腾讯IOT之树莓派物联网设备

目录

• 腾讯IOT之树莓派物联网设备
  • 硬件配置
  • 软件配置
  • Tecent IOT 开发平台的使用
    • 新建项目
    • 新建产品
    • 添加自定义功能
    • 设备开发
    • 微信小程序配置
      • 面板配置
    • 新建设备
    • 使用设备
    • 在线调试
    • 设备日志
  • 树莓派Java开发
    • 建立项目
    • 配置maven文件
    • 项目文件配置
    • 代码编写
    • 代码打包
  • 程序运行
    • 微信小程序控制
  • 总结
    • 参考

腾讯IOT之树莓派物联网设备

本次实验的目的是将树莓派设置为一个物联网终端，经过微信小程序能够控制树莓派，实现蜂鸣器的开关。

微信小程序界面以下所示，点击这个开关，就能够控制蜂鸣器。

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

硬件配置

1. 树莓派
2. 蜂鸣器

在这里我将树莓派接的是GPIO_00，使用的树莓派是树莓派4B版本。不一样的树莓派的GPIO接口可能不一样，能够根据本身的须要按状况考虑。

实物图以下所示，VCC——3.3V ，GND ——GND，IO——GPIO_00（低电平触发）

软件配置

编程语言使用的是Java，也就是说将使用Java实现腾讯云IOT平台的链接和树莓派GPIO口的控制。使用的IDE是IntelliJ IDEA。

Tecent IOT 开发平台的使用

Tecent IOT开发平台的官方参考文档网址：https://cloud.tencent.com/document/product/1081，不过我的以为其文档对于Java SDK的描述不够详细，建议去看其 Demo 源码才能明白其工做流程。

腾讯云IOT开发平台的项目结构以下所示：分为两层——项目 和 产品。在使用其平台的时候，既须要建立project，也须要建立product。

咱们能够将项目理解为智能家居整个系统，所以在项目中有不少产品，好比说智能空调，智能报警器等等产品。而在空调中有温度、湿度等属性，同时也有着开关等控制器。

而在这篇博客中，项目名称是物联网实训，产品名为树莓派，可是树莓派只有一个功能——控制蜂鸣器。也就是说，没有属性，只有控制器。

新建项目

打开网址：https://console.cloud.tencent.com/iotexplorer新建项目，项目名称随意就行，建立好项目后，进入项目，而后建立产品。

新建产品

建立产品的选项以下：

• 设备：由于咱们是准备将树莓派做为一台设备来使用的，所以，应该选择”设备“，固然，若是是准备将它做为网关，则看着选就好了。
• 认证方式：认证方式选择密钥认证，这样在代码中间直接写设备的密码就行，比证书稍微方便一点（不过实际上证书方便一点）。
• 数据协议：使用数据模板便可。

添加自定义功能

物联网设备，之因此叫物联网，是由于你们想把传感器得到的数据放在云端，或者经过云端去控制物联网设备。那么放什么数据，控制什么功能，则须要咱们去定义。这里选择控制树莓派上面的蜂鸣器，所以只须要定义蜂鸣器便可。

在腾讯IOT中，可使用新建功能定义这些功能。选择属性，数据类型选择布尔型（由于只有控制蜂鸣器的开/关）。请记住这个标识符beep_switch，这个将在后面的代码中用到。

关于功能类型的不一样，能够参考下面的表格。（不过在我的看来，在他的官方 Demo 中，不管是物联设备的数据（好比说温度湿度），仍是物联网的控制（好比说灯的开关），它都定义成为了属性。也就是说，尽管 蜂鸣器的开关 是人为下发的控制，可是仍是定义为属性。至于事件和行为有什么做用，我也不清楚……)

如下来自官方文档

功能元素	功能描述	功能标识符
属性	用于描述设备的实时状态，支持读取和设置，如模式、亮度、开关等。	PropertiesId
事件	用于描述设备运行时的事件，包括告警、信息和故障等三种事件类型，可添加多个输出参数，如环境传感器检测到空气质量不好，空调异常告警等。	EventId
行为	用于描述复杂的业务逻辑,可添加多个调用参数和返回参数,用于让设备执行某项特定的任务，例如，开锁动做须要知道是哪一个用户在什么时间开锁，锁的状态如何等。	ActionId

点击下一步，进入设备开发。

设备开发

由于这里使用的是Java SDK进行开发，没有使用模组也没有基于OS开发，所以直接点击下一步。

点击下一步就到了微信小程序配置。

微信小程序配置

腾讯IOT平台相比较于其余平台，有一个很大的特色就是能够很好的支持小程序。也就是说，在开发的阶段，就可使用小程序去验证设备的功能。而且这个微信小程序不须要本身写样式代码，只须要进行简单的配置，就能够直接从小程序上面看到物联网设备的数据。

由于这里咱们使用的数据很简单，只有开关，因此随便配置一下面板便可。

面板配置

这里面板类型选择标准面板，简单的配置一下开关便可，效果图如右图所示。

保存退出以后，就进入到新建设备功能页面。

新建设备

新建设备`的意义：建立一个设备表明启动了一个帐号（这个设备会提供一个密钥），咱们的设备使用这个密钥，就可让咱们的设备链接腾讯云IOT平台进行数据交互。

从现实意义来讲，就是我手中有一个树莓派，我须要让它链接腾讯云IOT平台，就须要帐号密码，因此就须要建立一个设备。

新建设备的步骤以下所示：

使用设备

点击 my_pi ，进入设备管理。

设备管理界面以下所示：

• 设备信息：这里面是设备的一些基本属性，其中经过设备名称，设备密钥，和产品ID就能够惟必定位一个设备，而后对其进行操做。

• 设备日志：设备日志里面保存着设备的上行和下行数据。

• 在线调试：经过在线调试，能够模拟设备的行为，或者对设备下发控制命令。

在线调试

可使用在线的调试功能对物联网设备进行功能下发。（好比说下发开关数据，控制蜂鸣器的开关）

设备日志

能够在设备中看到物联网设备与云平台之间的上行和下行数据。

🆗，以上的全部就是腾讯IOT平台的介绍，经过上面的操做，就能够建立一个设备，得到其name，key，id，而后对其进行开发。

树莓派Java开发

针对于树莓派开发，相信你们听过最多的都是Python开发，使用Python去控制树莓派的GPIO口，可是，由于腾讯提供的平台没有Python的SDK，所以，只能选择Java去控制树莓派的GPIO口。

Pi4j是一个专门用来控制树莓派GPIO口的设备。关于使用安装能够去看树莓派---JAVA操做GPIO（不过基本上比较新的树莓派系统都不须要安装了）。

由于咱们是在Windows平台开发而后在树莓派上面运行Java程序（打包成jar运行），所以须要在树莓派上面安装Java环境（不过通常来讲树莓派都自带了Java环境）。

建立项目

使用IDEA建立maven项目。

经过上述操做就建立一个Java maven项目。

配置maven文件

而后配置maven文件，也就是pom.xml，在其中导入依赖库，以及进行配置。

具体配置以下：

<?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，此处必须是main()方法对应类的完整路径  -->
                            <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>

    <!--    添加依赖库-->
    <dependencies>
        <!--        腾讯IOT库-->
        <dependency>
            <groupId>com.tencent.iot.explorer</groupId>
            <artifactId>explorer-device-java</artifactId>
            <version>1.0.0</version>
        </dependency>
        <!--        树莓派GPIO 库-->
        <dependency>
            <groupId>com.pi4j</groupId>
            <artifactId>pi4j-core</artifactId>
            <version>1.2</version>
        </dependency>


    </dependencies>

</project>

项目文件配置

在项目的目录下面添加data.json文件。

data.json须要存放一些数据。这个数据实际上就是自定义功能的json数据，从页面复制以后粘贴到data.json文件中便可。

代码编写

使用Java编写代码，具体的解释能够看代码中间的注释。不过要注意，须要根据本身的设备状况更改以下的信息。

同时，在这个地方须要根据本身的状况修改。（尽管在云平台中定义的是布尔型数据，可是实际上腾讯云发送过来的是int类型数据。）

在代码中要注意，必须先订阅（也就是执行subscribeTopic函数），才可以进行接收到平台发送过来的数据。

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平台URL
     */
    public static String mBrokerURL = "ssl://iotcloud-mqtt.gz.tencentdevices.com:8883";
    /**
     * 产品ID
     */
    public static String mProductID = "64ONICJ3N8";
    /**
     * 设备名称
     */
    public static String mDevName = "my_pi";
    /**
     * 设备密钥
     */
    public static String mDevPSK = "1ktYq8uojYiuJgX7iZxAoQ==";
    /**
     * 储存属性的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输出，使用GPIO_00 ,默认输出为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协议的回调函数，MyDownCallback表明的是IOT平台下发消息的回调
        mDataTemplateSample = new DataTemplateSample(mBrokerURL, mProductID, mDevName, mDevPSK,
                null, null, new CallBack(), mJsonFileName, new MyDownCallback());
        // 进行链接
        mDataTemplateSample.connect();
        // 进行订阅，只有订阅后，消息才能下发。
        mDataTemplateSample.subscribeTopic();
        mDataTemplateSample.propertyClearControl();
    }

    /**
     * MQTT的回调函数，能够不用管
     */
    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) {

        }

    }

    /**
     * 实现下行消息处理的回调接口
     */
    private static class MyDownCallback extends TXDataTemplateDownStreamCallBack {

        @Override
        public void onReplyCallBack(String msg) {

        }

        @Override
        public void onGetStatusReplyCallBack(JSONObject data) {


        }

        /**
         * 在微信小程序点击关闭按钮后，IOT平台会向树莓派发送命令消息，此命令消息会在这这里进行回调
         * beep是低电平触发！！！！！！！！！！！！
         *
         * @param msg 接收到的消息。
         * @return
         */
        @Override
        public JSONObject onControlCallBack(JSONObject msg) {

			// 得到开关的数据，beep_switch是开关的标识符。尽管咱们在云平台中定义的是布尔型数据，可是实际上腾讯云发送过来的是int类型数据。
            int power = msg.getInt("beep_switch");
            // 打开开关
            if (power == 1) {
                beep.low();
                System.out.println("打开");
            } else {
                // 关闭蜂鸣器
                beep.high();
                System.out.println("关闭");
            }
            // 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;
        }
    }

}

代码打包

由于咱们的代码是在windows上面编译的，所以须要将其编译成jar文件，这个也就是以前配置pom.xml文件的缘由。IDEA上面编译仍是挺简单的，以下图所示：

通过如上的操做咱们就将项目编译成了jar包，jar包在target目录下。

程序运行

将编译好的jar文件放到树莓派中，使用VNC或者XShell皆可。而后在jar包文件目录下使用以下命令：

java -jar 包名

这次项目生成的包名为IotForTecentBeep-1.0-SNAPSHOT.jar，所以命令以下所示：

当程序运行起来的时候，就能够在微信小程序或者在线调试工具中对蜂鸣器进行控制。

微信小程序控制

前面说了，能够是用微信小程序对开发的物联网设备进行开发调试，而后在以下的页面获得设备的二维码。

而后打开”腾讯连连“小程序，对二维码进行扫描，便可将设备加入。

点击中间的按钮就能够实现对蜂鸣器的控制了！！！

总结

相比较于上一篇腾讯IOT安卓开发初探，这一次实现消息的下发接收控制。不过有一说一，官方文档是真的坑，连一个比较详细的说明文档都没有，还得本身一个一个Debug，查看为何消息发送失败，查看为何没有接收到下发的消息……

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

参考

1. 腾讯IOT安卓开发初探

2. 物联网开发平台使用文档：物联网开发平台 - 文档中心 - 腾讯云 (tencent.com)

3. Github：iot-device-java

4. 树莓派4的GPIO接口介绍 – 八色木 (basemu.com)

5. 树莓派---JAVA操做GPIO