον identifier του αρχείου index.html που βρίσκεται στο

ευρετήριο SsegApt.

Το αρχείο index.html σας δίνεται για να το χρησιμοποιήσετε στις δοκιμές που θα

κάνετε με τον Tomcat στα πλαίσια της δράσης αυτής αλλά και στην διαδικασία

ανάπτυξης του δικού σας http server (Δράση 7).

12.1 Εγκατάσταση του Tomcat στο Eclipse

Κατεβάστε από την επίσημη ιστοσελίδα τον Tomcat Server


Στο ΚΥΠΕΣ ο Tomcat είναι στον δίσκο C.

Ενημερώστε το Eclipse για τον Apache Tomcat Server.

Ακολουθήστε τις οδηγίες που δίνονται στην ιστοσελίδα

Installing Apache Tomcat Server https://www.eclipse.org/webtools/jst/components/ws/1.0/tutorials/InstallTomcat/InstallTomcat.html

Για την ολοκλήρωση της εγκατάστασης του Tomcat στο Eclipse απαιτούνται

ορισμένες ακόμη ενέργειες.

Ακολουθήστε τις οδηγίες στο τμήμα «Copy the ROOT (Default) Web App into

Eclipse» της ιστοσελίδας

Tutorial: Installing Tomcat 7 and Using it with Eclipse http://www.coreservlets.com/Apache-Tomcat-Tutorial/tomcat-7-with-eclipse.html

12.2 To Hello World servlet

Κατεβάστε και μελετήστε το HelloWorld example servlet ακολουθώντας τις οδηγίες

στο τμήμα «Import and Test a Sample App» της ιστοσελίδας http://www.coreservlets.com/Apache-Tomcat-Tutorial/tomcat-7-with-eclipse.html

Ενημερώστε το project σας ώστε να χρησιμοποιεί τον Tomcat 9.0.

Σε πρώτη φάση δουλεύετε με το localhost. Δοκιμάστε από άλλο σταθμό εργασίας.

12.3 Δημιουργία servlet

Δημιουργήστε το δικό σας servlet. Ακολουθήστε τις οδηγίες στο τμήμα «Create a

New Web App in Eclipse» της ιστοσελίδας http://www.coreservlets.com/Apache-Tomcat-Tutorial/tomcat-7-with-eclipse.html

Αναπτύξτε τις υπηρεσίες daytime, echo και reverse ως servlets και επιδείξτε την

χρήση τους.


https://www.eclipse.org/webtools/jst/components/ws/1.0/tutorials/InstallTomcat/InstallTomcat.html

http://www.coreservlets.com/Apache-Tomcat-Tutorial/tomcat-7-with-eclipse.html





Τις υπηρεσίες αυτές είχατε χρησιμοποιήσει στα πλαίσια της εργαστηριακής άσκησης

Networking in Java του μαθήματος Αντικειμενοστρεφής Τεχνολογία.

Για ένα πλήρες πιο προχωρημένο παράδειγμα μπορείτε να αξιοποιήσετε την

παρακάτω ιστοσελίδα http://met.guc.edu.eg/OnlineTutorials/JSP%20-%20Servlets/A%20servlet%20example.aspx

12.4 Tomcat ως service

Για την εγκατάσταση του Tomcat στο raspberry ανατρέξτε στην ιστοσελίδα

https://www.element14.com/community/community/raspberry-

pi/raspberrypi_projects/blog/2014/05/02/tomcat-on-my-pi

Για να τρέξετε τον Tomcat ως windows service ανατρέξτε στην ιστοσελίδα

https://tomcat.apache.org/tomcat-9.0-doc/windows-service-howto.html

Μπορείτε να τρέξετε τα servlets σας στον Tomcat ανεξάρτητα από το Εclipse.

Creating your first servlet & Executing it in Tomcat - YouTube

12.5 Άσκηση

Κάντε την πρόταση/σεις σας για αξιοποίηση του Tomcat στα πλαίσια ενός BPMS.

http://seg.ece.upatras.gr/Courses/OT/exercise11/ExerciseOnNetworking.htm

http://met.guc.edu.eg/OnlineTutorials/JSP%20-%20Servlets/A%20servlet%20example.aspx

https://www.element14.com/community/community/raspberry-pi/raspberrypi_projects/blog/2014/05/02/tomcat-on-my-pi

https://www.element14.com/community/community/raspberry-pi/raspberrypi_projects/blog/2014/05/02/tomcat-on-my-pi

https://tomcat.apache.org/tomcat-9.0-doc/windows-service-howto.html

https://www.google.gr/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjzpLDigLnTAhVPbVAKHXa3DtwQtwIIMTAC&url=https%3A%2F%2Fwww.youtube.com%2Fwatch%3Fv%3Dbd50C6XUnFw&usg=AFQjCNEEBAN32NeK5pywH_rYdSDRE4oIAg&sig2=JAL6kiKNoXHZJ1q78fD4tQ



13. 5η έκδοση – Centralized using JSON

Επεκτείνατε την λειτουργικότητα της 3ης έκδοσης της εφαρμογής σας προσθέτοντας

λειτουργικότητα αποθήκευσης και φόρτωσης βιβλίου μετρήσεων με την χρήση του

lightweight data-interchange format JSON.

Βασική απαίτηση για την υλοποίηση της έκδοσης αυτής η κατανόηση του πως γίνεται

encode and decode JSON objects μέσα σε Java κώδικα.

JSON

“JSON (JavaScript Object Notation) is a lightweight data-interchange format. It is easy for humans to

read and write. It is easy for machines to parse and generate. It is based on a subset of the JavaScript

Programming Language, Standard ECMA-262 3rd Edition - December 1999. JSON is a text format

that is completely language independent but uses conventions that are familiar to programmers of the

C-family of languages, including C, C++, C#, Java, JavaScript, Perl, Python, and many others. These

properties make JSON an ideal data-interchange language.” Source: http://www.json.org/

“JavaScript Object Notation (JSON) is a text format for the serialization of structured data. It is

derived from the object literals of JavaScript, as defined in the ECMAScript Programming Language

Standard, Third Edition [ECMA].

JSON can represent four primitive types (strings, numbers, booleans, and null) and two structured

types (objects and arrays).

A string is a sequence of zero or more Unicode characters [UNICODE].

An object is an unordered collection of zero or more name/value pairs, where a name is a string and a

value is a string, number, boolean, null, object, or array.

An array is an ordered sequence of zero or more values.

The terms "object" and "array" come from the conventions of JavaScript.

JSON's design goals were for it to be minimal, portable, textual, and a subset of JavaScript.”

Source: http://www.ietf.org/rfc/rfc4627.txt

JSON “was designed to represent structured data in the scripting language JavaScript, but today JSON

is language-independent and all major programming languages provide JSON parsers.

JSON is simpler and less verbose than XML (XML element has a name, and content is enclosed

between pairs of matching tags) [Bray et al. 1997]. However, XML has richer semantics, for

example, XML supports nodes of different kinds and different data types.

The majority of the Web service composition environments that support RESTful services support

JSON.” Source: A. Lemos, et al. “Web Service Composition: A Survey of Techniques and Tools”

14. 6η έκδοση – Distributed based on JSON

Τροποποιήστε την 4η έκδοση ώστε η επικοινωνία client/server να αξιοποιεί το

lightweight data-interchange format JSON

Επεκτείνατε την λειτουργικότητα της 4ης έκδοσης της εφαρμογής σας προσθέτοντας

λειτουργικότητα αποθήκευσης και φόρτωσης βιβλίου μετρήσεων με την χρήση του

lightweight data-interchange format JSON.

http://javascript.crockford.com/

http://javascript.crockford.com/

http://www.ecma-international.org/publications/files/ecma-st/ECMA-262.pdf

http://www.json.org/

http://www.ietf.org/rfc/rfc4627.txt



15. 7η έκδοση – A proxy-based implementation

To proxy είναι ένα αντικείμενο (shown as proxy in the figure below) που δίνει την

ψευδαίσθηση στον client που είναι χρήστης των υπηρεσιών ενός άλλου αντικειμένου,

του RealSubject, που τυχαίνει να βρίσκεται απομακρυσμένα, ότι αυτό βρίσκεται στο

local space. Το proxy ενθυλακώνει (encapsulates) το communication infrastructure

that is required for the remote access to the real subject. This makes the integration of

the Client with the RealSubject that exists in remote space similar to the case that it

resides on the local space.

Request()

....

Subject Client

Request()

.....

RealSubject

Request()

....

Proxy ..... realSubject->Request() ....

Client

Request()

.....

RealSubject

Request()

....


Request()

.....

RealSubject

Request()

....


Request()

.....

RealSubject

Request()

....


Request()

....


..... realSubject->Request() ....





Fig. 5. The construct of Proxy

Αξιοποιήστε την κατασκευή του proxy στο BPMS σύστημα σας.



16. Δράση 5η - JDBC API

“JDBC provides an abstraction layer between Java applications and database

servers, so that an application's code does not need to be altered in order for it to

communicate with multiple database formats. Rather than connecting to the database

directly, the applications send requests to the JDBC API, which in turn communicates

with the specified database through a driver that converts the API calls into the

proper dialect for the database to understand.”

To σχήμα 6 δείχνει τον BPM device client να επικοινωνεί με τον storage server μέσω

του JDBC driver.

Fig. 6. Using the JDBC driver to exploit a DBMS.

16.1 JDBC driver for MS SQL Server

Εγκαταστήστε στο σταθμό εργασίας σας τον JDBC driver για τον MS SQL Server.

Microsoft JDBC Driver 6.0 for SQL Server

https://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?displaylang=en&id=11774

Μια περιληπτική αναφορά στον Microsoft JDBC Driver μπορείτε να βρείτε στην

ιστοσελίδα

Overview of the JDBC Driver

https://docs.microsoft.com/en-us/sql/connect/jdbc/overview-of-the-jdbc-driver

Ανατρέξτε στην ιστοσελίδα

Microsoft JDBC Driver for SQL Server

https://docs.microsoft.com/en-us/sql/connect/jdbc/microsoft-jdbc-driver-for-sql-server

16.2 JDBC driver and DBMS

Αν επιλέξετε να δουλέψετε με άλλο database management system (DBMS) θα πρέπει

να κατεβάσετε τον αντίστοιχο driver.

Για παράδειγμα μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ως DBMS:

• JavaDB http://www.oracle.com/technetwork/java/javadb/overview/index.html

• MySQL: https://www.mysql.com/

Για την περίπτωση αυτή ανατρέξτε στην ιστοσελίδα

JDBC Basics: https://docs.oracle.com/javase/tutorial/jdbc/basics/

H MySQL αποτελεί μέρος του δημοφιλούς LAMP stack. A LAMP Stack is an acronym for the set of open-source software that can be used to create dynamic web sites and web applications. LAMP typically consist of the Linux operating system, the Apache HTTP Server, the MySQL relational database management system, and the PHP programming language.

https://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?displaylang=en&id=11774

https://docs.microsoft.com/en-us/sql/connect/jdbc/overview-of-the-jdbc-driver

https://docs.microsoft.com/en-us/sql/connect/jdbc/microsoft-jdbc-driver-for-sql-server

http://www.oracle.com/technetwork/java/javadb/overview/index.html

https://www.mysql.com/

https://docs.oracle.com/javase/tutorial/jdbc/basics/



17. 8η έκδοση – Distributed using a DBMS

Αξιοποιήστε τον JDBC driver της Java για την ανάπτυξη ενός Blood Pressure client ο

οποίος θα αποθηκεύει τις μετρήσεις σε ένα DBMS server, π.χ. SQLServer. H

διαμόρφωση του συστήματος στην τελική του έκδοση δίνεται στο σχήμα 7.

Fig. 7. Blood Pressure Monitoring System based on DBMS.

17.1 localhost

Σε πρώτη φάση σας συνιστώ να δουλέψετε σε έναν σταθμό εργασίας με localhost.

Μετά την επιτυχή εκτέλεση του βήματος αυτού μπορείτε να περάσετε στην επόμενη

φάση όπου η database σας θα είναι σε έναν server.

Οδηγίες για την υλοποίηση της localhost έκδοσης

Α. Microsoft SQL Server Express

Κατεβάσετε και εγκαταστήσετε τον Microsoft SQL Server Express Edition (SQL

Server Express).

Microsoft SQL Server 2012 Express is a light weight version of the MS SQL Server.

https://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=29062

Προσέξτε ότι απαιτούνται διάφορες ρυθμίσεις από τον SQL Server Configuration

Manager για την επιτυχή χρήση του SQL Server. Για παράδειγμα θα πρέπει να

ενεργοποιήσετε (Start) τον SQL Server (SQLEXPRESS) που προσφέρετε ως SQL

Service στο σταθμό σας μετά την εγκατάσταση του SQL Server. To σχήμα 8 δείχνει

τις υπηρεσίες SQL server ενός σταθμού όπου φαίνεται πως ο SQLEXPRESS4APT

server είναι ενεργός ενώ ο SQLEXPRESS server δεν είναι.

https://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=29062



Fig. 8. Sql server Configuration Manager.

Μπορείτε να αξιοποιήσετε το Microsoft SQL Server Management Studio για να δείτε

και διαχειριστείτε τις βάσεις σας.

To σχήμα 9 δείχνει μια εικόνα από το Microsoft SQL Server Management Studio

όπου διακρίνεται για την βάση SQLEXPRESS4APT o πίνακας

KTBloodPressureBook και τα πεδία από τα οποία αποτελείται μια εγγραφή του.



Fig. 9. Τυπικό Screenshot από το Microsoft SQL Server Management Studio

Β. JDBC Driver - Βασικές έννοιες

Για την επικοινωνία της Java εφαρμογής σας με τον SQL server θα αξιοποιήσετε τον

JDBC driver.

Μελετήστε τα παρακάτω για το JDBC API της Java και ανατρέξτε στις σχετικές

ιστοσελίδες.

JDBC API

The Java Database Connectivity (JDBC) API “is a Java API that can access any kind of tabular data,

especially data stored in a Relational Database.

JDBC helps you to write Java applications that manage these three programming activities:

1. Connect to a data source, like a database

2. Send queries and update statements to the database

3. Retrieve and process the results received from the database in answer to your query”



Source: https://docs.oracle.com/javase/tutorial/jdbc/overview/

“The JDBC API provides universal data access from the Java programming language. Using the JDBC

API, you can access virtually any data source, from relational databases to spreadsheets and flat files.

JDBC technology also provides a common base on which tools and alternate interfaces can be built.

The JDBC API is comprised of two packages:

• java.sql

• javax.sql

You automatically get both packages when you download the Java Platform Standard Edition (Java

SE) 8.

To use the JDBC API with a particular database management system, you need a JDBC technology-

based driver to mediate between JDBC technology and the database. Depending on various factors, a

driver might be written purely in the Java programming language or in a mixture of the Java

programming language and Java Native Interface (JNI) native methods. To obtain a JDBC driver for a

particular database management system, see JDBC Data Access API.”

Source: https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/jdbc/

C. BPMS device client

Ως πρώτο βήμα θα πρέπει να εγκαταστήσετε μια σύνδεση με την βάση δεδομένων

σας (DBMS), τον sqslserver στην δική μας περίπτωση.

Αξιοποιήστε την μέθοδο getConnection(String url)της κλάσης DriverManager

του πακέτου java.sql που περιλαμβάνεται στην εκδοση 8 της Java.

Πριν την κλήση της μεθόδου θα πρέπει να διαμορφώσετε το όρισμα της. Η σύνταξη

του URL που προσδιορίζει τον SQL Server είναι η ακόλουθη:

jdbc:sqlserver://[serverName[\instanceName][:portNumber]][;property=v

alue[;property=value]]

Δες: https://docs.oracle.com/javase/tutorial/jdbc/basics/connecting.html

Για πληροφορίες σχετικά με την πιστοποίηση μπορείτε να ανατρέξετε στην επόμενη

ενότητα “remote database”.

Αν δουλεύετε με java 9 πιθανότατα θα έχετε πρόβλημα “Caused by: java.lang.ClassNotFoundException: javax.xml.bind.Datatype Converter …”

Θα το αντιμετωπίσετε κάνοντας μεταγλώττιση με το όρισμα

--add-modules java.xml.bind

Για να κάνετε έναν έλεγχο της σύνδεσης σας μπορείτε να αξιοποιήσετε την μέθοδο

getMetaData() πάνω στο στιγμιότυπο Connenction το οποίο σας επέστρεψε η

getConnection(). H getMetaData()σας επιστρέφει ένα στιγμιότυπο που υλοποιεί το

interface DatabaseMetaData το οποίο περιέχει “metadata about the database to which

this Connection object represents a connection”.

Αξιοποιήστε το για να τυπώσετε στην οθόνη σας πληροφορίες σχετικές με την βάση

με την οποία συνδεθήκατε. Η εικόνα 10 δείχνει μια τέτοια εκτύπωση.

Μετά την επιτυχή σύνδεση μπορείτε να στείλετε commands στην DBMS σας. Αυτό

μπορεί να γίνει δημιουργώντας ένα στιγμιότυπο της κλάσης Statement.

Αξιοποιήστε κατάλληλα την μέθοδο createStatement()του Connection interface.

https://docs.oracle.com/javase/tutorial/jdbc/overview/

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/javax/sql/package-summary.html

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/jdbc/

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/sql/DriverManager.html#getConnection-java.lang.String-

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/String.html

https://docs.oracle.com/javase/tutorial/jdbc/basics/connecting.html

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/sql/Connection.html#getMetaData--

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/sql/Connection.html#getMetaData--

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/sql/Connection.html#createStatement--



Εχοντας δημιουργήσει ένα στιγμιότυπο που υλοποιεί το interface Statement το

χρησιμοποιείται για να στείλετε τις κατάλληλες commands προς το DBMS σας.

Fig. 10. Τυπική εκτύπωση των Metadata μιας DBMS.

Για τον σκοπό αυτό μπορείτε να αξιοποιήσετε την μέθοδο

executeUpdate(String sql)που ορίζεται από το Interface Statement. Η μέθοδος

εκτελεί το “SQL statement, which may be an INSERT, UPDATE, or DELETE statement or

an SQL statement that returns nothing, such as an SQL DDL statement.”

Αξιοποιήστε την μέθοδο για να δημιουργήσετε πρώτα έναν πίνακα και στην συνέχεια

κάντε εισαγωγή εγγραφών (records). Διαμορφώστε κατάλληλα το sql όρισμα της executeUpdate().

Κλείστε τη σύνδεση σας με την βάση.

conn.close();

Είστε έτοιμοι για να αναπτύξετε τον BPMS user client. Αναπτύξτε σε πρώτη φάση

έναν πολύ απλό BPMS user client ο οποίος απλά θα σας τυπώνει στην οθόνη σας τις

εγγραφές του BPMS πίνακα σας.

17.2 remote database (fog computing)

Εκτελέστε το βήμα αυτό μόνο μετά την εξοικείωση με τον JDBC και το DBMS στο

localhost.

To BPM σύστημα σας έχει τη διαμόρφωση που δίνεται στο σχήμα 7.

Μπορείτε να δημιουργήσετε ένα πίνακα (Table) στον MS SQL Server που είναι

εγκατεστημένος στο ΚΥΠΕΣ σε IP 150.140.189.34 και ακούει στο port 1433.

Στον πίνακα αυτόν ο μετρητής σας (BPM Device) θα καταχωρεί τις μετρήσεις.

O χρήστης μέσω της εφαρμογής Health Monitoring Application θα έχει πρόσβαση

στον πίνακα αυτό για αξιοποίηση των στοιχείων.

Τον πίνακα σας θα δημιουργήσετε στην database με όνομα APTStudents που έχει

δημιουργηθεί για τον σκοπό αυτό.

Εναλλακτικά μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την database που έχει δημιουργηθεί για

το Raspberry σας με στοιχεία: Database name: 'RPi' + <RPiNo> + 'DB' π.χ. RPi1DB για το RPi1, και

Account name: 'RPi' + <RPiNo> + 'Account'

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/sql/Statement.html#executeUpdate-java.lang.String-

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/String.html

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/sql/Statement.html#executeUpdate-java.lang.String-



Μπορείτε να αξιοποιήσετε μια από τις δύο ενναλακτικές μεθόδους πιστοποίησης

(authentication modes) χρήστη για την σύνδεση σας με τον MS SQL Server.

α) Windows authentication

Χρησιμοποιούμε την μέθοδο αυτή (τον λογαριασμό των Windows) για την

περίπτωση που ο server τρέχει στο ίδιο σταθμό με τον client. Για ον ορισμό αυτής της

επιλογής προσθέστε την παρακάτω ιδιότητα στο url της αίτησης σύνδεσης σας προς

τον JDBC driver.

integratedSecurity=true

β) SQL Server authentication

Στην περίπτωση αυτή χρησιμοποιούμε για πιστοποίηση τον λογαριασμό μας στον

SQL Server. Το username σας είναι ανάλογο του Raspeberry το οποίο χρησιμοποιείτε

(δες παραπάνω). Το password θα σας δοθεί την ώρα εκτέλεσης του εργαστηρίου.

Enterprise Applications

The Java EE platform is designed to help developers create large-scale, multi-tiered,

scalable, reliable, and secure network applications.

In a multi-tiered application, the functionality of the application is separated into

isolated functional areas, called tiers. Typically, multi-tiered applications have a client

tier, a middle tier, and a data tier (often called the enterprise information systems tier).

The client tier consists of a client program that makes requests to the middle tier.

The middle tier's business functions handle client requests and process application

data, storing it in a permanent datastore in the data tier. Source: http://docs.oracle.com/javaee/6/firstcup/doc/gcrky.html#gcrkr

http://docs.oracle.com/javaee/6/firstcup/doc/gcrky.html#gcrkr



18. 6η Δράση – Raspberry: Interfacing με τον φυσικό

κόσμο

Εισαγωγή

To RPi υποστηρίζει την επικοινωνία με τον φυσικό κόσμο με ένα σύνολο από γενικού

σκοπού εισόδους/εξόδους GPIOs (general-purpose input/output). A 40-pin GPIO

header is found on all current Raspberry Pi boards.

Για την επικοινωνία με τον φυσικό κόσμο από το RPi χρησιμοποιώντας Java έχετε

δύο επιλογές

Α) Pi4J Project, και

B) Device I/O API 1.0.

18.1 Pi4J Project

The Pi4J project "is intended to provide a friendly

object-oriented I/O API and implementation libraries

for Java Programmers to access the full I/O

capabilities of the Raspberry Pi platform. This project

abstracts the low-level native integration and interrupt

monitoring to enable Java programmers to focus on

implementing their application business logic."

http://pi4j.com/index.html

Pi4J (by default) uses an abstract pin numbering

scheme to help insulate software from hardware

changes. (see Pin Numbering - Raspberry Pi 3 Model

B http://pi4j.com/pins/model-3b-rev1.html)

Μπορείτε να αξιοποιήσετε και την ιστοσελίδα με

τίτλο Programming the Pi with Eclipse and Java

http://eclipsesource.com/blogs/2014/05/01/programm

ing-the-pi-with-eclipse-and-java/

18.2 Device I/O API

The Device I/O API 1.0 (http://docs.oracle.com/javame/8.0/api/dio/api/index.html):

a) defines a generic peripheral device I/O API for Java applications running on

small embedded devices.

b) is targeted at embedded Java platforms. It is an optional package primarily

targeting the Java Platform, Micro Edition 8 Connected Limited Device

Configuration for small embedded devices. It is also compatible with Java

Platform Standard Edition 8.

http://pi4j.com/index.html

http://pi4j.com/pins/model-3b-rev1.html

http://eclipsesource.com/blogs/2014/05/01/programming-the-pi-with-eclipse-and-java/

http://eclipsesource.com/blogs/2014/05/01/programming-the-pi-with-eclipse-and-java/

http://docs.oracle.com/javame/8.0/api/dio/api/index.html



Ανατρέξτε στις παρακάτω ιστοσελίδες

Getting Started with the Device I/O API and the Raspberry Pi

https://www.voxxed.com/2014/12/device-io-api/

Java ME 8 + Raspberry Pi + Sensors = IoT World (Part 1)

http://www.oracle.com/technetwork/articles/java/cruz-gpio-2295970.html

Oracle Java ME Embedded Enables M2M Technology in Small Embedded Devices

An open and cross-industry platform for the Internet of Things (IoT) that helps

customers decrease time to market, manage costs, and deliver new capabilities for

embedded devices. Source: https://www.oracle.com/java/java-me-embedded.html

Java ME Embedded Getting Started Guide for the Reference Platform (Raspberry Pi)

https://docs.oracle.com/javame/8.3/get-started-rpi/installing-oracle-java-me-

embedded-software-raspberry-pi-board.htm#MEEPG109

18.3 Παράδειγμα χρήσης του GPIO

Μελετήστε το παράδειγμα που σας δίνεται στην ιστοσελίδα

(http://pi4j.com/example/control.html) για να ελέγξετε ένα led.

Στη συνέχεια τοποθετήστε έναν διακόπτη και ένα led και γράψτε την εφαρμογή που

θα ανάβει το led όταν πατήσετε τον διακόπτη.

https://www.voxxed.com/2014/12/device-io-api/

http://www.oracle.com/technetwork/articles/java/cruz-gpio-2295970.html

https://www.oracle.com/java/java-me-embedded.html

https://docs.oracle.com/javame/8.3/get-started-rpi/installing-oracle-java-me-embedded-software-raspberry-pi-board.htm#MEEPG109

https://docs.oracle.com/javame/8.3/get-started-rpi/installing-oracle-java-me-embedded-software-raspberry-pi-board.htm#MEEPG109

http://pi4j.com/example/control.html



19. 9η έκδοση – Προσθέτοντας αισθητήρες στο

Raspberry

Προσθέστε αισθητήρες στο Raspberry σας. Κάντε μια προσπάθεια να ενσωματώσετε

επικοινωνία με τον φυσικό κόσμο στο Blood Pressure Monitoring σύστημα σας.

Στην πιο απλή μορφή διαβάστε έναν αισθητήρα και περιλάβετε την πληροφορία στο

σύστημα σας.

19.1 Temperature PCB

Μπορείτε να δουλέψετε με ένα PCB με Temperature sensor (tempSensor PCB -

σχήμα 11) το οποίο κατασκευάστηκε για την άσκηση αυτή από τον φοιτητή Φοράδη

Θοδωρή. Το σχηματικό διάγραμμα δίνεται στο σχήμα 12.

Βασίζεται πάνω στον Temperature sensor LM335Z

http://grobotronics.com/images/datasheets/lm335.pdf

και τον Analog to Digital Converter MCP3002 - 2.7V Dual Channel 0-Bit A/D

Converter with SPI Serial Interface

http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21294E.pdf

Fig. 11. To tempSensor PCB με τονTemperature Sensor και τον A/D Converter.

H επικοινωνία με το RPi βασίζεται πάνω στο Serial Peripheral Interface (spi) Bus.

Δες σχετικό πλαίσιο παρακάτω

http://grobotronics.com/images/datasheets/lm335.pdf




The Serial Peripheral Interface bus is a synchronous serial communication interface specification used for short distance communication, primarily in embedded systems. The interface was developed by Motorola in the mid 1980s and has become a de facto standard.

SPI devices communicate in full duplex mode using a master-slave architecture with a single master. The master device originates the frame for reading and writing. Multiple slave devices are supported through selection with individual slave select (SS) lines.

Source: Wikipedia

Fig. 12. Σχηματικό διάγραμμα με τον Temperature Sensro και τον A/D Converter.

Για την σύνδεση του RPi με το PCB χρησιμοποιήστε την παρακάτω αντιστοίχιση

RPi TempSensor PCB

P1-19 MOSI

P1-21 MISO

P1-23 CLK

P1-24 CS

Για να κατανοήσετε την σημασία της παραπάνω συνδεσμολογίας θα πρέπει να

ανατρέξετε στο data sheet του MCP3002.


Για την πρόσβαση στο Temperature sensor σε πρώτη φάση μπορείτε να

χρησιμοποιήσετε την κλάση TempSensor, που αναπτύχθηκε από τον φοιτητή

Σωκράτη Ζούρα. H κλάση σας δίνεται με την μορφή αρχείου jar (tsensor.jar)

package apt.lab.rpi.tempsensor

class TempSensor implements AutoCloseable




Class API TempSensor()

Note that the application needs to be running as root or this will fail. void close()

Call when done with the temperature sensor unless you use TempSensor with try-

with-resources block.

float getKelvin()

Get current temperature in Kelvin. float getCelcius()

Get current temperature in Celcius. float getFahrenheit()

Get current temperature in Fahrenheit.

Η πρόσβαση στα led και του διακόπτες είναι πιο απλή. Αν θέλετε να αποφύγετε την

άμεση χρήση του pi4j project μπορείτε να αξιοποιήσετε την κλάση GPIO

(αναπτύχθηκε και αυτή από τον φοιτητή Σωκράτη Ζούρα), που σας δίνεται με την

μορφή αρχείου jar (gpio.jar).

package apt.lab.rpi.gpio

class GPIO implements AutoCloseable

public enum GPIO.PIN {

GPIO_03,

GPIO_05,

GPIO_07,

GPIO_08,

GPIO_10,

GPIO_11,

GPIO_12,

GPIO_13,

GPIO_15,

GPIO_16,

GPIO_18,

GPIO_22,

GPIO_29,

GPIO_31,

GPIO_32,

GPIO_33,

GPIO_35,

GPIO_36,

GPIO_37,

GPIO_38,

GPIO_40

};

Class API GPIO(PIN pin)

void close()

Call when done with the temperature sensor PCB unless you use GPIO with try-with-

resources block.

void turn_on()

Turns on (+3.3V) the GPIO pin. void turn_off()

Turns off (0.0V) the GPIO pin.

19.2 ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Άσκηση TemperaturePCB-1



Δημιουργήστε μια Java εφαρμογή που θα έχει πρόσβαση στο temperature Sensor

PCB αξιοποιώντας τους sensors and actuators.

Άσκηση TemperaturePCB-2. Remote access using Sockets

Επεκτείνατε την εφαρμογή σας ώστε να σας επιτρέψει να έχετε απομακρυσμένη

πρόσβαση στο temperature Sensor PCB αξιοποιώντας το internet (TCP/IP).

Επιπλέον ασκήσεις πάνω στο temperature Sensor PCB θα συναντήσετε στις επόμενες

ενότητες.



20. 7η Δράση - HTTP server

“The Hypertext Transfer Protocol (HTTP) is an application-level protocol for distributed,

collaborative, hypermedia information systems.

HTTP has been in use by the World-Wide Web global information initiative since 1990. This

specification defines the protocol referred to as "HTTP/1.1", and is an update to RFC 2068

[33].” Hypertext Transfer Protocol -- HTTP/1.1 RFC 2616

Αναπτύξτε τον δικό σας στοιχειώδη Http server.

Χρησιμοποιήστε ως βάση τον TCP server που αναπτύξατε στην δράση 1. Επεκτείνετε

την λειτουργικότητα του ώστε να λειτουργεί ως στοιχειώδης HTTP server.

Ως πρώτο βήμα μετατρέψτε τον TCP server ώστε να δέχεται ένα GET HTTP request

και να αποκρίνεται σε αυτό “by returning response messages that contain the

requested resource”. https://www.httpwatch.com/httpgallery/introduction/

20.1 http request line

Διαβάστε και τυπώστε την πρώτη γραμμή του http request. «The first line of the message, known as the request line, contains:

• The HTTP method. (See 6. HTTP Methods for more information)

• The relative URL of the resource or a full URL if you are using an HTTP proxy

• The version of HTTP that is being used. Most modern HTTP clients and servers will

use HTTP version 1.1 as defined in RFC 2616.»

Για να διαβάσετε το http request μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν BufferedReader

όπως παρακάτω:

BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(skt.getInputStream()));

20.2 A draft http response

Ανοίξτε το αρχείο που προσδιορίζεται στο http request για να διαβάσετε το

περιεχόμενο του και να το στείλετε ως content στο http response.

“The web server's response message has a similar structure, but is followed by the

contents of the HTML page”

Για την αποστολή του http response μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν PrintWriter

όπως παρακάτω:

PrintWriter out = new PrintWriter(skt.getOutputStream(), true);

Για την περίπτωση που το αρχείο δεν υπάρχει στείλτε ως header στο response "HTTP 404"

Κάντε flush τον PrintWriter.

Για την αποστολή των headers στην περίπτωση που το αρχείο υπάρχει και είναι txt ή

html χρησιμοποιήστε τα παρακάτω:

out.println("HTTP/1.0 200"); out.println("Content-type: text/html");

http://www.ietf.org/rfc/rfc2616.txt

https://www.httpwatch.com/httpgallery/introduction/

https://www.httpwatch.com/httpgallery/methods/

http://www.w3.org/Protocols/rfc2616/rfc2616.html



out.println("Content-length: " + <file_length>); out.println("");

Συνεχίστε με την αποστολή του περιεχομένου του αρχείου διαβάζοντας και

στέλνοντας γραμμή προς γραμμή το αρχείο σας.

Τερματίστε με ένα

out.println("");

Χρησιμοποιήστε ως client τον Microsoft edge.

Έχετε ολοκληρώσει ένα πολύ στοιχειώδη http server.

Αν θέλετε να βελτιώσετε τον http server σας, θα βρείτε αρκετό υλικό στο διαδίκτυο.

Για παράδειγμα η παρακάτω ιστοσελίδα

http://hc.apache.org/httpcomponents-core-ga/index.html

δίνει ένα σύνολο από χαμηλού επιπέδου «HTTP transport components that can be

used to build custom client and server side HTTP services with a minimal footprint»

(HttpCore).

20.3 Άσκηση

Κάντε την πρόταση/σεις σας για αξιοποίηση του http server στα πλαίσια ενός BPMS.

http://hc.apache.org/httpcomponents-core-ga/index.html



21. 8η Δράση - Jetty Server and Servlet Container

21.1 Eclipse Jetty servlet container

Ανταλλακτικά, αντί για τον tomcat και με βάση άλλη φιλοσοφία (δες ένθετο

παρακάτω), μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον jetty o οποίος είναι ένας http server και

servlet container που μπορεί να ενσωματωθεί στην εφαρμογή σας.

Jetty - Servlet Engine and Http Server

Eclipse Jetty provides a Web server and javax.servlet container, plus support for

HTTP/2, WebSocket, OSGi, JMX, JNDI, JAAS and many other integrations. These

components are open source and available for commercial use and distribution.

Source: https://www.eclipse.org/jetty/

Jetty has a slogan, "Don't deploy your application in Jetty, deploy Jetty in your

application." What this means is that as an alternative to bundling your application as

a standard WAR to be deployed in Jetty, Jetty is designed to be a software component

that can be instantiated and used in a Java program just like any POJO. Put another

way, running Jetty in embedded mode means putting an HTTP module into your

application, rather than putting your application into an HTTP server.

Source: https://wiki.eclipse.org/Jetty/Tutorial/Embedding_Jetty

21.2 Ασκήσεις Jetty και TemperaturePCB

Άσκηση Jetty-1. Jetty as Standalone server

Τρέξτε τον jetty ως standalone server.

Στην επόμενη ενότητα δίνονται οδηγίες για την εκτέλεση των ασκήσεων. Ανατρέξτε

σε αυτές μόνο μετά από την δική σας προσπάθεια επίλυσης.

Άσκηση Jetty-2. Jetty embedded in the application

Αναπτύξτε μια Java εφαρμογή που θα δέχεται ένα GET request από έναν browser και

θα απαντά «Hello world». Αξιοποιήστε τον Jetty.

Προσθέστε τις υπηρεσίες daytime, echo και reverse και επιδείξτε την χρήση τους.

Άσκηση TemperaturePCB-3. Http based TemperatureSensorPCB using Jetty

and the Temperature Sensor PCB Emulator

Επεκτείνατε την εφαρμογή σας της άσκησης jetty-2 με στόχο να σας επιτρέπει να

έχετε πρόσβαση από έναν browser στο temperature Sensor PCB Emulator (δες

σχετικό πλαίσιο παρακάτω).

Ενναλακτικά μπορείτε να επεκτείνατε την εφαρμογή της άσκησης TemperaturePCB-

2 ώστε να σας επιτρέψει να έχετε απομακρυσμένη πρόσβαση στο temperature PCB

Emulator αξιοποιώντας το www και πιο συγκεκριμένα τον Jetty server. Μια επιλογή

είναι να χρησιμοποιήσετε τον Jetty σε συνδυασμό με τις ασκήσεις Jetty-1, Jetty-2,

Jetty-3 της 8ης Δράσης

https://www.eclipse.org/jetty/

http://en.wikipedia.org/wiki/Plain_Old_Java_Object

https://wiki.eclipse.org/Jetty/Tutorial/Embedding_Jetty



Αξιοποιήστε τις υπηρεσίες που προσφέρει ο server σας για να αναπτύξετε μια

εφαρμογή που θα αξιοποιεί τις υπηρεσίες του temperature Sensor PCB.

Temperature Sensor PCB Emulator

Μπορείτε να αναπτύξετε έναν emulator του temperature Sensor PCB που θα σας

επιτρέπει να δουλευετε και να ελέγχετε την εφαρμογή σας χωρίς να χρειάζεται να

έχετε συνεχώς το φυσικό temperature Sensor PCB. Η παρακάτω εικόνα δείχνει το gui

ενός τέτοιου απλού emulator στον οποίο έχει προστεθεί ένα display για να εμφανίζει

την τιμή του αισθητήρα θερμοκρασίας για διευκόλυνση της διαδικασίας ελέγχου της

εφαρμογής.

Άσκηση TemperaturePCB-4. Http based TemperatureSensorPCB using Jetty

and the physical Temperature Sensor PCB

Αναβαθμίστε την προηγούμενη άσκηση αντικαθιστώντας τον emulator με το φυσικό

Temperature Sensor PCB.

Άσκηση TemperaturePCB-5. Http based TemperatureSensorPCB application

Περιγράψτε μια εφαρμογή που θα αξιοποιεί τις υπηρεσίες του φυσικού αντικειμένου.

Αναπτύξτε την εφαρμογή.

21.3 Οδηγίες εκτέλεσης Ασκήσεων

Άσκηση Jetty-1

Κατεβάστε (https://www.eclipse.org/jetty/download.html) και εγκαταστήστε τον

Jetty. Η διαδικασία της εγκλατάστασης περιλαμβάνει μόνο την αποσυμπίεση του

αρχείου σε ένα κατάλογ.

Για την ενεργοποίηση του server τρέξτε το start.jar. O server θα ενεργοποιηθεί και θα

ακούει στο port 8080. Στην οθόνη θα δείτε μια εκτύπωση που θα έχει ως τελευταία

γραμμή κάτι ανάλογο με το παρακάτω

2018-10-13 00:11:50.691:INFO:oejs.Server:main: Started @7916ms

Δοκιμάστε με τον browser σας αν είναι ενεργός.

https://www.eclipse.org/jetty/download.html



Θα δείτε κάτι σαν το παρακάτω καθώς δεν έχει γίνει deploy καμία εφαρμογή στο root

context.

Δοκιμάστε να κάνετε deploy μια web εφαρμογή στον server σας. Στο ευρετήριο

demo-base/webapps υπάρχουν ενδεικτικές web εφαρμογές σε μορφή war αρχείων.

Επιλέξτε μια π.χ. την test.war και αντιγράψτε την στον κατάλογο webapps.

Στον Browser σε απόκριση ενός Get request στο localhost:8080/ θα πάρετε την λίστα

των εφαρμογών του server όπως παρακάτω

Στείλτε ένα Get request στο localhost:8080/async-rest και θα πάρετε ως απάντηση

στον browser την παρακάτω οθόνη



Μπορείτε να αλλάξετε το port του server στο αρχείο start.ini.

Άσκηση Jetty-2

Μπορείτε να ενσωματώσετε τον jetty σε μια java εφαρμογή σας. Στην συνέχεια

περιγράφουμε τα βήματα για την ανάπτυξη μιας java εφαρμογής HelloWorld η οποία

θα δέχεται GET request στο /helloworld και θα αποκρίνεται στέλνοντας HelloWorld.

Θα αναπτύξουμε την εφαρμογή ως Maven project (δες ένθετο παρακάτω).

Δημιουργήστε ένα Maven project και ορίστε groupId και artifactId και επιλέξτε

Finish. Μπορείτε να βάλετε org.upatras.sseg.iot και jetty-test.

To project σας θα δημιουργηθεί και μπορείτε να δείτε και να αλλάξετε τα παραπάνω

στοιχεία ανοίγοντας το αρχείο pom.xml (project object model).

Θα πρέπει να ορίσετε τα dependencies του project σας με τα jetty-server και jetty-

servlet.

Apache Maven is a software project management and comprehension tool. Based on the concept of a project object model (POM), Maven can manage a project's build, reporting and documentation from a central piece of information.

Maven, a Yiddish word meaning accumulator of knowledge, was originally started as an attempt to simplify the build processes in the Jakarta Turbine project. There were several projects each with their own Ant build files that were all slightly different and JARs were checked into CVS. We wanted a standard way to build the projects, a clear definition of what the project consisted of, an easy way to publish project information and a way to share JARs across several projects.

The result is a tool that can now be used for building and managing any Java-based project. We hope that we have created something that will make the day-to-day work of Java developers easier and generally help with the comprehension of any Java-based project. https://maven.apache.org/

Για να κάνετε ον ορισμό αυτό θα πρέπει πρώτα να κάνετε ένα update των central

dependencies του Maven όπως παρακάτω:

1. on the top menu bar, open Window -> Show View -> Other

https://en.wikipedia.org/wiki/Maven



2. in the Show View window, open Maven -> Maven Repositories Θα δείτε στην οθόνη

3. right-click on Global Repositories and select Go Into 4. right-click on "central (http://repo.maven.apache.org/maven2)" and

select "Rebuild Index". it will take a while to complete the download 5. Once completed, Right-click on the project -> Maven -> Add

Dependency and start typing the name of the project you want to import (e.g. "jetty-server"). 1. The search results will auto-fill in the "Search Results" box below.

Επιλέξτε τον Jetty-server (org.eclipse.jetty).

Επαναλάβατε για το jetty-servlet.

Μπορείτε να δείτε τα dependencies του project σας στο αρχείο pom.xml όπως

φαίνεται παρακάτω.

http://repo.maven.apache.org/maven2



Η εναλλακτικά σε xml μορφή επιλέγοντας το pom.xml

Δημιουργήστε ένα πακέτο στο ευρετήριο src/maim/java και δημιουργήστε μέσα την

κλάση με την main η οποία θα δημιουργεί ένα jetty server και θα τον εκκινεί.

public class EmbeddedJettyServerTest { public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub Server server = new Server(8080);



ServletContextHandler sch = new ServletContextHandler(server, "/servlets"); sch.addServlet(HelloWorldServlet.class, "/helloworld");

sch.addServlet(DayTimeServlet.class, "/"); try { server.start(); server.join(); } catch (Exception e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } }

Τρέξτε την εφαρμογή σας και δοκιμάστε να στείλετε ένα GET request στο servlet

helloworld. Θα δείτε στην οθόνη σας

με την προυπόθεση ότι έχετε ορίσει και την κλάση

public class HelloWorldServlet extends HttpServlet { @Override protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException { resp.setStatus(HttpStatus.OK_200); resp.getWriter().println("Hello World"); } }

Προσθέστε και τα υπόλοιπα servlets. Αξιοποιήστε το υλικό στην ενότητα Apache

Tomcat της άσκησης.

Επιδείξτε την χρήση του ReverseServlet.

Άσκηση TemperaturePCB-3.

Http based TemperatureSensorPCB using Jetty and the Temperature Sensor

PCB Emulator

Ορίστε τα servlets που είναι απαραίτητα για την απομακρυσμένη πρόσβαση στο

φυσικό αντικείμενο.

Άσκηση TemperaturePCB-4.

Http based TemperatureSensorPCB using Jetty and the physical Temperature

Sensor PCB

Αναβαθμίστε την προηγούμενη άσκηση αντικαθιστώντας τον emulator με το φυσικό

Temperature Sensor PCB.

Η σημαντική δυσκολία στην άσκηση αυτή είναι να βρείτε τον τρόπο να αξιοποιήσετε

σε ένα maven project κλάσεις τρίτου κατασκευαστή που σας δίνονται με την μορφή



jar. Στην συγκεκριμένη περίπτωση μπορείτε να αξιοποιήσετε τις κλάσεις που σας

δίνονται με τα tsensor.jar and gpio.jar.

Φυσικά την άσκηση μπορείτε να κάνετε (ανάλογα με τον στόχο σας) σε ένα δεύτερο

βήμα χωρίς την χρήση των παραπάνω βιβλιοθηκών όπως ήδη αναφέραμε στην

ενότητα “Raspberry – Interfacing με τον φυσικό κόσμο”. Προς την κατεύθυνση αυτή

έχετε δύο επιλογές

Α) Pi4J Project, και

B) Device I/O API 1.0.

Στη συνέχεια δίνονται οδηγίες για το πρόβλημα της αξιοποίησης jar σε maven

project.

Η πρώτη σας προσπάθεια θα πρέπει να βασιστεί στην ιστοσελίδα Guide to installing

3rd party JARs

Για την περίπτωση που δεν τα καταφέρετε και μόνο τότε προχωρήστε με τις πιο

αναλυτικές οδηγίες που δίνονται στη συνέχεια.

Πρέπει να εκτελέσετε τις παρακάτω ενέργειες:

1. Να ενημερώσετε το local repository του maven για το/τα jar αρχεία που

σκοπεύετε να χρησιμοποιήσετε στο project σας.

2. Να ενημερώσετε το pom αρχείο του project σας για το/τα jar αρχεία.

3. Να εισάγετε τα απαραίτητα import statements στον κώδικα σας

4. Να κάνετε built το project σας

1. Ενημέρωση του local repository του maven για το/τα jar αρχεία που σκοπεύετε

να χρησιμοποιήσετε στο project σας

Install Maven if not installed.

Run the following command on the cmd prompt in the project’s dir mvn install:install-file -Dfile=tsensor.jar -DgroupId=org.sseg.iot -DartifactId=tSensorLib -Dversion=1.0.0 -Dpackaging=jar Για επιτυχή εκτέλεση θα έχετε κάτι σαν το παρακάτω.

Μπορείτε να δώσετε δικές σας τιμές για τα groupId και artifactId.

Επισκεφθείτε το .m2 repository στον δίσκο σας για να ελέγξετε το αποτέλεσμα της

παραπάνω ενέργειας.

https://maven.apache.org/guides/mini/guide-3rd-party-jars-local.html

https://maven.apache.org/guides/mini/guide-3rd-party-jars-local.html



Θα δείτε κάτι σαν το παρακάτω.

Στη συνέχεια πρέπει να ενημερωθεί το Maven του Eclipse για την προσθήκη αυτή, με

άλλα λόγια να συγχρονιστεί με το περιεχόμενο του .m2 ευρετηρίου. Select Maven Repositories/Local Repositories/Local Repository and execute Rebuilt

Check the result of this command. Expand org and locate the tSensorLib

Check the project’s pom file. There is no dependency for tSensor. The project’s pom file is like the following



2. Ενημέρωση του το pom αρχείου του project σας για το/τα jar αρχεία.

Select the project and then Maven / Add Dependency

The dependency for the tSensor has been added to the pom file as shown below.

3. Εισαγωγή των απαραίτητων import statements στον κώδικα σας

Αξιοποιήστε την σχετική υποστήριξη του Eclipse για το θέμα αυτό.

4. Δημιουργήστε το jar αρχείο (Κάντε build το project σας)

Select the project, right click, select run As, and select 6 Maven Install

If you get an error like the following Compilation failure: Compilation failure: [ERROR] Source option 1.5 is no longer supported. Use 1.6 or later.

add the following to the pom file <properties> <maven.compiler.source>1.6</maven.compiler.source> <maven.compiler.target>1.6</maven.compiler.target> </properties>



After a successful built (shown below)

You may find the generated jar under the target directory

A similar process should be applied for using the gpio.jar



22. 9η Δράση - OMA Lightweight M2M (LwM2M)

H δράση έχει ως στόχο την εξοικείωση με το OMA Lightweight M2M IoT protocol.

OMA Lightweight M2M is a protocol from the Open Mobile Alliance for M2M or

IoT device management. Lightweight M2M enabler defines the application

layer communication protocol between a LWM2M Server and a LWM2M Client, which is

located in a LWM2M Device. The OMA Lightweight M2M enabler includes device management and service enablement for LWM2M Devices. The target LWM2M Devices for this enabler are mainly resource-constrained devices. Therefore, this enabler makes use of a light and compact protocol as well as an efficient resource data model. It provides a choice for the M2M Service Provider to deploy a M2M system to provide

service to the M2M User. It is frequently used with CoAP. Πηγή: Wikipedia.

Δημιουργήστε ένα maven project στο οποίο θα αναπτύξετε ένα leshan server και έναν

leshan client.

22.1 Απλός leshan server

Αναπτύξτε ένα πολύ απλό leshan server. Σας δίνεται παρακάτω ενδεικτικός κώδικας.

Ορίστε τα dependencies στο project σας ώστε να είναι αποδεκτά τα import

statements.

Τρέξτε τον demo server. Θα δείτε στην οθόνη κάτι σαν το παρακάτω.

Κατεβάστε έναν leshan client (leshan-client-demo) σε μορφή jar από το URL



https://hudson.eclipse.org/leshan/job/leshan/lastSuccessfulBuild/artifact/leshan-client-demo.jar

Τρέξτε τον leshan-client-demo και παρατηρήστε ότι κάνει register στον server σας. Trying to register to coap …

Registered with location ….

Μπορείτε να προσθέσετε λειτουργικότητα που να υποστηρίζει το registration

interface του LwM2M, δηλαδή να ορίσετε την λειτουργικότητα του server για τις

περιπτώσεις που ένας client κάνει register, update and unregister.

Για τον σκοπό αυτό πρέπει να ορίσετε έναν handler να υλοποιεί το

RegistrationListener interface

https://github.com/eclipse/leshan/blob/master/leshan-server-

core/src/main/java/org/eclipse/leshan/server/registration/RegistrationListener.java

Τρέξτε τον server σας (SimpleLeshanServerV2) και ελέγξτε την λειτουργικότητα που

μόλις υλοποιήσατε.

Τρέξτε τον SimpleLeshanClientV2 (δική σας 2η version του SimpleLeshanClient)

Θα δείτε κάτι σαν το παρακάτω

O lashan client εκανε register and unregister και ο server σας τύπωσε την σχετική

πληροφορία.

Προσθέστε στον server σας την αποστολή ενός READ request στον client που μόλις

έκανε register για να διαβάσετε την τιμή ενός resource του. Αξιοποιήστε την κλάση class ReadRequest https://github.com/eclipse/leshan/blob/master/leshan-

core/src/main/java/org/eclipse/leshan/core/request/ReadRequest.java

Κάθε leshan client έχει ένα instance του ΟΜΑ IPSO object type Device (see

http://openmobilealliance.org/wp/OMNA/LwM2M/LwM2MRegistry.html)

Στην εικονα παρακάτω φαίνονται τα resources που διαθέτει το instance της Device

στον leshan-client-demo που χρησιμοποιήσατε σε προηγούμενο βήμα.

https://github.com/eclipse/leshan/blob/master/leshan-server-core/src/main/java/org/eclipse/leshan/server/registration/RegistrationListener.java

https://github.com/eclipse/leshan/blob/master/leshan-server-core/src/main/java/org/eclipse/leshan/server/registration/RegistrationListener.java

https://github.com/eclipse/leshan/blob/master/leshan-core/src/main/java/org/eclipse/leshan/core/request/ReadRequest.java

https://github.com/eclipse/leshan/blob/master/leshan-core/src/main/java/org/eclipse/leshan/core/request/ReadRequest.java

http://openmobilealliance.org/wp/OMNA/LwM2M/LwM2MRegistry.html



Με βάση την πληροφορία αυτή μπορείτε να στείλετε ένα read requests στον leshan-

client-demo αμέσως μετά το registration του.

Διαβάστε current Time, Timezone και UTC Offset.

Θα χρησιμοποιήσετε την κλάση ReadResponse

https://github.com/eclipse/leshan/blob/master/leshan-

core/src/main/java/org/eclipse/leshan/core/response/ReadResponse.java

Ενδεικτικός κώδικας δίνεται στη συνέχεια

ReadResponse resp = server.send(registration, new ReadRequest(3,0,13)); if (resp.isSuccess()) { System.out.println("Device time:" + ((LwM2mResource)resp.getContent()).getValue()); }else { System.out.println("Failed to read:" + response.getCode() + " " + resp.getErrorMessage()); }

Θα πάρετε στην οθόνη

20:41:43.197 [CoapServer#1] DEBUG … Device time:Sun Oct 14 20:41:43 EEST 2018 20:41:43.213 [CoapServer#4] DEBUG … Device Timezone:Europe/Athens 20:41:43.213 [CoapServer#2] DEBUG … Device UTC Offset:+03

22.2 Απλός leshan Client

SimpleLeshanClient

https://github.com/eclipse/leshan/blob/master/leshan-core/src/main/java/org/eclipse/leshan/core/response/ReadResponse.java

https://github.com/eclipse/leshan/blob/master/leshan-core/src/main/java/org/eclipse/leshan/core/response/ReadResponse.java



Για την ανάπτυξη ενός απλού leshan client θα χρησιμοποιήσετε την κλάση

LeshanClientBuilder που υλοποιεί για την Java το Builder design pattern.

https://github.com/eclipse/leshan/blob/master/leshan-client-

cf/src/main/java/org/eclipse/leshan/client/californium/LeshanClientBuilder.java

Θα χρειαστείτε και την κλάση LeshanClient


cf/src/main/java/org/eclipse/leshan/client/californium/LeshanClient.java

Ενδεικτικός κώδικας

Εκτελέστε τον client θα δείτε κάτι σαν το παρακάτω

SimpleLeshanClientV2

Ένας leshan client πρέπει να έχει υποχρεωτικά instances των τύπων Security, Server

και Device.

Για την δημιουργία τους θα χρησιμοποιήσετε την κλάση ObjectsInitializer


core/src/main/java/org/eclipse/leshan/client/resource/ObjectsInitializer.java

και τις κλάσεις Security, κλπ από το πακέτο org.eclipse.leshan.client.object public class Security extends BaseInstanceEnabler


core/src/main/java/org/eclipse/leshan/client/object/Security.java

Αξιοποιήστε ως αναφορά την κλάση LeshanClientDemo από το leshan github για να

αναβαθμίσετε τον SimpleLeshanClient σας με τους τύπους αντικειμένων Security,

Server και Device. Μην χρησιμοποιήσετε ως βάση την κλάση LeshanClientDemo

αλλά δουλέψτε πάνω στην SimpleLeshanClient προσθέτοντας μόνο τον κώδικα που

είναι απαραίτητος για να οριστεί ο client ώστε να κάνει register σε localhost Lesan

Server.

Τρέξτε τον SimpleLeshanClientV2. Μεταξύ των άλλων θα δείτε στην οθόνη

Προσέξτε την δημιουργία του endpoint for server coap://localhost:5683 at coap://0.0.0.0:50272

https://github.com/eclipse/leshan/blob/master/leshan-client-cf/src/main/java/org/eclipse/leshan/client/californium/LeshanClientBuilder.java

https://github.com/eclipse/leshan/blob/master/leshan-client-cf/src/main/java/org/eclipse/leshan/client/californium/LeshanClientBuilder.java

https://github.com/eclipse/leshan/blob/master/leshan-client-cf/src/main/java/org/eclipse/leshan/client/californium/LeshanClient.java

https://github.com/eclipse/leshan/blob/master/leshan-client-cf/src/main/java/org/eclipse/leshan/client/californium/LeshanClient.java

https://github.com/eclipse/leshan/blob/master/leshan-client-core/src/main/java/org/eclipse/leshan/client/resource/ObjectsInitializer.java

https://github.com/eclipse/leshan/blob/master/leshan-client-core/src/main/java/org/eclipse/leshan/client/resource/ObjectsInitializer.java

https://github.com/eclipse/leshan/blob/master/leshan-client-core/src/main/java/org/eclipse/leshan/client/object/Security.java

https://github.com/eclipse/leshan/blob/master/leshan-client-core/src/main/java/org/eclipse/leshan/client/object/Security.java



και παρακάτω

Όπου φαίνεται η προσπάθεια για registration στο localhost και η αποτυχία, καθώς δεν

υπάρχει ενεργός server.

Χρησιμοποιήστε ως Leshan server τον SimpleLeshanServerV3 ή τον

LeshanServerDemo για να δείτε επιτυχημένο registration.

Αν χρησιμοποιήσετε τον SimpleLeshanServerV3 στην οθόνη θα δείτε μεταξύ άλλων

το αποτέλεσμα του read statement που στέλνει στον client σας ο

SimpleLeshanServerV3.

23:03:15.910 [CoapServer#1] DEBUG org.eclipse.leshan.core.node.codec.DefaultLwM2mNodeDecoder - Decoding value for path /3/0/13 and format ContentFormat [name=TLV, code=11542]: [-60, 13, 91, -52, -37, -125] Device time:Sun Oct 21 23:03:15 EEST 2018 23:03:15.917 [CoapServer#4] DEBUG org.eclipse.californium.core.network.stack.ReliabilityLayer - Exchange[L3] send request, failed transmissions: 0 …. 23:03:15.933 [CoapServer#1] DEBUG org.eclipse.leshan.core.node.codec.DefaultLwM2mNodeDecoder - Decoding value for path /3/0/15 and format ContentFormat [name=TLV, code=11542]: [-56, 15, 13, 69, 117, 114, 111, 112, 101, 47, 65, 116, 104, 101, 110, 115] Device Timezone:Europe/Athens 23:03:15.933 [CoapServer#3] DEBUG org.eclipse.californium.core.network.stack.ReliabilityLayer - Exchange[L4] send request, failed transmissions: 0 …. 23:03:15.948 [CoapServer#1] DEBUG org.eclipse.leshan.core.node.codec.DefaultLwM2mNodeDecoder - Decoding value for path /3/0/14 and format ContentFormat [name=TLV, code=11542]: [-61, 14, 43, 48, 51] Device UTC Offset:+03 23:03:16.681 [Deduplicator1] DEBUG org.eclipse.californium.core.network.deduplication.SweepDeduplicator - Sweep run took 0ms

Αν δοκιμάσετε το localhost:8080 θα δείτε στην οθόνη

καθώς ο SimpleLeshanServerV3 δεν έχει την απαιτούμενη λειτουργικότητα.

Δοκιμάστε τον SimpleLeshanClientV2 με τον LeshanServerDemo.

Αν δοκιμάσετε το localhost:8080 θα δείτε στην οθόνη

Και στη συνέχεια επιλέγοντας τον tempSensorPCB_LeshanClient



SimpleLeshanClientV3

Αναβαθμίστε τον SimpleLeshanClientV2 προσθέτοντας ένα instance του τύπου OMA

LwM2M Temperature Sensor.

Αξιοποιήστε ως αναφορά τον LeshanClientDemo.

Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του θα δείτε στο localhost την γραφική διεπαφή μέσω

της οποίας έχετε πρόσβαση στο instance της Temperature Sensor.



22.3 Δουλεύοντας με τον demo leshan server

Κατεβάστε από το GitHub (https://github.com/eclipse/leshan) τον demo leshan server.

Θα δουλέψετε πάνω σε αυτόν. Πρώτος στόχος να τρέξει χωρίς καμία αλλαγή στην

λειτουργικότητα του.

Ορίστε τα dependencies στο project σας ώστε να είναι αποδεκτά τα import

statements.

Τρέξτε τον demo server Θα δείτε στην οθόνη κάτι σαν το παρακάτω.

Στείλτε ένα GET request στο http://localhost:8080/

Στην οθόνη θα δείτε το παρακάτω

1. Τι σημαίνει αυτό;

2. Προσπαθήστε να το εξηγήσετε.

3. Δώστε ένα σχήμα που δείχνει τα βασικά components που παράγουν το

αποτέλεσμα αυτό.

4. Επαναλάβατε την διαδικασία για να ενσωματώσετε στο project σας τον leshan

client.

https://github.com/eclipse/leshan

http://localhost:8080/



5. Διορθώστε το package statement και τα import statements ρυθμίζοντας

κατάλληλα τα dependencies.

6. Διορθώστε τα λάθη που αναγνωρίζει το eclipse στον κώδικα σας.

7. Εκτελέστε τον leshan server και μετά τον leshan client.

8. Στείλτε ένα GET request στο http://localhost:8080/

Στην οθόνη θα δείτε το παρακάτω

Ακολουθήστε το link Client Endpoint. Στην οθόνη θα δείτε το παρακάτω

Επιλέξτε να δείτε αναλυτικά το LwM2M Server. Στην οθόνη θα δείτε το ένα

στιγμιότυπο (object instance) του LwM2M Server με τα χαρακτηριστικά του

(resources), τα οποία ανάλογα με τον τύπο τους έχετε ανάλογες δυνατότητες

πρόσβασης.

http://localhost:8080/



Έχετε την δυνατότητα να δημιουργήσετε και άλλο στιγμιότυπο του LwM2M Server.

Επιλέξτε το CREATE NEW INSTANCE. Στην οθόνη θα δείτε το νέο instance.

Επιλέξτε να δείτε αναλυτικά το Location.

Υπάρχει ένα instance τύπου Location με τα χαρακτηριστικά του (resources) τα οποία

μπορείτε να δείτε (Read). Στην οθόνη βλέπουμε τα Lattitude, Longtitude και

Timestamp τα οποία έκανε Read ο χρήστης.

Επιλέξτε να δείτε αναλυτικά το Temperature.



Η θερμοκρασία είναι 23.1 cel με ελάχιστη 19.8 και μέγιστη μετρηθείσα 25.9.



23. 10η Έκδοση - Leshan based Temperature PCB

Η έκδοση αυτή θα προκύψει μέσα από την εκτέλεση ενός συνόλου ασκήσεων που θα

σας οδηγήσουν βήμα προς βήμα στο ζητούμενο αποτέλεσμα.

23.1 Άσκηση TemperaturePCB-6 (TempSencorPCB_LeshanClientV1)

Με βάση την εκδοση SimpleLeshanClientV3 δημιουργήστε ένα TempSensorPcb

LeshanClient που να σας δίνει τη δυνατότητα να έχετε πρόσβαση στην θερμοκρασία

του φυσικού PCB με την αξιοποίηση του leshan demo server.

Σε πρώτη φάση μπορείτε να δουλέψετε όλες τις ασκήσεις αυτής της ενότητας με τον

emulator σας.


Αναβαθμίστε την έκδοση TemperaturePCB-6 ώστε να έχετε πρόσβαση στα leds του

φυσικού PCB.


Αναβαθμίστε την έκδοση TemperaturePCB-7 ώστε να έχετε πρόσβαση και στους

διακόπτες του φυσικού PCB.

23.4 Άσκηση TemperaturePCB-9.

Αναβαθμίστε την έκδοση TemperaturePCB-8 ώστε όταν ο χρήστης πατάει τον

διακόπτη 1 στο φυσικό PCB να ανάβουν τα led 1 και 3.


Αναβαθμίστε την έκδοση TemperaturePCB-9 ώστε να δώσετε την δυνατότητα

απομακρυσμένης πρόσβασης στο φυσικό PCB με Http και με την μεσολάβηση του

leshan server.


Με βάση την έκδοση TemperaturePCB-10 αναπτυξτε τον δικό σας controller για το

φυσικό PCB που θα έχει πρόσβαση στο φυσικό PCB με χρήση Http και με την

μεσολάβηση του leshan server.

23.7 Άσκηση TemperaturePCB-12

Κάντε την πρόταση σας για αξιοποίηση MQTT IoT protocol στα πλαισια του

TemperaturePCB συστήματος.

23.8 Java Application as Leshan server.

1. Περιγράψτε μια εφαρμογή που θα έχει τον ρόλο του leshan server με βάση το

TempSencorPCB_LeshanClientV3.

2. Αναπτύξτε την εφαρμογή.

23.9 Άσκηση Liqueur Plant Smart Silo

Δουλέψτε τις παραπάνω ασκήσεις χρησιμοποιώντας αντί για το temperature PCB τον

Liqueur plant silo simulator.





24. 11η Έκδοση – BPMS as a State Machine

Η έκδοση αυτή έχει ως στόχο την αξιοποίηση της διαδικασίας μοντελοποίησης μιας

εφαρμογής ως μηχανής πεπερασμένων καταστάσεων (finite state machine).

A finite-state machine (FSM) or finite-state automaton (FSA, plural: automata), finite automaton,

or simply a state machine, is a mathematical model of computation. It is an abstract machine that can

be in exactly one of a finite number of states at any given time. The FSM can change from one state to

another in response to some external inputs; the change from one state to another is called a transition.

An FSM is defined by a list of its states, its initial state, and the conditions for each transition. Source:

Wikipedia.

Για παράδειγμα το πιεσόμετρο μπορεί να αναπαρασταθεί από την state machine του

σχήματος 13, που αναπαριστά τις 3 καταστάσεις στις οποίες μπορεί να βρίσκετε η

συσκευή. Η κατάσταση IDLE είναι η αρχική. Στην κατάσταση αυτή είναι η συσκευή

μόλις την ανοίξω. Αν της στείλω το event MANUAL αυτό προκαλεί (triggers) την

μετάβαση (transition) στην κατάσταση Manual. H συμπεριφορά της συσκευής

ορίζεται από την κατάσταση στην οποία αυτή βρίσκεται.

Fig. 13. Ενδεικτική state machine για το πιεσόμετρο.

Για την υλοποίηση μιας εφαρμογής ως μηχανής καταστάσεων μπορεί να

χρησιμοποιηθεί μια βιβλιοθήκη που υποστηρίζει την διαδικασία αυτή.

Στα πλαίσια αυτής της δράσης θα προχωρήσετε στην υλοποίηση της μηχανής

καταστάσεων αξιοποιώντας την generic state machine που μπορείτε να βρείτε στο

GitHub (https://github.com/sseg-APT/GenericStateMachine).

Μπορείτε να δείτε το SimpleSiloExample για να εξοικειωθείτε με τον τρόπο

αξιοποίησης της generic state machine ή να μελετήσετε τις παρακάτω οδηγίες

χρήσης. Την τεκμηρίωση της βιβλιοθήκης θα βρείτε στο https://sseg-

apt.github.io/GenericStateMachine/

https://en.wikipedia.org/wiki/Model_of_computation

https://en.wikipedia.org/wiki/Abstract_machine

https://en.wikipedia.org/wiki/State_(computer_science)

https://en.wikipedia.org/wiki/Input_(computer_science)

https://github.com/sseg-APT/GenericStateMachine

https://github.com/sseg-APT/GenericStateMachine/tree/master/SimpleSiloExample

https://sseg-apt.github.io/GenericStateMachine/

https://sseg-apt.github.io/GenericStateMachine/



Στη συνέχεια δίνονται οδηγίες για την υλοποίηση μιας εφαρμογής ως μηχανής

καταστάσεων.

Η generic state machine μπορεί να χρησιμοποιηθεί με τους παρακάτω τρόπους:

1. Χρήση του αντίστοιχου jar αρχείου.

2. Download του generis state machine project στο workspace σας.

3. Απευθείας αξιοπόιηση από το GitHub.

Η χρήση της βιβλιοθήκης σε μορφή jar είναι η πιο απλή επιλογή και την υιοθετείτε αν

σας δίνεται το jar.

Σε κάθε μία από τις περιπτώσεις θα πρέπει να ορισθούν κατάλληλα τα dependencies

στο project σας.

24.1. Οδηγίες χρήσης της Generic state machine

Δηλώστε την κλάση που υλοποιεί τον simulator της συσκευής μέτρησης πίεσης να

κληρονομεί την StateMachine και να υλοποιεί το interface MessageQueueIf

π.χ. public class BPMDevice extends StateMachine implements

MessageQueueIf {

ArrayBlockingQueue<ObservableTuple> notificationQueue;

Για να αξιοποιήσετε τα πλεονεκτήματα του logging δημιουργήστε έναν logger στην

εφαρμογή σας όπως παρακάτω private Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger

(SimpleSiloCtrl.class);

Logging

Logging is the process of writing log messages during the execution of a program to a

central place. This logging allows you to report and persist error and warning

messages as well as info messages (e.g., runtime statistics) so that the messages can

later be retrieved and analyzed.

The object which performs the logging in applications is typically just called Logger. http://www.vogella.com/tutorials/Logging/article.html

https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/util/logging/Logger.html

Δηλώστε τις αναφορές (object references) στις καταστάσεις και τις μεταβάσεις του

state chart σας.

π.χ. State idle, manual, auto; // for the states Idle, manual and

Auto

Transition i2mt; // for the transition from Idle to Manual

state

Δηλώστε την αρχική κατάσταση (initial state) του state machine σας. π.χ. setInitState(idle);

Διαμορφώστε τον δημιουργό για την δημιουργία του state machines σας, όπως

παρακάτω public BPMDevice () {

super(null); //null creates a new MessageQueue

http://www.vogella.com/tutorials/Logging/article.html

https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/util/logging/Logger.html



notificationQueue = new ArrayBlockingQueue<>(20);

idle = new Idle ();

…

i2mt = new Idle2ManualTrans(idle, manual);

….

this.setInitState(idle);

}

Για κάθε μια κατάσταση δηλώστε μια κλάση που κληρονομεί την State και κάνει

override τις απαραίτητες μεθόδους της

π.χ. private class Idle extends State {

@Override

protected void entry() { }

@Override

protected void doActivity() {

LOGGER.debug("BPMDevice state: EMPTY");

}

@Override

protected void exit() { }

}

Το entry action είναι ο κώδικας που τρέχει μόλις το state machine εισέλθει στην

κατάσταση (state). Στην κατάσταση Empty για την περίπτωση μας.

Το exit action είναι ο κώδικας που τρέχει αμέσως πριν το state machine εξέλθει από

την κατάσταση (state). Την κατάσταση Empty για την περίπτωση μας.

Το doActivity είναι ο κώδικας που τρέχει κατά την διάρκεια που το state machine

είναι στην κατάσταση (state). Στην κατάσταση Empty για την περίπτωση μας.

Για κάθε μια μετάβαση δηλώστε μια κλάση που κάνει extends την Transition

κάνοντας override τις απαραίτητες μεθόδους της

π.χ.

private class Idle2ManualTrans extends Transition {

public Idle2ManualTrans (State sState, State tState) {

super(sourceState,targetState,false, false, false);

}

@Override

protected boolean trigger(SMReception smr) {

return (smr == BPMDeviceSMEvent.MANUAL);

}

@Override protected void effect() {

try { ….. ; }

catch (Exception e) {

LOGGER.error("Exception in ….: " +

e.toString()); }

}



}

Το trigger είναι η έκφραση που πυροδοτεί (fires) το transition.

To effect είναι κώδικας που εκτελείται κατά την διάρκεια του transition και έχει

ολοκληρωθεί πριν την είσοδο στο target state του transition.

Το παρακάτω σχήμα δείχνει συνοπτικά την σειρά εκτέλεσης των hooks του

StateMachine:

Δηλώστε τα events που δέχεται η state machines σας να κάνουν implements to

SMReception interface π.χ.

public enum BPMDeviceSMEvent implements SMReception {

MANUAL(0),

AUTO(1),

STOP(2),

;

private int val;

private BPMDeviceSMEvent (int v){

val = v;

}

}

24.2. Οδηγίες για ορισμό dependencies από το GitHub

Στην ενότητα αυτή δίνονται οδηγίες για τον ορισμό των dependencies για το state

machines σας από το GitHub. Οι οδηγίες περιλαμβάνουν και τα αρχικά βήματα

δημιουργίας του αντίστοιχου project. Παρακάτω χρησιμοποιείται ως παράδειγμα το

SimpleSiloExample που θα βρείτε στο GitHub.

Βήμα 1: Δημιουργία Project

Δημιουργήσετε ένα Maven Project και περάσετε τα αρχεία που απαιτούνται για το

παράδειγμα.

https://github.com/sseg-APT/GenericStateMachine/tree/master/SimpleSiloExample



Επιλέγετε File > New > Other … και από την ενότητα Maven επιλέγετε Maven

Project.

Επιλέγετε Next και θα εμφανιστεί το παρακάτω παράθυρο:

Επιλέγετε το artifact maven-archetype-quickstart και Next > Next.

Θα εμφανιστεί το παρακάτω παράθυρο:



Στο πεδίο Group Id δώστε: sseg.apt.GenericStateMachine

Στο πεδίο Artifact Id δώστε: GenericStateMachineExample

Πατήστε Finish για να δημιουργηθεί το project

Βήμα 2: Εισαγωγή του κώδικα

Στον φάκελο src/main/java δημιουργήθηκε ένα package με όνομα

sseg.apt.GenericStateMachine.GenericStateMachineExample στο οποίο

περιέχεται το αρχείο App.java. Διαγράψτε το αρχείο αυτό και περάστε τα αρχεία του

example application από το Github. Θα παρατηρήσετε ότι εμφανίζονται πολλά

σφάλματα στον κώδικα που σχετίζονται με τύπους που δεν μπορούν να βρεθούν. Το

πρόβλημα θα λυθεί αν ορίσετε ως maven dependency στο project σας το

GenericStateMachine το οποίο βρίσκεται στο GitHub.

Βήμα 3: Ρύθμιση του pom.xml

Για τον ορισμό των dependencies στο project σας από το Github θα χρησιμοποιήσετε

ένα package repository για το Maven που ονομάζεται JitPack.io. (https://jitpack.io/)

Εισάγετε στο pom.xml αρχείο του project σας τις παρακάτω γραμμές:

<repositories> <repository> <id>jitpack.io</id> <url>https://jitpack.io</url> </repository> </repositories>

Το αρχείο pom.xml διαμορφώνεται όπως παρακάτω:

Βήμα 4: Εισαγωγή των dependencies

Για να εισάγετε ένα maven dependency στο project σας κάνετε δεξί κλικ στο project

στον Package Manager και στην ενότητα Maven επιλέγετε Add Dependency. Θα

εμφανιστεί το παρακάτω παράθυρο:

https://jitpack.io/



Στο πεδίο Group Id δώστε: com.github.sseg-APT (στη γενικότερη μορφή είναι

com.github.Username)

Στο πεδίο Artifact Id δώστε: GenericStateMachine (στη γενικότερη μορφή

χρειάζεται το όνομα του Repository που θα χρησιμοποιήσετε)

Στο πεδίο Version δώστε: master (στη γενικότερη μορφή χρειάζεται το release tag ή

το commit hash ή το branch που θα χρησιμοποιήσετε)

Επιλέξτε OK.

Τα σφάλματα θα εξαφανιστούν μόλις φορτωθούν τα dependencies που περάσατε.



25. 10η Δράση - Using Azure

A) Εγκαταστήστε το Azure Toolkit for Eclipse. Στον παρακάτω σύνδεσμο θα βρείτε

κατάλληλες οδηγίες.

Installing the Azure Toolkit for Eclipse

https://docs.microsoft.com/en-us/azure/azure-toolkit-for-eclipse

B) Αναπτύξτε ένα απλό service και κάντε το deploy στο Cloud αξιοποιώντας το

Azure. Αυτό μπορεί να είναι το Hello World. Στον παρακάτω σύνδεσμο θα βρείτε

μια καλή περιγραφή για την εκτέλεση αυτής της δράσης.

Create a Hello World Cloud Service for Azure in Eclipse

Κατά την διαδικασία ανάπτυξης προσέξτε την δημιουργία στο Eclipse του Azure

Deployment project. “In order to deploy one or more Java applications to Azure, an Azure Deployment

Project is needed. It plays the role of the "package" that your applications need to be

wrapped into in order to be published on Azure.

Besides the information about your applications, an Azure deployment project also

contains information about other key components of your deployment, most importantly:

the application server container to run your web app in, and the Java runtime to run it

on.”

C) Εγκαταστήστε τον Azure storage emulator και κάντε deploy την υπηρεσία σας σε

αυτόν. Τον Azure storage emulator θα χρησιμοποιήσετε για ανάπτυξη και έλεγχο

της υπηρεσίας σας πριν το deployment στο Cloud.

Microsoft Azure Java SDK API http://azure.github.io/azure-sdk-for-java/

D) Αναπτύξτε και κάντε deploy στο Cloud τις υπηρεσίες daytime και echo που

είχατε αναπτύξει για τον Tomcat.

https://docs.microsoft.com/en-us/azure/azure-toolkit-for-eclipse

https://docs.microsoft.com/en-us/azure/azure-toolkit-for-eclipse-creating-a-hello-world-application

http://azure.github.io/azure-sdk-for-java/



26. 12η έκδοση – Distributed based on Cloud

Αξιοποιήστε το Azure Storage Client SDK για την αποθήκευση των μετρήσεων στο

Cloud. Εναλλακτικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν άλλες cloud platforms όπως,

Google Clooud platform (https://cloud.google.com/), Amazon web services

(https://aws.amazon.com/), Mbed Cloud (https://cloud.mbed.com/), κ.λ.π.

26.1 Using the Azure Storage Emulator

Σε πρώτη φάση χρησιμοποιήστε τον Azure storage emulator.

The Azure storage emulator uses a local Microsoft SQL Server instance and the local

file system to emulate the Azure storage services. By default, the storage emulator

uses a database in Microsoft SQL Server 2012 Express LocalDB

Use the Azure Storage Emulator for Development and Testing

https://docs.microsoft.com/en-us/azure/storage/storage-use-emulator

26.2 Using the Azure Cloud computing platform services.

To BPM σύστημα σας έχει την διαμόρφωση που δίνεται στο σχήμα 14.

Fig. 14. Blood Pressure Monitoring System based on Cloud.

https://docs.microsoft.com/en-us/azure/storage/storage-use-emulator



27. 13η έκδοση – Using Bluetooth

Δώστε wireless connectivity στο BPM device (RPi). Το BMP σύστημα

διαμορφώνεται όπως στο σχήμα 15.

Fig. 15. Blood Pressure Monitoring System using Bluetooth.

How to set up Bluetooth on your Raspberry Pi

https://www.raspberrypi.org/learning/robo-butler/bluetooth-setup/

How to setup Bluetooth on a Raspberry Pi 3

https://www.cnet.com/how-to/how-to-setup-bluetooth-on-a-raspberry-pi-3/

https://www.raspberrypi.org/learning/robo-butler/bluetooth-setup/

https://www.cnet.com/how-to/how-to-setup-bluetooth-on-a-raspberry-pi-3/



28. 14η έκδοση – Using an Android device for the

Health Monitoring App

Μεταφέρατε την Health Monitoring Application σε Android OS. Το BMP σύστημα

διαμορφώνεται όπως στο σχήμα 16.

Fig. 16. Blood Pressure Monitoring System using Android devices for the Health

Monitoring App.

29. 15η έκδοση – Using the Azure IoT Hub

Αξιοποιήστε το Azure IoT hub στα πλαίσια του BPMS συστήματος σας.

Azure IoT Hub

https://azure.microsoft.com/en-us/services/iot-hub/

Αξιοποιήστε την ιστοσελίδα

Connect your simulated device to your IoT hub using Java

https://docs.microsoft.com/en-us/azure/iot-hub/iot-hub-java-java-getstarted

https://azure.microsoft.com/en-us/services/iot-hub/

https://docs.microsoft.com/en-us/azure/iot-hub/iot-hub-java-java-getstarted

Cyber-Physical and IoT Systems

Documents

Transcript of Cyber-Physical and IoT Systems