騰訊IOT之樹莓派物聯網設備

目錄

• 騰訊IOT之樹莓派物聯網設備
  • 硬件配置
  • 軟件配置
  • Tecent IOT 開發平臺的使用
    • 新建項目
    • 新建產品
    • 添加自定義功能
    • 設備開發
    • 微信小程序配置
      • 面板配置
    • 新建設備
    • 使用設備
    • 在線調試
    • 設備日誌
  • 樹莓派Java開發
    • 建立項目
    • 配置maven文件
    • 項目文件配置
    • 代碼編寫
    • 代碼打包
  • 程序運行
    • 微信小程序控制
  • 總結
    • 參考

騰訊IOT之樹莓派物聯網設備

本次實驗的目的是將樹莓派設置爲一個物聯網終端，經過微信小程序能夠控制樹莓派，實現蜂鳴器的開關。

微信小程序界面以下所示，點擊這個開關，就能夠控制蜂鳴器。

項目地址：https://github.com/xiaohuiduan/IotForTecentBeep

硬件配置

1. 樹莓派
2. 蜂鳴器

在這裏我將樹莓派接的是GPIO_00，使用的樹莓派是樹莓派4B版本。不一樣的樹莓派的GPIO接口可能不一樣，能夠根據本身的須要按狀況考慮。

實物圖以下所示，VCC——3.3V ，GND ——GND，IO——GPIO_00（低電平觸發）

軟件配置

編程語言使用的是Java，也就是說將使用Java實現騰訊雲IOT平臺的鏈接和樹莓派GPIO口的控制。使用的IDE是IntelliJ IDEA。

Tecent IOT 開發平臺的使用

Tecent IOT開發平臺的官方參考文檔網址：https://cloud.tencent.com/document/product/1081，不過我的以爲其文檔對於Java SDK的描述不夠詳細，建議去看其 Demo 源碼才能明白其工做流程。

騰訊雲IOT開發平臺的項目結構以下所示：分爲兩層——項目 和 產品。在使用其平臺的時候，既須要建立project，也須要建立product。

咱們能夠將項目理解爲智能家居整個系統，所以在項目中有不少產品，好比說智能空調，智能報警器等等產品。而在空調中有溫度、溼度等屬性，同時也有着開關等控制器。

而在這篇博客中，項目名稱是物聯網實訓，產品名爲樹莓派，可是樹莓派只有一個功能——控制蜂鳴器。也就是說，沒有屬性，只有控制器。

新建項目

打開網址：https://console.cloud.tencent.com/iotexplorer新建項目，項目名稱隨意就行，建立好項目後，進入項目，而後建立產品。

新建產品

建立產品的選項以下：

• 設備：由於咱們是準備將樹莓派做爲一臺設備來使用的，所以，應該選擇」設備「，固然，若是是準備將它做爲網關，則看着選就好了。
• 認證方式：認證方式選擇密鑰認證，這樣在代碼中間直接寫設備的密碼就行，比證書稍微方便一點（不過實際上證書方便一點）。
• 數據協議：使用數據模板便可。

添加自定義功能

物聯網設備，之因此叫物聯網，是由於你們想把傳感器得到的數據放在雲端，或者經過雲端去控制物聯網設備。那麼放什麼數據，控制什麼功能，則須要咱們去定義。這裏選擇控制樹莓派上面的蜂鳴器，所以只須要定義蜂鳴器便可。

在騰訊IOT中，可使用新建功能定義這些功能。選擇屬性，數據類型選擇布爾型（由於只有控制蜂鳴器的開/關）。請記住這個標識符beep_switch，這個將在後面的代碼中用到。

關於功能類型的不一樣，能夠參考下面的表格。（不過在我的看來，在他的官方 Demo 中，不管是物聯設備的數據（好比說溫度溼度），仍是物聯網的控制（好比說燈的開關），它都定義成爲了屬性。也就是說，儘管 蜂鳴器的開關 是人爲下發的控制，可是仍是定義爲屬性。至於事件和行爲有什麼做用，我也不清楚……)

如下來自官方文檔

功能元素	功能描述	功能標識符
屬性	用於描述設備的實時狀態，支持讀取和設置，如模式、亮度、開關等。	PropertiesId
事件	用於描述設備運行時的事件，包括告警、信息和故障等三種事件類型，可添加多個輸出參數，如環境傳感器檢測到空氣質量不好，空調異常告警等。	EventId
行爲	用於描述複雜的業務邏輯,可添加多個調用參數和返回參數,用於讓設備執行某項特定的任務，例如，開鎖動做須要知道是哪一個用戶在什麼時間開鎖，鎖的狀態如何等。	ActionId

點擊下一步，進入設備開發。

設備開發

由於這裏使用的是Java SDK進行開發，沒有使用模組也沒有基於OS開發，所以直接點擊下一步。

點擊下一步就到了微信小程序配置。

微信小程序配置

騰訊IOT平臺相比較於其餘平臺，有一個很大的特色就是能夠很好的支持小程序。也就是說，在開發的階段，就可使用小程序去驗證設備的功能。而且這個微信小程序不須要本身寫樣式代碼，只須要進行簡單的配置，就能夠直接從小程序上面看到物聯網設備的數據。

由於這裏咱們使用的數據很簡單，只有開關，因此隨便配置一下面板便可。

面板配置

這裏面板類型選擇標準面板，簡單的配置一下開關便可，效果圖如右圖所示。

保存退出以後，就進入到新建設備功能頁面。

新建設備

新建設備`的意義：建立一個設備表明啓動了一個帳號（這個設備會提供一個密鑰），咱們的設備使用這個密鑰，就可讓咱們的設備鏈接騰訊雲IOT平臺進行數據交互。

從現實意義來講，就是我手中有一個樹莓派，我須要讓它鏈接騰訊雲IOT平臺，就須要帳號密碼，因此就須要建立一個設備。

新建設備的步驟以下所示：

使用設備

點擊 my_pi ，進入設備管理。

設備管理界面以下所示：

• 設備信息：這裏面是設備的一些基本屬性，其中經過設備名稱，設備密鑰，和產品ID就能夠惟必定位一個設備，而後對其進行操做。

• 設備日誌：設備日誌裏面保存着設備的上行和下行數據。

• 在線調試：經過在線調試，能夠模擬設備的行爲，或者對設備下發控制命令。

在線調試

可使用在線的調試功能對物聯網設備進行功能下發。（好比說下發開關數據，控制蜂鳴器的開關）

設備日誌

能夠在設備中看到物聯網設備與雲平臺之間的上行和下行數據。

🆗，以上的全部就是騰訊IOT平臺的介紹，經過上面的操做，就能夠建立一個設備，得到其name，key，id，而後對其進行開發。

樹莓派Java開發

針對於樹莓派開發，相信你們聽過最多的都是Python開發，使用Python去控制樹莓派的GPIO口，可是，由於騰訊提供的平臺沒有Python的SDK，所以，只能選擇Java去控制樹莓派的GPIO口。

Pi4j是一個專門用來控制樹莓派GPIO口的設備。關於使用安裝能夠去看樹莓派---JAVA操做GPIO（不過基本上比較新的樹莓派系統都不須要安裝了）。

由於咱們是在Windows平臺開發而後在樹莓派上面運行Java程序（打包成jar運行），所以須要在樹莓派上面安裝Java環境（不過通常來講樹莓派都自帶了Java環境）。

建立項目

使用IDEA建立maven項目。

經過上述操做就建立一個Java maven項目。

配置maven文件

而後配置maven文件，也就是pom.xml，在其中導入依賴庫，以及進行配置。

具體配置以下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <artifactId>maven-assembly-plugin</artifactId>
                <configuration>
                    <appendAssemblyId>false</appendAssemblyId>
                    <descriptorRefs>
                        <descriptorRef>jar-with-dependencies</descriptorRef>
                    </descriptorRefs>
                    <archive>
                        <manifest>
                            <!--注意，此處必須是main()方法對應類的完整路徑  -->
                            <mainClass>Main</mainClass>
                        </manifest>
                    </archive>
                </configuration>
                <executions>
                    <execution>
                        <id>make-assembly</id>
                        <phase>package</phase>
                        <goals>
                            <goal>assembly</goal>
                        </goals>
                    </execution>
                </executions>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
	
    <!--    生成的包名-->
    <groupId>org.example</groupId>
    <artifactId>IotForTecentBeep</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>

    <!--    添加依賴庫-->
    <dependencies>
        <!--        騰訊IOT庫-->
        <dependency>
            <groupId>com.tencent.iot.explorer</groupId>
            <artifactId>explorer-device-java</artifactId>
            <version>1.0.0</version>
        </dependency>
        <!--        樹莓派GPIO 庫-->
        <dependency>
            <groupId>com.pi4j</groupId>
            <artifactId>pi4j-core</artifactId>
            <version>1.2</version>
        </dependency>


    </dependencies>

</project>

項目文件配置

在項目的目錄下面添加data.json文件。

data.json須要存放一些數據。這個數據實際上就是自定義功能的json數據，從頁面複製以後粘貼到data.json文件中便可。

代碼編寫

使用Java編寫代碼，具體的解釋能夠看代碼中間的註釋。不過要注意，須要根據本身的設備狀況更改以下的信息。

同時，在這個地方須要根據本身的狀況修改。（儘管在雲平臺中定義的是布爾型數據，可是實際上騰訊雲發送過來的是int類型數據。）

在代碼中要注意，必須先訂閱（也就是執行subscribeTopic函數），纔可以進行接收到平臺發送過來的數據。

import com.pi4j.io.gpio.*;
import com.tencent.iot.explorer.device.java.common.Status;
import com.tencent.iot.explorer.device.java.data_template.TXDataTemplateDownStreamCallBack;
import com.tencent.iot.explorer.device.java.mqtt.TXMqttActionCallBack;
import com.tencent.iot.explorer.device.java.server.samples.data_template.DataTemplateSample;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.IMqttToken;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttMessage;
import org.json.JSONObject;

/**
 * @author XiaoHui
 */
public class Main {
    /**
     * IOT平臺URL
     */
    public static String mBrokerURL = "ssl://iotcloud-mqtt.gz.tencentdevices.com:8883";
    /**
     * 產品ID
     */
    public static String mProductID = "64ONICJ3N8";
    /**
     * 設備名稱
     */
    public static String mDevName = "my_pi";
    /**
     * 設備密鑰
     */
    public static String mDevPSK = "1ktYq8uojYiuJgX7iZxAoQ==";
    /**
     * 儲存屬性的json文件名
     */
    public static String mJsonFileName = "data.json";

    private static DataTemplateSample mDataTemplateSample;

    /**
     * 得到GPIO的控制器
     */
    public static final GpioController gpio = GpioFactory.getInstance();
    /**
     * GPIO輸出，使用GPIO_00 ,默認輸出爲High
     */
    public static final GpioPinDigitalOutput beep = gpio.provisionDigitalOutputPin(RaspiPin.GPIO_00, "beep", PinState.HIGH);


    public static void main(String[] args) {
        // CallBack 表明的是MQTT協議的回調函數，MyDownCallback表明的是IOT平臺下發消息的回調
        mDataTemplateSample = new DataTemplateSample(mBrokerURL, mProductID, mDevName, mDevPSK,
                null, null, new CallBack(), mJsonFileName, new MyDownCallback());
        // 進行鏈接
        mDataTemplateSample.connect();
        // 進行訂閱，只有訂閱後，消息才能下發。
        mDataTemplateSample.subscribeTopic();
        mDataTemplateSample.propertyClearControl();
    }

    /**
     * MQTT的回調函數，能夠不用管
     */
    public static class CallBack extends TXMqttActionCallBack {

        @Override
        public void onConnectCompleted(Status status, boolean reconnect, Object userContext, String msg) {

        }

        @Override
        public void onConnectionLost(Throwable cause) {

        }

        @Override
        public void onDisconnectCompleted(Status status, Object userContext, String msg) {
        }

        @Override
        public void onPublishCompleted(Status status, IMqttToken token, Object userContext, String errMsg) {
        }

        @Override
        public void onSubscribeCompleted(Status status, IMqttToken asyncActionToken, Object userContext, String errMsg) {
        }

        @Override
        public void onMessageReceived(final String topic, final MqttMessage message) {

        }

    }

    /**
     * 實現下行消息處理的回調接口
     */
    private static class MyDownCallback extends TXDataTemplateDownStreamCallBack {

        @Override
        public void onReplyCallBack(String msg) {

        }

        @Override
        public void onGetStatusReplyCallBack(JSONObject data) {


        }

        /**
         * 在微信小程序點擊關閉按鈕後，IOT平臺會向樹莓派發送命令消息，此命令消息會在這這裏進行回調
         * beep是低電平觸發！！！！！！！！！！！！
         *
         * @param msg 接收到的消息。
         * @return
         */
        @Override
        public JSONObject onControlCallBack(JSONObject msg) {

			// 得到開關的數據，beep_switch是開關的標識符。儘管咱們在雲平臺中定義的是布爾型數據，可是實際上騰訊雲發送過來的是int類型數據。
            int power = msg.getInt("beep_switch");
            // 打開開關
            if (power == 1) {
                beep.low();
                System.out.println("打開");
            } else {
                // 關閉蜂鳴器
                beep.high();
                System.out.println("關閉");
            }
            // 返回消息
            JSONObject result = new JSONObject();
            result.put("code", 0);
            result.put("status", "ok");
            return result;
        }

        @Override
        public JSONObject onActionCallBack(String actionId, JSONObject params) {
           return null;
        }
    }

}

代碼打包

由於咱們的代碼是在windows上面編譯的，所以須要將其編譯成jar文件，這個也就是以前配置pom.xml文件的緣由。IDEA上面編譯仍是挺簡單的，以下圖所示：

通過如上的操做咱們就將項目編譯成了jar包，jar包在target目錄下。

程序運行

將編譯好的jar文件放到樹莓派中，使用VNC或者XShell皆可。而後在jar包文件目錄下使用以下命令：

java -jar 包名

這次項目生成的包名爲IotForTecentBeep-1.0-SNAPSHOT.jar，所以命令以下所示：

當程序運行起來的時候，就能夠在微信小程序或者在線調試工具中對蜂鳴器進行控制。

微信小程序控制

前面說了，能夠是用微信小程序對開發的物聯網設備進行開發調試，而後在以下的頁面獲得設備的二維碼。

而後打開」騰訊連連「小程序，對二維碼進行掃描，便可將設備加入。

點擊中間的按鈕就能夠實現對蜂鳴器的控制了！！！

總結

相比較於上一篇騰訊IOT安卓開發初探，這一次實現消息的下發接收控制。不過有一說一，官方文檔是真的坑，連一個比較詳細的說明文檔都沒有，還得本身一個一個Debug，查看爲何消息發送失敗，查看爲何沒有接收到下發的消息……

GitHub：https://github.com/xiaohuiduan/IotForTecentBeep

參考

1. 騰訊IOT安卓開發初探

2. 物聯網開發平臺使用文檔：物聯網開發平臺 - 文檔中心 - 騰訊雲 (tencent.com)

3. Github：iot-device-java

4. 樹莓派4的GPIO接口介紹 – 八色木 (basemu.com)

5. 樹莓派---JAVA操做GPIO