將你的物聯網設備連接到雲端 - Wio Terminal
在本課程的這一部分，你將把你的 Wio Terminal 連接到你的物聯網中心，以發送遙測數據並接收命令。
將你的設備連接到物聯網中心
下一步是將你的設備連接到物聯網中心。
任務 - 連接到物聯網中心
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在 VS Code 中打開
soil-moisture-sensor項目 -
打開
platformio.ini文件。移除knolleary/PubSubClient庫依賴。這個庫是用來連接到公共 MQTT 代理的，連接到物聯網中心不需要它。 -
添加以下庫依賴：
seeed-studio/Seeed Arduino RTC @ 2.0.0
arduino-libraries/AzureIoTHub @ 1.6.0
azure/AzureIoTUtility @ 1.6.1
azure/AzureIoTProtocol_MQTT @ 1.6.0
azure/AzureIoTProtocol_HTTP @ 1.6.0
azure/AzureIoTSocket_WiFi @ 1.0.2Seeed Arduino RTC庫 提供了與 Wio Terminal 中的實時時鐘交互的代碼，用於跟踪時間。其餘的庫允許你的物聯網設備連接到物聯網中心。 -
在
platformio.ini文件的底部添加以下內容：build_flags =
-DDONT_USE_UPLOADTOBLOB這設置了一個編譯器標誌，在編譯 Arduino 物聯網中心代碼時需要。
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打開
config.h頭文件。移除所有的 MQTT 設置，並添加以下設備連接字符串的常量：// 物聯網中心設置
const char *CONNECTION_STRING = "<connection string>";將
<connection string>替換為你之前複製的設備連接字符串。 -
連接到物聯網中心使用基於時間的令牌。這意味著物聯網設備需要知道當前時間。與 Windows、macOS 或 Linux 等操作系統不同，微控制器不會自動通過互聯網同步當前時間。這意味著你需要添加代碼從 NTP 服務器獲取當前時間。一旦獲取了時間，它可以存儲在 Wio Terminal 的實時時鐘中，允許在以後請求正確的時間，假設設備沒有斷電。添加一個名為
ntp.h的新文件，代碼如下：#pragma once
#include "DateTime.h"
#include <time.h>
#include "samd/NTPClientAz.h"
#include <sys/time.h>
static void initTime()
{
WiFiUDP _udp;
time_t epochTime = (time_t)-1;
NTPClientAz ntpClient;
ntpClient.begin();
while (true)
{
epochTime = ntpClient.getEpochTime("0.pool.ntp.org");
if (epochTime == (time_t)-1)
{
Serial.println("Fetching NTP epoch time failed! Waiting 2 seconds to retry.");
delay(2000);
}
else
{
Serial.print("Fetched NTP epoch time is: ");
char buff[32];
sprintf(buff, "%.f", difftime(epochTime, (time_t)0));
Serial.println(buff);
break;
}
}
ntpClient.end();
struct timeval tv;
tv.tv_sec = epochTime;
tv.tv_usec = 0;
settimeofday(&tv, NULL);
}這段代碼的細節超出了本課程的範圍。它定義了一個名為
initTime的函數，該函數從 NTP 服務器獲取當前時間並用它來設置 Wio Terminal 的時鐘。 -
打開
main.cpp文件，移除所有的 MQTT 代碼，包括PubSubClient.h頭文件，PubSubClient變量的聲明，reconnectMQTTClient和createMQTTClient方法，以及對這些變量和方法的任何調用。這個文件應該只包含連接 WiFi，獲取土壤濕度並創建 JSON 文檔的代碼。 -
在
main.cpp文件的頂部添加以下#include指令，以包含物聯網中心庫和設置時間的頭文件：#include <AzureIoTHub.h>
#include <AzureIoTProtocol_MQTT.h>
#include <iothubtransportmqtt.h>
#include "ntp.h" -
在
setup函數的末尾添加以下調用來設置當前時間：initTime(); -
在文件頂部的包含指令下方添加以下變量聲明：
IOTHUB_DEVICE_CLIENT_LL_HANDLE _device_ll_handle;這聲明了一個
IOTHUB_DEVICE_CLIENT_LL_HANDLE，即連接到物聯網中心的句柄。 -
在這之下，添加以下代碼：
static void connectionStatusCallback(IOTHUB_CLIENT_CONNECTION_STATUS result, IOTHUB_CLIENT_CONNECTION_STATUS_REASON reason, void *user_context)
{
if (result == IOTHUB_CLIENT_CONNECTION_AUTHENTICATED)
{
Serial.println("The device client is connected to iothub");
}
else
{
Serial.println("The device client has been disconnected");
}
}這聲明了一個回調函數，當連接到物聯網中心的狀態改變時（例如連接或斷開連接）將被調用。狀態將被發送到串行端口。
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在這之下，添加一個連接到物聯網中心的函數：
void connectIoTHub()
{
IoTHub_Init();
_device_ll_handle = IoTHubDeviceClient_LL_CreateFromConnectionString(CONNECTION_STRING, MQTT_Protocol);
if (_device_ll_handle == NULL)
{
Serial.println("Failure creating Iothub device. Hint: Check your connection string.");
return;
}
IoTHubDeviceClient_LL_SetConnectionStatusCallback(_device_ll_handle, connectionStatusCallback, NULL);
}這段代碼初始化物聯網中心庫代碼，然後使用
config.h頭文件中的連接字符串創建一個連接。這個連接基於 MQTT。如果連接失敗，這將被發送到串行端口 - 如果你在輸出中看到這 個，請檢查連接字符串。最後設置連接狀態回調。 -
在
setup函數中，將這個函數調用添加到initTime調用的下方：connectIoTHub(); -
就像 MQTT 客戶端一樣，這段代碼在單個線程上運行，因此需要時間來處理由中心發送和發送到中心的消息。在
loop函數的頂部添加以下內容來實現這一點：IoTHubDeviceClient_LL_DoWork(_device_ll_handle); -
構建並上傳這段代碼。你將在串行監視器中看到連接：
Connecting to WiFi..
Connected!
Fetched NTP epoch time is: 1619983687
Sending telemetry {"soil_moisture":391}
The device client is connected to iothub在輸出中，你可以看到 NTP 時間被獲取，然後設備客戶端連接。連接可能需要幾秒鐘，所以你可能會在設備連接時看到輸出中的土壤濕度。
💁 你可以使用像 unixtimestamp.com 這樣的網站將 NTP 的 UNIX 時間轉換為更易讀的版本
發送遙測數據
現在你的設備已經連接，你可以將遙測數據發送到物聯網中心，而不是 MQTT 代理。
任務 - 發送遙測數據
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在
setup函數上方添加以下函數：void sendTelemetry(const char *telemetry)
{
IOTHUB_MESSAGE_HANDLE message_handle = IoTHubMessage_CreateFromString(telemetry);
IoTHubDeviceClient_LL_SendEventAsync(_device_ll_handle, message_handle, NULL, NULL);
IoTHubMessage_Destroy(message_handle);
}這段代碼從作為參數傳遞的字符串創建一個物聯網中心消息，將其發送到中心，然後清理消息對象。
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在
loop函數中，在將遙測數據發送到串行端口的行之後調用這段代碼：sendTelemetry(telemetry.c_str());
處理命令
你的設備需要處理來自服務器代碼的命令以控制繼電器。這是作為直接方法請求發送的。
任務 - 處理直接方法請求
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在
connectIoTHub函數之前添加以下代碼：int directMethodCallback(const char *method_name, const unsigned char *payload, size_t size, unsigned char **response, size_t *response_size, void *userContextCallback)
{
Serial.printf("Direct method received %s\r\n", method_name);
if (strcmp(method_name, "relay_on") == 0)
{
digitalWrite(PIN_WIRE_SCL, HIGH);
}
else if (strcmp(method_name, "relay_off") == 0)
{
digitalWrite(PIN_WIRE_SCL, LOW);
}
}這段代碼定義了一個回調方法，當物聯網中心庫接收到直接方法請求時可以調用。請求的方法在
method_name參數中傳遞。這個函數將調用的方法打印到串行端口，然後根據方法名稱打開或關閉繼電器。💁 這也可以在單個直接方法請求中實現，將繼電器的期望狀態作為有效負載傳遞，並在方法請求中可從
payload參數中獲取。 -
在
directMethodCallback函數的末尾添加以下代碼：char resultBuff[16];
sprintf(resultBuff, "{\"Result\":\"\"}");
*response_size = strlen(resultBuff);
*response = (unsigned char *)malloc(*response_size);
memcpy(*response, resultBuff, *response_size);
return IOTHUB_CLIENT_OK;直接方法請求需要一個響應，響應分為兩部分 - 作為文本的響應和返回碼。這段代碼將創建一個結果作為以下 JSON 文檔：
{
"Result": ""
}然後將其複製到
response參數中，並在response_size參數中設置此響應的大小。這段代碼然後返回IOTHUB_CLIENT_OK以顯示方法已正確處理。 -
通過在
connectIoTHub函數的末尾添加以下代碼來連接回調：IoTHubClient_LL_SetDeviceMethodCallback(_device_ll_handle, directMethodCallback, NULL); -
loop函數將調用IoTHubDeviceClient_LL_DoWork函數來處理物聯網中心發送的事件。由於delay，這只會每 10 秒調用一次，這意味著直接方法每 10 秒才處理一次。為了提高效率，可以將 10 秒的延遲實現為多個較短的延遲，每次調用IoTHubDeviceClient_LL_DoWork。為此，在loop函數上方添加以下代碼：void work_delay(int delay_time)
{
int current = 0;
do
{
IoTHubDeviceClient_LL_DoWork(_device_ll_handle);
delay(100);
current += 100;
} while (current < delay_time);
}這段代碼將重複循環，調用
IoTHubDeviceClient_LL_DoWork並每次延遲 100 毫秒。它將根據需要多次這樣做，以延遲delay_time參數給定的時間量。這意味著設備最多等待 100 毫秒來處理直接方法請求。 -
在
loop函數中，移除對IoTHubDeviceClient_LL_DoWork的調用，並將delay(10000)調用替換為以下調用這個新函數：work_delay(10000);
💁 你可以在 code/wio-terminal 文件夾中找到這段代碼。
😀 你的土壤濕度傳感器程序已連接到你的物聯網中心！