Gateway

ตัวกลางที่รับค่าจากบอร์ด ตัดสินใจ และเก็บสถานะ

Author

ผศ.ดร.ศุภชัย วรพจน์พิศุทธิ์

Published

4 ตุลาคม 2569

ส่วนของผู้สอน นักเรียนไม่ต้องทำหน้านี้

gateway คือโปรแกรม Python (gateway/) ที่รันบนคอมพิวเตอร์ มีหน้าที่

  1. รับค่าแสงจากบอร์ดทุก 3 วินาที
  2. ตัดสินใจว่าควรเปิดหรือปิดไฟ ตามโหมดที่ผู้ใช้เลือกและความสว่าง
  3. จำสถานะล่าสุดและประวัติค่าแสงของแต่ละบอร์ด ให้หน้าแชตมาอ่าน
  4. รับคำสั่งจากหน้าแชต (ผ่านปุ่มหรือข้อความ) แล้วเปลี่ยนโหมด

ใช้เฉพาะ standard library ของ Python จึงไม่ต้อง pip install อะไร

เปิด gateway

python -m gateway.server --lan

--lan ให้บอร์ดและเครื่องอื่นเชื่อมต่อได้ และเปิดการค้นหา gateway อัตโนมัติ (UDP) ถ้าไม่ใส่จะรับเฉพาะเครื่องนี้ (127.0.0.1) ใช้ทดสอบกับตัวจำลองบอร์ด ขั้นตอนเต็ม (ติดตั้ง, firewall, หน้าแชต) อยู่ที่เตรียมระบบ

กฎของโคมไฟ

กฎอยู่ใน gateway/lamp.py (ฟังก์ชัน LampPolicy.decide) อ่านได้ภายในไม่กี่บรรทัด

โหมด พฤติกรรม
on เปิดไฟตลอด ไม่สนความสว่าง
off ปิดไฟตลอด ไม่สนความสว่าง
auto (ค่าเริ่มต้น) ความสว่าง < on_below → เปิด; >= off_above → ปิด; ช่วงระหว่างนั้นคงสถานะเดิม

ค่าเริ่มต้นคือ on_below = off_above = 35 ซึ่งหมายถึงเกณฑ์เดียว (ไม่มีช่วงกลาง) เมื่อแสงแกว่งอยู่ใกล้ 35% ไฟจะติด-ดับถี่ ๆ ซึ่งเราจะแก้ด้วย hysteresis ในหน้าปรับแก้โค้ด โดยตั้งค่าตอนเปิด gateway ได้เลย

python -m gateway.server --lan --on-below 30 --off-above 40

สัญญา API (v1)

ทุกข้อมูลเป็น JSON (UTF-8) ผ่าน HTTP ใน LAN ของห้องเรียน

บอร์ด → gateway: POST /v1/decisions

gateway/examples/request.json
{"schema_version":1,"device_id":"desk-01","seq":7,"light_raw":310}
ฟิลด์ ชนิดและขอบเขต ความหมาย
schema_version integer = 1 รุ่นของรูปแบบข้อมูล
device_id string 1–32 ตัว (A-Z a-z 0-9 _ -) รหัสบอร์ด (ห้ามใส่ชื่อจริง)
seq integer 0–2147483647 เลขคำขอ ใช้จับคู่กับคำตอบ
light_raw integer 0–1023 ค่าจาก ADC 10 บิต (มาก = สว่าง) 
gateway/examples/response.json
{"schema_version":1,"device_id":"desk-01","seq":7,"action":"LED_ON","mode":"auto","reason":"แสงน้อย (30% ต่ำกว่า 35%) จึงเปิดไฟ","light_pct":30}

action เป็นได้แค่ LED_ON หรือ LED_OFF ส่วน mode คือโหมดปัจจุบัน (auto/on/off) ถ้ารูปแบบข้อมูลผิด gateway ตอบ HTTP 400 พร้อมรายละเอียด (413 ถ้าใหญ่เกิน 2 KB)

หน้าแชต → gateway

คำขอ ใช้ทำอะไร ตัวอย่าง body
GET /v1/devices อ่านสถานะและประวัติค่าแสงของทุกบอร์ด —
POST /v1/control เลือกโหมดด้วยปุ่ม {"device_id":"desk-01","mode":"on"}
POST /v1/chat ส่งข้อความ ให้ระบบแปลเป็นคำสั่งและทำงาน {"device_id":"desk-01","message":"เปิดไฟ","prompt":"ฉันอ่านหนังสือตอนกลางคืน"}

/v1/chat รับ message (1–300 ตัวอักษร) และ prompt (ไม่บังคับ ไม่เกิน 300 ตัวอักษร) ซึ่งคือ system prompt ของผู้ใช้ เมื่อมี prompt จะถูกต่อก่อนข้อความจริงเป็น USER NOTES: / USER MESSAGE: ก่อนส่งให้ AI (compose_messages ใน gateway/llm.py) คำตอบมี

ฟิลด์ ความหมาย
reply ข้อความตอบ (สร้างจากแม่แบบและข้อมูลบอร์ด)
command คำสั่งที่ผ่านการตรวจ allowlist แล้ว
source rule, gemma หรือ rule_fallback
engine เมื่อ source=gemma: llama.cpp, colab หรือ transformers
sent ข้อความ [system, user] ที่ประกอบแล้ว (หน้าแชตแสดงให้นักเรียนดูเพื่อเรียนรู้เรื่อง prompt; ตัวแปลงแบบ rule ไม่ได้ส่งให้ AI และไม่อ่าน prompt)

system prompt ของผู้ใช้เป็นแค่ข้อความเสริมใน user message เท่านั้น ไม่เปลี่ยน allowlist: คำสั่งนอก allowlist ที่ AI ตอบมาถูกปฏิเสธแล้วใช้กฎแทน (มีชุดทดสอบ test_prompt_cannot_add_commands)

การค้นหา gateway อัตโนมัติ

บอร์ดที่ไม่ได้ตั้ง GATEWAY_HOST ส่ง UDP broadcast AIOT_DISCOVER 1 ไปที่พอร์ต 8000 gateway (เมื่อรันแบบ --lan) ตอบ AIOT_GATEWAY 1 8000 กลับ บอร์ดใช้ IP ของผู้ตอบเป็น gateway ถ้าเครือข่ายบล็อก broadcast ให้ใส่ IP ใน GATEWAY_HOST เอง

ทดสอบโดยไม่ต้องมีบอร์ด

เปิด gateway ในเทอร์มินัลแรก แล้วรันตัวจำลองในเทอร์มินัลที่สอง

python devices/simulator/simulate_board.py

ต้องเห็น OK ครบทุกบรรทัดและ “ผ่านทั้งหมด” ตัวจำลองทดสอบ: มืด→เปิด, สว่าง→ปิด, สั่ง เปิดไฟ/ปิดไฟ/อัตโนมัติ ผ่านแชต และคำถามที่ต้องไม่เปลี่ยนโหมด

ถ้าอยากดูหน้าแชตโดยไม่มีบอร์ด ใช้โหมด demo ที่ส่งค่าแสงขึ้น-ลงเป็นคลื่น

python devices/simulator/simulate_board.py --demo

ชุดทดสอบอัตโนมัติของ gateway (35 รายการ):

python -m unittest discover -s gateway/tests -t .

อ่านโค้ด

ไฟล์ หน้าที่
gateway/protocol.py ตรวจรูปแบบข้อมูลทุกชนิดที่รับเข้า
gateway/lamp.py กฎเปิด-ปิดไฟ (รวม hysteresis)
gateway/state.py สถานะ โหมด และประวัติของแต่ละบอร์ด
gateway/commands.py คำสั่งที่ระบบรู้จัก (allowlist) และตัวแปลงข้อความด้วยกฎ
gateway/llm.py ส่วนเชื่อมกับ Gemma (เฉพาะแปลข้อความเป็นคำสั่ง)
gateway/chat.py ข้อความตอบกลับของแชต (แม่แบบข้อความ)
gateway/server.py HTTP server และจุดรับคำขอ
gateway/network.py ค้นหา IP ของเครื่องและตอบ UDP discovery
Tipลองดู

เปิด gateway/lamp.py เพิ่มโหมดใหม่ เช่น dim ที่ให้ไฟติดเมื่อต่ำกว่า 15% เท่านั้น ต้องแก้ไฟล์ไหนบ้าง และชุดทดสอบช่วยบอกอะไรคุณ