2026年7月3日星期五

rfid nxp iso14443 的編碼方式

rfid nxp iso14443 的編碼方式

https://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/doc2056.pdf

import tkinter as tk

from tkinter import ttk, messagebox

# 建立主視窗

root = tk.Tk()

root.title("ISO 14443 Type A 規範與訊號模擬教學")

root.geometry("800x700")

root.configure(bg="#f5f5f5")

# 設定樣式

style = ttk.Style()

style.configure("TLabel", background="#f5f5f5", font=("Microsoft JhengHei", 12))

style.configure("Header.TLabel", font=("Microsoft JhengHei", 16, "bold"), foreground="#003366")

style.configure("Action.TButton", font=("Microsoft JhengHei", 11, "bold"))

# ==================== 上半部：保留原先的規範說明 ====================

title_label = ttk.Label(root, text="RFID / NFC - ISO 14443 Type A 標準與訊號模擬", style="Header.TLabel")

title_label.pack(pady=15)

intro_text = "• Type A 是 NXP 最具代表性的標準（廣泛應用於 MIFARE Classic, Ultralight 等）。"

intro_label = ttk.Label(root, text=intro_text, wraplength=700, justify="left", foreground="#333333")

intro_label.pack(pady=5, padx=20, anchor="w")

ttk.Separator(root, orient='horizontal').pack(fill='x', padx=20, pady=10)

display_frame = tk.LabelFrame(root, text="靜態規範說明（點選按鈕切換）", font=("Microsoft JhengHei", 11, "bold"), bg="#ffffff", fg="#333333", padx=15, pady=10)

display_frame.pack(fill="x", padx=20, pady=5)

detail_title = tk.Label(display_frame, text="請選擇通訊方向...", font=("Microsoft JhengHei", 13, "bold"), bg="#ffffff", anchor="w")

detail_title.pack(fill="x", pady=(0, 5))

detail_content = tk.Label(display_frame, text="點選下方按鈕查看讀寫器或標籤的調變與編碼規範。", font=("Microsoft JhengHei", 11), bg="#ffffff", justify="left", anchor="nw")

detail_content.pack(fill="x")

def show_pcd_to_picc():

detail_title.config(text="讀寫器到標籤 (Reader to Card, PCD -> PICC)", fg="#d9534f")

content = "【調變方式】100% ASK (振幅鍵移調變) —— 訊號完全中斷來代表資料邏輯。\n【編碼方式】修正密勒編碼 (Modified Miller Coding) —— 於特定位置加入脈衝，維持能量。"

detail_content.config(text=content)

def show_picc_to_pcd():

detail_title.config(text="標籤到讀寫器 (Card to Reader, PICC -> PCD)", fg="#0275d8")

content = "【調變方式】負載調變 (Load Modulation) —— 改變天線阻抗影響磁場。\n【編碼與副載波】曼徹斯特編碼 (Manchester Coding) / 副載波 847.5 kHz —— 抗干擾能力強。\n【通信速率】標準速率為 106 kbit/s"

detail_content.config(text=content)

btn_frame = ttk.Frame(root)

btn_frame.pack(pady=5)

btn_pcd = ttk.Button(btn_frame, text="1. 讀寫器 -> 標籤 (PCD->PICC)", command=show_pcd_to_picc, style="Action.TButton")

btn_pcd.pack(side="left", padx=15)

btn_picc = ttk.Button(btn_frame, text="2. 標籤 -> 讀寫器 (PICC->PCD)", command=show_picc_to_pcd, style="Action.TButton")

btn_picc.pack(side="left", padx=15)

ttk.Separator(root, orient='horizontal').pack(fill='x', padx=20, pady=10)

# ==================== 下半部：延伸設計 - 訊號波形模擬區 ====================

simulation_frame = tk.LabelFrame(root, text="延伸設計：互動式訊號波形模擬器", font=("Microsoft JhengHei", 11, "bold"), bg="#fcfcfc", fg="#006633", padx=15, pady=10)

simulation_frame.pack(fill="both", expand=True, padx=20, pady=5)

# 輸入區域

input_frame = ttk.Frame(simulation_frame)

input_frame.pack(fill="x", pady=5)

input_label = ttk.Label(input_frame, text="請輸入二進位信號 (例如 01011011):", font=("Microsoft JhengHei", 11))

input_label.pack(side="left", padx=5)

signal_entry = ttk.Entry(input_frame, font=("Consolas", 12), width=20)

signal_entry.insert(0, "01011011") # 預設值

signal_entry.pack(side="left", padx=5)

# 畫布（用於繪製文字與偽波形）

canvas = tk.Canvas(simulation_frame, bg="#1e1e1e", height=320)

canvas.pack(fill="both", expand=True, pady=5)

def draw_wave():

# 驗證輸入

bit_string = signal_entry.get().strip()

if not bit_string or not all(b in '01' for b in bit_string):

messagebox.showerror("輸入錯誤", "請輸入有效的二進位字串（僅包含 0 與 1）！")

return

if len(bit_string) > 12:

messagebox.showwarning("字串過長", "為了最佳顯示效果，請輸入 12 位元以內的訊號。")

bit_string = bit_string[:12]

canvas.delete("all") # 清空畫布

# 畫布參數

start_x = 180

bit_width = 45

# 繪製時間軸與格線

for i in range(len(bit_string) + 1):

x = start_x + i * bit_width

canvas.create_line(x, 20, x, 300, fill="#333333", dash=(2, 2))

# 寫出上方原始資料位元

for i, bit in enumerate(bit_string):

x = start_x + i * bit_width + (bit_width / 2)

canvas.create_text(x, 15, text=bit, fill="#ffffff", font=("Consolas", 12, "bold"))

# --- 1) 100% ASK ---

canvas.create_text(85, 50, text="1) 100% ASK", fill="#ff9999", font=("Microsoft JhengHei", 11, "bold"), anchor="w")

# 示意圖：用密集波形代表有能量，完全平線代表100%中斷

x_curr = start_x

for bit in bit_string:

if bit == '1': # 假設 1 有訊號，0 由於 Modified Miller 配合會全斷或局部斷，此處簡化示意 ASK 本身特性

canvas.create_line(x_curr, 50, x_curr + bit_width, 50, fill="#ff4d4d", width=3)

else:

canvas.create_line(x_curr, 65, x_curr + bit_width, 65, fill="#ff4d4d", width=1, dash=(4,4))

x_curr += bit_width

canvas.create_text(start_x, 80, text="說明: 邏輯由載波的「有/無(100%斷開)」決定，斷開時卡片完全接收不到能量。", fill="#aaaaaa", font=("Microsoft JhengHei", 9), anchor="w")

# --- 2) Modified Miller ---

canvas.create_text(85, 120, text="2) Modified Miller", fill="#ffcc99", font=("Microsoft JhengHei", 11, "bold"), anchor="w")

x_curr = start_x

last_bit = '1'

for bit in bit_string:

# 修正密勒編碼：

# '1' -> 位元中間有一個下降脈衝下降

# '0' -> 若前一個是'1'則整段高電平；若前一個是'0'則在位元起始點有下降脈衝

y_high, y_low = 120, 135

if bit == '1':

canvas.create_line(x_curr, y_high, x_curr + bit_width/2, y_high, fill="#ffa64d", width=2)

canvas.create_line(x_curr + bit_width/2, y_high, x_curr + bit_width/2, y_low, fill="#ffa64d", width=2)

canvas.create_line(x_curr + bit_width/2, y_low, x_curr + bit_width, y_low, fill="#ffa64d", width=2)

else: # bit == '0'

if last_bit == '1':

canvas.create_line(x_curr, y_high, x_curr + bit_width, y_high, fill="#ffa64d", width=2)

else:

canvas.create_line(x_curr, y_low, x_curr, y_high, fill="#ffa64d", width=2)

canvas.create_line(x_curr, y_high, x_curr + bit_width, y_high, fill="#ffa64d", width=2)

x_curr += bit_width

last_bit = bit

canvas.create_text(start_x, 150, text="說明: 脈衝位置取決於目前與前一個位元。特點是省電且能保持同步。", fill="#aaaaaa", font=("Microsoft JhengHei", 9), anchor="w")

# --- 3) Load Modulation ---

canvas.create_text(85, 190, text="3) Load Modulation", fill="#99ccff", font=("Microsoft JhengHei", 11, "bold"), anchor="w")

x_curr = start_x

for bit in bit_string:

# 用振幅大小變化來展示阻抗切換帶來的負載調變

y_max, y_min = 185, 195

if bit == '1':

canvas.create_line(x_curr, y_max, x_curr + bit_width, y_max, fill="#3399ff", width=4)

else:

canvas.create_line(x_curr, y_min, x_curr + bit_width, y_min, fill="#3399ff", width=2)

x_curr += bit_width

canvas.create_text(start_x, 220, text="說明: 卡片主動切換內部負載阻抗，使讀寫器天線端感應到微弱的電壓振幅起伏。", fill="#aaaaaa", font=("Microsoft JhengHei", 9), anchor="w")

# --- 4) Manchester Coding ---

canvas.create_text(85, 260, text="4) Manchester", fill="#99ff99", font=("Microsoft JhengHei", 11, "bold"), anchor="w")

x_curr = start_x

for bit in bit_string:

y_high, y_low = 255, 270

# Type A 採用的 Manchester：

# 邏輯 1 = 位元前半段為低，後半段為高 (自低往高跳變)

# 邏輯 0 = 位元前半段為高，後半段為低 (自高往低跳變)

if bit == '1':

canvas.create_line(x_curr, y_low, x_curr + bit_width/2, y_low, fill="#5cd65c", width=2)

canvas.create_line(x_curr + bit_width/2, y_low, x_curr + bit_width/2, y_high, fill="#5cd65c", width=2)

canvas.create_line(x_curr + bit_width/2, y_high, x_curr + bit_width, y_high, fill="#5cd65c", width=2)

else:

canvas.create_line(x_curr, y_high, x_curr + bit_width/2, y_high, fill="#5cd65c", width=2)

canvas.create_line(x_curr + bit_width/2, y_high, x_curr + bit_width/2, y_low, fill="#5cd65c", width=2)

canvas.create_line(x_curr + bit_width/2, y_low, x_curr + bit_width, y_low, fill="#5cd65c", width=2)

# 連接相鄰位元的轉折線

if x_curr > start_x:

canvas.create_line(x_curr, 255, x_curr, 270, fill="#225522", width=1)

x_curr += bit_width

canvas.create_text(start_x, 292, text="說明: 以位元正中央的「跳變方向」決定邏輯。1為上升沿，0為下降沿，抗噪性極佳。", fill="#aaaaaa", font=("Microsoft JhengHei", 9), anchor="w")

# 模擬按鈕

btn_sim = ttk.Button(input_frame, text="產生模擬波形", command=draw_wave, style="Action.TButton")

btn_sim.pack(side="left", padx=10)

# 初始化繪圖

draw_wave()

# 啟動主程式迴圈

root.mainloop()

2026年6月14日星期日

Node-Red --> MQTT --> Fuxa 開源碼網頁式圖控平台

Node-Red --> MQTT --> Fuxa

FUXA（一個開源的 Web HMI / SCADA 自動化監控軟體）的專案設定檔。

這份設定檔完整定義了 HMI 監控畫面的後端通訊（MQTT 連線、點位標籤）與前端網頁圖形介面（SVG 畫布、視窗排版、開關元件）。

以下為您詳細說明這支程式（專案）的核心結構與運作原理：

一、後端通訊與標籤設定 (Devices & Tags)

FUXA 透過這個區塊與外界的物聯網設備或 Node-RED 進行資料交換：

通訊客戶端 (MQTT Client)：
- 專案中配置了一個名為 mqtt1 的通訊介面，連接到公共的 MQTT 代理伺服器（Broker）：mqtt://mqttgo.io:1883。
- 系統內建了一個系統標籤 mqtt1 Connection Status，用來監測此 MQTT 連線是否正常。
點位標籤 (Tags Mapping)：專案中定義了 4 個與前端元件連動的按鈕標籤（Tags），其對應的 MQTT 主題 (Topic) 分別為：
- button1 ➔ 訂閱與發送主題：alex9ufo/btn/1/set
- button2 ➔ 訂閱與發送主題：alex9ufo/btn/2/set
- button3 ➔ 訂閱與發送主題：alex9ufo/btn/3/set
- button4 ➔ 訂閱與發送主題：alex9ufo/btn/4/set
當前端畫面上的開關被切換，或是遠端設備透過這些主題發送數據時，FUXA 都會進行雙向的同步更新。

二、前端圖形視覺介面 (Views & UI Components)

這部分定義了操作員在瀏覽器畫面上看見的 SCADA / HMI 控制面板：

畫布與主視覺設定 (Views)：
- 建立了一個名為 v_67ba4a88 的中大型監控畫面（寬 1520 像素、高 850 像素）。
- 背景顏色設定為帶有科技感的深灰色（#2A2A2A），非常符合工業自動化控制台的暗色系風格。
前端圖形元件 (SVG Elements)：畫面上配置了數個基於 SVG 向量圖形的動態控制元件，包含：
- 文字與排版：包含了標題文字，並使用特定字型（如 Arial）與色彩配置。
- 互動式切換開關 (NGX-SWITCH)：畫面上擺放了對應按鈕的網頁開關切換元件。
  - 當開關處於關閉狀態時，畫面上會渲染出紅色、並顯示 "OFF" 字樣的圓形按鈕。
  - 這些開關元件在 HTML/SVG 結構中被賦予了特定的 id，並直接與後端的 button1 ~ button4 標籤進行綁定（Binding）。

三、專案整體運作邏輯

這份設定檔在 FUXA 系統中啟動後，會實現以下物聯網（IoT）雙向控制情境：

下達控制指令（發送端）：當操作員在瀏覽器打開這個 FUXA HMI 網頁，手動點擊畫面上的開關由 OFF 變更為 ON 時，FUXA 會立刻透過 mqttgo.io 伺服器，向 alex9ufo/btn/x/set 主題發送變更訊號，藉此操控遠端的實體設備（如 PLC 或 ESP32 開發板）。
接收設備狀態（接收端）：如果遠端實體設備的狀態改變（例如由現場按鈕觸發），設備會發送最新的狀態到相同的 MQTT 主題，FUXA 收到通知後，網頁畫面上的紅色 "OFF" 開關就會自動跳轉為 ON 的狀態，達到即時監控的效果。

總結

這是一個非常標準的 Web-based HMI/SCADA（網頁型人機介面）專案設定。它利用 FUXA 的視覺化優勢，結合 MQTT 輕量化通訊協定，為管理員提供了一個跨平台、直覺且具備動態反饋的遠端設備控制面板。

Node-RED 的流程設定檔（Flows）。它的核心功能是建立一個網頁圖形介面（Dashboard），讓使用者可以用來遠端控制 4 個虛擬按鈕，並將控制指令透過 MQTT 物聯網通訊協定發送出去，用以控制現場的實體設備（如 HMI 系統 FUXA、PLC 或 LED 燈）。

以下為您詳細拆解這段程式的運作邏輯與各個節點的功能：

1. 核心運作邏輯（運作流程）

這段程式主要分為兩大邏輯區塊：

【發送控制端】網頁開關 ➔ 發送 MQTT 指令： 當使用者在 Node-RED 網頁上切換「遠端控制按鈕」時，程式會根據開關狀態（開啟/關閉），透過 MQTT 發送數字 1 或 0 到雲端 MQTT 伺服器，用來設定遠端設備。
【接收監聽端】監聽 MQTT ➔ 偵錯輸出： 程式另外拉出了一條線，專門監聽控制按鈕 1 的主題（Topic）。只要該主題有任何資料變動，就會在 Node-RED 的後台偵錯視窗（Debug）印出數值，方便開發者確認指令是否有成功送出。

2. 節點詳細功能說明

⓵ 使用者介面（UI Dashboard 節點）

ui_tab (工業物聯網控制台) & ui_group (現場設備控制 (4按鈕))：在網頁上建立一個名為「工業物聯網控制台」的頁面，並在裡面規劃了一個寬度為 5 的區塊，專門擺放這 4 個按鈕。
ui_switch (UI 控制按鈕 1 ~ 4)：這是網頁上的 4 個切換開關（Switch）。
- 當切換到 ON (開啟)：會送出數值 1 (onvalue": "1")。
- 當切換到 OFF (關閉)：會送出數值 0 (offvalue": "0")。
- 每個按鈕都有自己獨立的 topic（分別為 "1", "2", "3", "4"），代表它們的編號。

⓶ 雲端通訊（MQTT 節點）

mqtt-broker (mqttgo)：這是通訊的基礎設定。這段程式使用了一個免費公開的 MQTT 伺服器，網址為 mqttgo.io，通訊連接埠為 1883。
mqtt out (發送控制指令至 FUXA)：當網頁按鈕被觸發時，這四個節點會負責把 1 或 0 打向雲端伺服器，它們發送的 MQTT 主題 (Topic) 分別為：
- 按鈕 1 ➔ alex9ufo/btn/1/set
- 按鈕 2 ➔ alex9ufo/btn/2/set
- 按鈕 3 ➔ alex9ufo/btn/3/set
- 按鈕 4 ➔ alex9ufo/btn/4/set (註：名稱中的 FUXA 代表這些指令預期是要給一個叫做 FUXA 的 Web HMI/SCADA 自動化監控軟體接收並執行的。)

⓷ 監聽與除錯（MQTT In & Debug 節點）

mqtt in 節點：獨立監聽了 alex9ufo/btn/1/set（按鈕 1）的主題。當任何地方（不論是網頁端或外部實體設備）更改了按鈕 1 的數值，它都會接收到。
debug (debug 392) 節點：接收到 mqtt in 的資料後，直接顯示在 Node-RED 介面右側的 Debug 欄位中，用來即時觀測按鈕 1 的狀態變化。

總結

這是一段非常標準的 IoT 設備雙向通訊/控制雛形。使用者只要啟動這個 Node-RED 流程，開啟網頁瀏覽器，就可以直接點擊畫面上的 4 個開關，透過雲端的 mqttgo.io 伺服器，對遠端的工業設備或微控制器（如 ESP32、PLC）進行開關（0與1）控制。

2026年6月10日星期三

2026年6月9日星期二

ModBus + Fuxa開源碼網頁式圖控平台 + MQTT

ModBus + Fuxa

開源碼網頁式圖控平台

+ MQTT

這是一個非常實用且經典的工業物聯網（IIoT）與數據可視化架構。在這個架構中，Modbus Poll 負責模擬底層工業設備（如 PLC、感測器），MQTT Broker 擔任資料交換的中台，而 FUXA 則是一套開源的 Web-based SCADA 系統，負責將資料抓回並進行動態網頁監控。

為了讓這個通訊範例能夠順利運作，我們將架構設計如下：

Modbus Poll (設備端) ──[Modbus TCP]──> FUXA (SCADA中心) ──[MQTT]──> MQTT Broker (雲端/中台)

以下為您規劃完整的環境建置與通訊設計步驟：

1. 環境準備與軟體設定

請確保您的電腦上已安裝或準備好以下軟體：

Modbus Poll：用於模擬 Modbus TCP Slave（伺服器）或 Master。在本範例中，我們將其設定為 Modbus TCP Slave（模擬一台 PLC）。
MQTT Broker：可以使用公用的 Broker（例如 broker.hivemq.com），或在本地端用 Docker 運行 Mosquitto。
FUXA：確認已啟動 FUXA 服務（通常透過 Node.js 或 Docker 執行，瀏覽器輸入 http://localhost:1881 進入畫面）。

2. 第一階段：Modbus Poll 設定 (模擬工業設備)

我們首先讓 Modbus Poll 模擬一個內含溫度與濕度資料的智能感測器。

步驟 A：建立暫存器

打開 Modbus Poll，點選選單的 Setup -> Read/Write Definition。
設定如下：
- Slave ID: 1
- Function: 03 Read Holding Registers (4x)
- Address: 0 (從 0 開始)
- Quantity: 10 (讀取 10 個暫存器)
點擊 OK。

步驟 B：啟動 Modbus TCP 伺服器

點選選單的 Connection -> Connect...。
在 Connection 下拉選單選擇 Modbus TCP/IP Server。
TCP Server Port: 預設 502（如果權限衝突，可改為 5020）。
點擊 OK 啟動監聽。

ModbusTCPTool

Modbus TCP test tool, support server and client mode, support 4 types of registers, client support regular reading data, data support hexadecimal, binary and other

步驟 C：模擬數據輸入

在編號 40001 (Address 0) 與 40002 (Address 1) 的格子點兩下，分別手動輸入數值：

40001 (Address 0): 輸入 25 (模擬溫度 $25^\circ\text{C}$ )
40002 (Address 1): 輸入 60 (模擬濕度 $60\%$ )

3. 第二階段：FUXA 設定 (SCADA 核心)

FUXA 在這裡扮演雙重角色：它既要透過 Modbus TCP 向 Modbus Poll 讀取資料，又要透過 MQTT 將資料 發布（Publish） 出去。

步驟 A：新增 Modbus TCP 驅動連線

打開 FUXA 網頁控制台，切換到 Configuration (設定) 頁面。
在 Devices 區塊點擊 + Add device。
設定參數：
- Name: Modbus_PLC
- Type: Modbus TCP
- Host: 127.0.0.1 (若在同一台電腦)
- Port: 502 (需與 Modbus Poll 設定一致)
- Slave ID: 1
點擊儲存，確認連線狀態顯示為綠色（Connected）。

步驟 B：在 FUXA 中建立標籤 (Tags)

在剛剛建立的 Modbus_PLC 設備下新增兩個 Tags：

溫度標籤 (Temperature)
- Name: Temperature
- Address: 40001 (或根據 FUXA 格式輸入 F40001 或數值類型，通常選 Int16)
濕度標籤 (Humidity)
- Name: Humidity
- Address: 40002

此時在 FUXA 的 Tag 列表中，應該就能即時看到從 Modbus Poll 傳過來的 25 與 60。

步驟 C：新增 MQTT 連線 (轉發數據)

在 FUXA 的 Devices 或 Connectivity 區塊（依版本不同），點擊 + Add device/client 並選擇 MQTT。
設定參數：
- Name: MQTT_Broker
- URL: mqtt://broker.hivemq.com:1883 (此處以公共測試 Broker 為例)
- Client ID: 可自訂（如 FUXA_Gateway_01）
儲存並確認連線成功。

步驟 D：設定 Tag 的 MQTT 發布功能

編輯剛剛建立的 Temperature 標籤。
找到 Publish 或 MQTT Export 相關設定。
啟用發布，並指定 Topic：
- Topic: factory/sensor01/temperature
同理，將 Humidity 標籤設定發布至：
- Topic: factory/sensor01/humidity

4. 第三階段：MQTT 軟體驗證 (接收端)

為了驗證數據是否成功經由 FUXA 轉發至 MQTT 網路，我們可以使用任意 MQTT 客戶端軟體（例如 MQTTX、MQTT Explorer 或 Advanced REST Client）來進行訂閱（Subscribe）。

打開您的 MQTT 軟體，連線至與 FUXA 相同的 Broker：
- Host: broker.hivemq.com
- Port: 1883
建立連線後，新增一個訂閱主題（Subscription）：
- Topic: factory/sensor01/# （使用萬用字元 # 可以同時接收該路徑下的所有資料）
驗證結果：
您將會在 MQTT 軟體的接收視窗中，看見定時推送過來的 JSON 格式或純文字訊息，例如：
JSON
{ "value": 25, "timestamp": 1780000000000 }