NumberBankしよっとね

https://gyazo.com/2dc08ddc0c45b129b9ee1fd3508f13bc

2025/01/30: ビジュアルプログラミングIoTLT Vol.19

by むとうたけし(610t)

当日の発表の様子

【爆速レポ】ビジュアルプログラミングIoTLT vol.19 #IoTLT

posfie(togetter):「ビジュアルプログラミングIoTLT vol.19」に関するつぶやきのまとめ

Youtube (38:17-46:30)

https://www.youtube.com/live/DxK7fhCURS4?t=2297s

NumberBank

NumberBank: Scratch間で数字をやり取りする拡張機能

Stretch3やXcratchで利用可能

ソースコード: https://github.com/con3code/numberbank

データストアはFirestore Database

ブロック一覧

https://gyazo.com/ba4a5869357bb1671c7f606f5e793b69

NumberBankの使い方

key(=データベース)を設定する［マスター(key)をセット］ブロック

デフォルトのkeyでも利用可能(遅延が大きい)

登録すると、自分のデータベースも利用可能

登録は https://masterkey-bank.web.app/

詳細はNumberBank用マスターキーの作り方を参照

データ書き込み

［(バンク)の(カード)を(10)にする］ブロックなどを使って、データベースに値を書き込む

データ読み出し

((バンク)の(カード)の値)ブロックを使って特定のデータを読み出す

非同期データ転送(うまくいかない?)

［(バンク)の(カード)の更新確認を(入)にする］ブロックで更新確認を開始する

データが更新されたとき［更新されたとき］にイベントが渡される

2025/01/30現在、［更新された時］イベントブロックは動作していないような気がする

例:数字のやり取り

https://gyazo.com/87a6f81cb43726ea3f28c54485b32545

例:数字データのやり取り

ここで利用したマスターキーkeyはデフォルトで提供されているもの

バンクbank610t、カードcard610tでデータをやり取り

上矢印で乱数をbank610tのcard610tに書き込み

下矢印でbank610tのcard610tから読み込み

https://gyazo.com/5dd650aa5fd22f2d37cb38167bf1d90f

例:位置データの転送と地図の表示

https://gyazo.com/32f482290170817bf0066f628ee5d921

左画面地図の位置(緯度、経度)を右のScratchに転送して、そちらでも地図を表示する

GeoScratchとの合わせ技

デフォルトのkeyは遅延が大きく設定されているので、かなり遅れる

GPS sender code

https://gyazo.com/8948f4697409066facdc28cb948ed7a3

GPS receiver code

https://gyazo.com/96a467a7f34fbb9ce37e1ae1e9c0496b

NumberBankのシステム構成

https://scrapbox.io/files/677a7195ae4e3c07659335df.svg

ScratchとNumberBankは、keyに割り当てられた設定情報をNumberBank and Firebase mapper(仮)から取得してを接続する

自分のデータベースで利用する時には、mapperへの登録作業が必要

登録は https://masterkey-bank.web.app/

詳細はNumberBank用マスターキーの作り方

NumberBankのデータ構造

Secure Hash(SHA256)を多用したデータ構造

bankコレクション

cardコレクション

bankコレクション

ドキュメント名bank_nameのSHA256

これは無くても読み込み可能

code:bank.json

{

'bank_name': bankの名前,

'timestamp': データが入力された時間,

}

https://gyazo.com/86697e706dccbe986b083d5fc6424d0a

cardコレクション

ドキュメント名uni_key: bankの名前とcardの名前の文字列を結合しSHA256を取ったもの

実際の数値データnumberが入っている

code:card.json

{

'number': 実際の数値データ,

'timestamp': データが入力された時間,

'bank_key': bank名のSHA256,

'card_key': card名のSHA256,

'master_key': master_keyから計算されたSHA256(ダミー値でも利用可能だった),

}

https://gyazo.com/280bfe0b6704336db0245e094ffec75a

Scratch外とのデータのやり取り

Firestore Databaseにアクセスできる言語ならなんでも可能

Python, Node.js, Java, C++, Go, ...

データの操作

アクセス用キーファイル: 以下の<何らかの情報>は自分のものに変更してください。

code:secret_key.json

{

"type": "service_account",

"project_id": <Project ID>,

"private_key_id": <Private Key ID>,

"private_key": <Private Key>,

"client_email": <Client Email>,

"client_id": <Client ID>,

"auth_uri": "https://accounts.google.com/o/oauth2/auth",

"token_uri": "https://oauth2.googleapis.com/token",

"auth_provider_x509_cert_url": "https://www.googleapis.com/oauth2/v1/certs",

"client_x509_cert_url": <Client X509 CERT URL>,

"universe_domain": "googleapis.com"

}

読み出し

cardコレクションから読み出し可能

sha256(uni_key)ドキュメントからデータを読み込む

code:read.py

uni_key= bank_key.strip()+card_key.strip()

uni_sha256=hashlib.sha256(uni_key.encode()).hexdigest()

ref_card = db.collection(u'card').document(uni_sha256)

データは、ref_cardを辞書として扱った時のnumberに入っている

code:read.py

dict=ref_card.get().to_dict()

num=dict'number'

書き込み

適切にデータを設定して書き込み

bankには、以下のデータを書き込む

bank_name: bank_key(文字列)

time_stamp: 現在の時刻(使っていない?)

code:write.py

now=time.time()

# Data

bank_data={

'bank_name':bank_key,

'time_stamp':now,

}

# Write to database

db.collection("bank").document(bank_sha256).set(bank_data)

card(uni_keyのSHA256(uni_sha256))には、以下のデータを書き込む

number: 実際の数字データ

time_stamp: 現在の時刻(使っていない?)

bank_key: bank_keyのSHA256(bank_sha256)

card_key: card_keyのSHA256(card_sha256)

master_key: ダミーで大丈夫

code:write.py

# Keys & timestamp

bank_sha256=hashlib.sha256(bank_key.encode()).hexdigest()

card_sha256=hashlib.sha256(card_key.encode()).hexdigest()

uni_key= bank_key.strip()+card_key.strip()

uni_sha256=hashlib.sha256(uni_key.encode()).hexdigest()

now=time.time()

# Random data

num=random.randrange(9999)

# Data

card_data={

'number':num,

'time_stamp':now,

'bank_key':bank_sha256,

'card_key':card_sha256,

'master_key': 'dummy',

}

# Write to database

db.collection("card").document(uni_sha256).set(card_data)

例:外部との数字のやり取り

https://gyazo.com/aea6ea34c3d676111df59d5e195624ea

数字読み込みスクリプトread.pyでは、argv[1]にbankの名前を、argv[2]にcardの名前を指定する

$ python read.py bank610t card610t

code:read.py

import sys # ARGV

import hashlib # SHA256

# Firebase

import firebase_admin

from firebase_admin import credentials

from firebase_admin import firestore

# Firebase初期化

cred = credentials.Certificate('secret_key.json')

app = firebase_admin.initialize_app(cred)

db = firestore.client()

# bank名とcard名を取得

bank_key=sys.argv1

card_key=sys.argv2

# アクセス用のSHA256を生成

uni_key= bank_key.strip()+card_key.strip()

uni_sha256=hashlib.sha256(uni_key.encode()).hexdigest()

# データを取得

ref_card = db.collection(u'card').document(uni_sha256)

dict=ref_card.get().to_dict()

num=dict'number'

print(dict)

print("Number:",num)

数字書き込みスクリプトwrite.pyはargv[3]を与えない場合、0-9999の乱数を書き込む

$ python write.py bank610t card610t

$ python write.py bank610t card610t　610

code:write.py

import sys # ARGV

import random # Random data

import hashlib # SHA256

import time # Timestamp

# Firebase

import firebase_admin

from firebase_admin import credentials

from firebase_admin import firestore

# Firebase初期化

cred = credentials.Certificate('secret_key.json')

app = firebase_admin.initialize_app(cred)

db = firestore.client()

# bank名とcard名を取得

bank_key=sys.argv1

card_key=sys.argv2

# 書き込む数字データを用意

print(len(sys.argv))

if(len(sys.argv)>3):

num=int(sys.argv3)

else:

num=random.randrange(9999)

print("Data:", num)

# SHA256ハッシュを計算

bank_sha256=hashlib.sha256(bank_key.encode()).hexdigest()

card_sha256=hashlib.sha256(card_key.encode()).hexdigest()

uni_key= bank_key.strip()+card_key.strip()

uni_sha256=hashlib.sha256(uni_key.encode()).hexdigest()

# bankコレクションを作成

now=time.time()

bank_data={

'bank_name':bank_key,

'time_stamp':now,

}

db.collection("bank").document(bank_sha256).set(bank_data)

# cardコレクションを作成

card_data={

'number':num,

'time_stamp':now,

'bank_key':bank_sha256,

'card_key':card_sha256,

'master_key': 'dummy',

}

db.collection("card").document(uni_sha256).set(card_data)

例:GPSトラッキング

https://scrapbox.io/files/677cbaed0bfad523e5ebdb96.mp4

GPSログデータをScratchのNumberBankとGeo Scratchを使ってトラッキングする。

GPSデータ(SpreM5GPSenseで記録)

code:GPS.csv

日付, 時間, ,緯度 ,北緯 ,経度 ,東経,高度 ,衛星数,HDOP

2025/01/07,00:05:00.08,34.628716,n,135.753555,e,121.800003,4,2.100000

2025/01/07,00:05:00.00,34.628716,n,135.753555,e,121.800003,4,2.100000

2025/01/07,00:05:00.00,34.628738,n,135.753448,e,113.800003,4,2.100000

2025/01/07,00:05:00.00,34.628761,n,135.753479,e,116.099998,4,2.100000

2025/01/07,00:05:00.00,34.628788,n,135.753494,e,116.400002,4,2.100000

コード

code:GPS.py

import sys # ARGV

import hashlib # SHA256

import time # Timestamp

import csv # CSV

# Firebase

import firebase_admin

from firebase_admin import credentials

from firebase_admin import firestore

# Firebase初期化

cred = credentials.Certificate('secret_key.json')

app = firebase_admin.initialize_app(cred)

db = firestore.client()

# bankコレクションGPS設定

bank_key="GPS"

bank_sha256=hashlib.sha256(bank_key.encode()).hexdigest()

now=time.time()

bank_data={

'bank_name':bank_key,

'time_stamp':now,

}

db.collection("bank").document(bank_sha256).set(bank_data)

# cardドキュメント送信用関数

def send_data(card,num):

print(card,num)

now=time.time()

# card

card_sha256=hashlib.sha256(card.encode()).hexdigest()

card_data={

'bank_key':bank_sha256,

'card_key':card_sha256,

'master_key': 'dummy',

'number':num,

'time_stamp':now,

}

uni_key=bank_key.strip()+card.strip()

uni_sha256=hashlib.sha256(uni_key.encode()).hexdigest()

db.collection("card").document(uni_sha256).set(card_data)

with open("GPS.csv") as f:

reader = csv.reader(f)

for row in reader:

send_data("Lat", row2) # 緯度

send_data("Lon", row4) # 経度

time.sleep(1)

例:外部との文字列のやり取り

https://gyazo.com/0ba3dc178ff8498116bb274185bc6f4b

card名str{数字}にtableリストで定義した独自文字コードを一文字づつ入れる

Python -> Scratch

code:send_str.py

# For firebase

import firebase_admin

from firebase_admin import credentials

from firebase_admin import firestore

import sys # ARGV

import hashlib # SHA256

import time # Timestamp

# Global variables

msg=sys.argv1

now=time.time()

bank_key='string'

# Create Database handle

cred = credentials.Certificate('secret_key.json')

app = firebase_admin.initialize_app(cred)

db = firestore.client()

def write_data(i,c):

card_key="str"+str(i)

card_sha256=hashlib.sha256(card_key.encode()).hexdigest()

uni_key= bank_key.strip()+card_key.strip()

uni_sha256=hashlib.sha256(uni_key.encode()).hexdigest()

# Write data

card_data={

'bank_key':bank_sha256,

'card_key':card_sha256,

'master_key': 'dummy',

'number':ord(c)-ord('a')+1,

'time_stamp':now,

}

db.collection("card").document(uni_sha256).set(card_data)

# Write bank data

bank_sha256=hashlib.sha256(bank_key.encode()).hexdigest()

bank_data={

'bank_name':bank_key,

'time_stamp':now,

}

db.collection("bank").document(bank_sha256).set(bank_data)

# Write card data

i=1

for c in list(msg):

write_data(i,c)

i=i+1

write_data(i,chr(ord('a')-1)) # NULL terminate

https://gyazo.com/5d1ec7420b26010be90e1a8f2879f03c

Scratch -> Python

https://gyazo.com/46431ba9e8952164462a2ea1a19baea2

code:receive_str.py

# For firebase

import firebase_admin

from firebase_admin import credentials

from firebase_admin import firestore

import hashlib # SHA256

# Global variables

bank_key='string'

# Create Database handle

cred = credentials.Certificate('secret_key.json')

app = firebase_admin.initialize_app(cred)

db = firestore.client()

# Read card data

i=1

num=-1

result=""

while (num!=0):

card_key="str"+str(i)

card_sha256=hashlib.sha256(card_key.encode()).hexdigest()

uni_key= bank_key.strip()+card_key.strip()

uni_sha256=hashlib.sha256(uni_key.encode()).hexdigest()

ref_card = db.collection(u'card').document(uni_sha256)

dict=ref_card.get().to_dict()

num=int(dict'number')

if(num!=0):

result=result+chr(num+ord('a')-1)

i=i+1

print(result)

おわりに

やったこと

Stretch3でNumberBankを使った

利用例もいくつか紹介

外部のPythonスクリプトとのデータのやり取り

Scratchどうしの数字データのやり取りだけではなく、外部システムとのやり取りができるのは面白いと思います

Enjoy your Scratch life with NumberBank!!

#Scratch #Stretch3

#NumberBank

#Python