Ameba Arduino: [RTL8722CSM] [RTL8722DM] [RTL8722DM MINI] 使用Amazon AWS IoT Shadow服务

材料准备

  • AmebaD [RTL8722DM / RTL8722CSM / RTL8722DM MINI] x 1

范例说明

Introduction
Amazon AWS IoT是一个云端IoT服务平台:
AWS IoT是一个平台使您可以将设备连接到AWS Services和其他设备,保护数据,处理设备数据并对其进行操作,并使应用程序即使在离线状态下也可以与设备进行互动。

AWS IoT的服务架构:1(图片来自 http://docs.aws.amazon.com/iot/latest/developerguide/aws-iot-how-it-works.html )

在该结构中,Ameba属于左上角的“Things”。将在“Things”和MQTT Message Broker之间建立一个TLS安全通道。接着,“Things”和“Message Broker”通过此安全通道使用MQTT协议进行通信。在“Message Broker”后面,“Thing Shadows”在Ameba离线时暂时保留消息,并在下次连接时将控制消息发送给Ameba。通过“Rules Engine”,您可以限制事物的行为或将事物连接到Amazon的其他服务。

AWS管理控制台

首先,创建一个帐户并注册AWS IoT服务:https://aws.amazon.com/
然后,登录到Amazon 管理控制台,然后单击services -> Internet of Things下的 “IoT Core”。

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然后,您将进入AWS IoT的主页。为了提供最佳服务,Amazon在不同地区提供服务器供用户选择。
点击右上角的区域下拉菜单:

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选择附近的区域。
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在Services页面中,选择Onboard。
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进入AWS IoT的主页并且点击“Get started”
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点击“Create single thing”。
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我们在名称栏位中填写“ameba”。属性代表ameba的状态。
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属性的值可以直接由ameba或由控制端更新,并且控制端可以请求ameba将属性设置为所需值。
在这里,我们添加一个名为“led”的属性,其值为 0”,然后单击“Next”。

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点击“Skip creating a certificate at this time”,接着点击“Create thing”。

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点击“Policies”,然后选择“Create a policy”
策略用于限制“thing”可以执行的功能,它可以限制MQTT操作或可以执行的特定主题。详细了解政策:
http://docs.aws.amazon.com/iot/latest/developerguide/authorization.html
在这里,我们不对ameba设置政策。在名称栏位中填写“amebaPolicy”,在操作栏位中填写“iot:*”,在资源栏位中填写“*”。然后检查“Allow”。最后单击“Create”。

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接下来,我们必须设置TLS凭证。可以选择自定义或是AWS IoT产出的凭证。点击“Create Certificate”来生成TLS凭证。
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然后,您可以看到4个链接。请单击4个链接中的每个链接,以下载“public key”,“private key”,“certificate”和“ rootCA”。
下载完4个文件后,单击“Done”,然后返回到凭证主页。

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在“Actions”下拉菜单中单击“Attach a policy”。

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选择“ AmebaPolicy”,然后点击“Attach”
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然后返回到凭证首页右上方的“Actions”下拉菜单,单击“Attach thing”,选择出现在下面的窗口时刚创建的内容“ameba”,然后单击“Attach”
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然后启动凭证。返回凭证主页并单击凭证,然后在“Actions”下拉菜单中单击“Activate”。
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返回到左侧的文件,选择“Manage”->“Things”,然后单击我们创建的ameba项目。
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进入ameba页面,在左侧选择“Interact”。查找用于设置Amazon Alexa的Rest API端点的信息:
— REST API endpoint: “https://a1a7oo4baosgyy.iot.us-east-1.amazonaws.com/things/ameba/shadow”, “a1a7oo4baosgyy.iot.us-east-1.amazonaws.com” 为 MQTT Broker 服务器的地址。
— MQTT topic:”$aws/things/ameba/shadow/update” 表示我们将在AWS IoT Shadow服务中使用的MQTT主题(如果仅使用MQTT,而没有AWS IoT Shadow服务,则可以指定其他主题名称)。建议使用”$aws/things/ameba/shadow/update”。

Ameba 设定

打开 “File” -> “Examples” -> “AmebaMQTTClient” -> “Amazon_AWS_IoT_Basic”
在范例代码中,修改黄色的程式码部分以符合您的WiFi网路设置。
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填入”thing”名称为”ameba”
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以及我们先前在AWS IoT中找到的MQTT Broker服务器地址。
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接下来,填写TLS中使用的root CA。下载并确保root CA内容正确。
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接着填写我们在AWS IoT控制台中创建的凭证(即客户端凭证),通常其文件名会以“ -certificate.pem.crt”(例如“ efae24a533-certificate.pem.crt”)结尾。使用文字编辑器打开凭证,并如下调整其格式:

– 在每行末尾添加新的行字元“\n”。
– 在每行的开头和结尾处添加双引号。
– 要将每行连接为字串,请在每行末尾添加“\”。
– 最后一行以分号结尾。
以相同的方式调整私钥的格式,并将其添加到privateKeyBuff。
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编译并执行

上传程式码并在上传完成后按Ameba上的重置按钮。
在Arduino IDE中打开串行端口,观察Ameba连接到AWS IoT服务器的情况。
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备择方案

Ameba还可以从AWS shadow中检索当前的LED状态。通过向“shadow/get”主题发送消息来完成此操作。有关更多信息,请参阅Amazon_AWS_IoT_with_ACK范例代码。

程式码说明

更改led状态:
在这个例子中,我们使用GPIO接口来控制led。在范例代码中,我们默认将led_pin设置为10,将led_state设置为1。
pinMode(led_pin, OUTPUT);
digitalWrite(led_pin, led_state);

设置凭证:
注意我们是使用wifiClient的WiFiSSLClient类型。

WiFiSSLClient wifiClient;

WiFiSSLClient继承Client,因此可以将其作为PubSubClient构造函数的参数进行传递。
接下来,设置连接所需的TLS凭证。

wifiClient.setRootCA((unsigned char*)rootCABuff);
wifiClient.setClientCertificate((unsigned char*)certificateBuff, (unsigned char*)privateKeyBuff);

配置MQTT Broker服务器
然后,MQTT PubClient将MQTT Broker服务器设置成连接

client.setServer(mqttServer, 8883);
client.setCallback(callback);

连接到MQTT Broker服务器:
在loop()中,调用reconnect()函数并尝试连接到MQTT Broker服务器并进行凭证验证。

while (!client.connected()) {

订阅并发布
接下来,订阅主题。

for (int i=0; i<5; i++) {
client.subscribe(subscribeTopic[i]);
}

有一些共同的主题:
“$aws/things/ameba/shadow/update/accepted”,
“$aws/things/ameba/shadow/update/rejected”,
“$aws/things/ameba/shadow/update/delta”,
“$aws/things/ameba/shadow/get/accepted”,
“$aws/things/ameba/shadow/get/rejected”
相关文件:
http://docs.aws.amazon.com/iot/latest/developerguide/thing-shadow-data-flow.html
然后发布当前状态:

sprintf(publishPayload, "{\"state\":{\"reported\":{\"led\":%d}},\"clientToken\":\"%s\"}", led_state, clientId);
client.publish(publishTopic, publishPayload);

检查主题并做出回应:
在回调函数中,我们检查5个订阅的主题,并检查是否有“/shadow/get/accepted”消息:

if (strstr(topic, "/shadow/get/accepted") != NULL) {

如果存在,则消息来自控制端。如果消息中的属性状态不同于当前状态,请发布新状态。

updateLedState(desired_led_state);
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