阿里雲物聯網平臺體驗(樹莓派+Python篇)

阿里雲物聯網平臺體驗(樹莓派+Python篇)

雖然對阿里雲物聯網平臺比較熟悉了，從一開始就有幸參與了飛鳳平臺（Link Develop 一站式開發平臺的前身）的一些偏硬件接入的工做。可是同時也見證了阿里雲物聯網團隊從幾十人到數百人的迅速擴張，其物聯網平臺所承載的內容也急速膨脹，物聯網開發套件基礎版、飛鳳、Link Develop一站式開發平臺、物聯網開發平臺高級版、飛燕、飛象、城市大腦、農業大腦和工業互聯平臺不一而足……，很難有精力真正熟悉和了解阿里雲的每一款物聯網產品。

此次有幸成爲物聯網平臺的阿里雲MVP體驗官，能夠從另一個角度來體驗阿里雲物聯網平臺了。最先咱們都是基於MCU單片+.NET MF平臺，直接採用MQTT協議實現相關的代碼對接阿里雲平臺，雖然也能夠基於組態配置很靈活地接入物聯網平臺，可是對一些WEB、AI和雲端開發的人來講仍是有些陌生。正是由於這些需求，JS，Java，Python這些高級語言已經走入了硬件開發，能夠直接在MCU芯片上運行，大大提速了物聯網雲和端的鏈接工做。

本篇文章就是採用高級語言Python基於樹莓派進行物聯網雲端對接的（後續篇幅會介紹nodejs的雲端對接）。

下面是阿里雲團隊快遞過來的相關測試硬件：

 

 

一、 樹莓派3B+  自帶wifi和藍牙

二、 DHT11溫溼度模塊

三、 LED燈模塊

第一步：咱們須要爲樹莓派安裝操做系統

咱們安裝的是Raspbian固件，能夠按以下連接介紹的步驟進行安裝：https://www.yuque.com/cloud-dev/iot-tech/ig269q

第二步：安裝阿里雲平臺的Python SDK

執行以下指令：$ pip install aliyun-python-sdk-iot-client

第三步：代碼編寫

在阿里雲平臺的說明文檔：https://www.yuque.com/cloud-dev/iot-tech/rz6fpl 中已經提供了一個示例代碼，不過功能相對簡單，就是把兩個隨機數送到雲端。

咱們設計一個相對複雜的場景，咱們首先要實現雙向通訊，不只僅把傳感器數據送到雲端，咱們還要讓雲端下發一個指令，控制相關的設備。

上傳數據咱們選擇一個真實的傳感器 DHT11，能夠獲取溫度和溼度值。另外還有一個LED燈模塊，經過雲端下達的指令，控制燈亮和燈滅。

樹莓派的管腳定義圖以下:

 

 

DHT11模塊共3根線，屬於單總線通訊，電源線咱們接入5V-4pin，地線咱們接入GND-6pin，通訊pin咱們接入GPIO16-36pin。LED模塊也是3根線，咱們電源線接入3V3-1pin，地線接入GND-9pin，控制線接入GPIO4-7pin。

 

 

LED的控制相對容易，就是控制管腳的高低電平便可。

led_pin = 4                       //GPIO爲4

GPIO.setmode(GPIO.BCM)            //BCM的GPIO定義

GPIO.setup(led_pin, GPIO.OUT)     //設置爲輸出模式

 

點亮燈：

GPIO.output(led_pin, GPIO.HIGH)

關閉燈：

GPIO.output(led_pin, GPIO.LOW)

DHT11相對比較複雜，我2010年曾經寫過一篇博文，想了解比較深刻的能夠參考一下（相關連接：https://blog.csdn.net/yfiot/article/details/5996524）。

 

 

 

因爲代碼比較多，因此咱們封裝爲一個函數，而且能夠同時返回兩個值，一個是溫度T，一個是溼度H。

網上大部分Python的實例都是讀一次溫溼度的，若是要連續讀，必須間隔3秒左右，不然很容易失敗。因爲linux不是實時系統，咱們發現即便間隔3秒，沒法正確獲取溫溼度值的現象也時有發生，而且有時候竟然也有經過校驗的錯誤值出現。

DHT11的數據Pin接入的是 GPIO16，因此咱們定義pin的代碼以下：

dht_pin =16

封裝函數的代碼以下：

def GetDTH(): 

        data = []

        j = 0

        GPIO.setup(dht_pin, GPIO.OUT)

        GPIO.output(dht_pin, GPIO.LOW)

        time.sleep(0.02)

        GPIO.output(dht_pin, GPIO.HIGH)

        GPIO.setup(dht_pin, GPIO.IN)

         

        while GPIO.input(dht_pin) == GPIO.LOW:

          continue

        while GPIO.input(dht_pin) == GPIO.HIGH:

          continue

         

        while j < 40:

          k = 0

          while GPIO.input(dht_pin) == GPIO.LOW:

            continue

          while GPIO.input(dht_pin) == GPIO.HIGH:

            k += 1

            if k > 100:

              break

          if k < 8:

            data.append(0)

          else:

            data.append(1)    

          j += 1

         

        humidity_bit = data[0:8]

        humidity_point_bit = data[8:16]

        temperature_bit = data[16:24]

        temperature_point_bit = data[24:32]

        check_bit = data[32:40]

         

        humidity = 0

        humidity_point = 0

        temperature = 0

        temperature_point = 0

        check = 0

         

        for i in range(8):

          humidity += humidity_bit[i] * 2 ** (7-i)

          humidity_point += humidity_point_bit[i] * 2 ** (7-i)

          temperature += temperature_bit[i] * 2 ** (7-i)

          temperature_point += temperature_point_bit[i] * 2 ** (7-i)

          check += check_bit[i] * 2 ** (7-i)

         

        tmp = humidity + humidity_point + temperature + temperature_point

        if check == tmp:

          return temperature,humidity

        else:

          print "wrong"

          return 0,0  

這些準備工做作好後，咱們要在雲端定義相關產品和設備了。和阿里雲官方示例不同的是，咱們額外增長了一個屬性LED，具有讀寫能力，枚舉型變量，0-表示關燈，1-表示開燈

 

 

這個定義好後，咱們建立設備，而且獲取設備的三元組。因爲官方提供的示例僅僅是模擬數據，而且是單向上傳，咱們須要改造一下。

 

在main函數裏，增長這句代碼：

client.on_message = on_message

表示咱們能夠獲取雲端推送的信息。

 

咱們雲端推送的信息內容以下：

{"method":"thing.service.property.set","id":"169885527","params":{"LED":1},"version":"1.0.0"}

咱們須要獲取LED的值，因此on_message函數咱們要增長一些內容：

    setjson = json.loads(msg.payload)

    led = setjson['params']['LED']

GPIO.output(led_pin,(GPIO.HIGH if led==1 else GPIO.LOW ))

根據led的值，咱們開燈或者關燈。

 

相關代碼修改好後，咱們就能夠上傳到樹莓派設備，開始運行了，以下圖所示：

 

 

這個時候咱們查看雲端設備的狀態，會發現數據已經正常上傳到雲端了。

 

 

咱們在雲端產品的在線調試面板進行數據下發測試

 

 

咱們發送0或1，會發現LED滅或亮了。

以上，咱們會發現經過咱們所熟悉的Python語言，就能夠輕鬆編寫物聯網代碼了。

本文相關的代碼文件：alios_ht_all.py

 

阿里雲物聯網平臺連接：https://dev.iot.aliyun.com/sale?source=deveco_partner_yefan