目录
- 腾讯IOT之树莓派物联网设备
- 架构图
- 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
- 创建项目
- 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,通过微信小程序可以控制树莓派,实现蜂鸣器的开关。
微信小程序界面如下所示,点击这个开关,就可以控制蜂鸣器。
项目地址:https://github.com/xiaohuiduan/IotForTecentBeep
架构图
一图胜千言:
硬件配置
- 树莓派
- 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。不同的树莓派的GPIO接口可能不同,可以根据自己的需要按情况考虑。
实物图如下所示,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平台的连接和树莓派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,不过个人觉得其文档对于Java SDK的描述不够详细,建议去看其 Demo 源码才能明白其工作流程。
腾讯云IOT开发平台的项目结构如下所示:分为两层——项目
和 产品
。在使用其平台的时候,既需要创建project,也需要创建product。
我们可以将项目理解为智能家居整个系统,因此在项目中有很多产品,比如说智能空调,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,但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,创建好项目后,进入项目,然后创建产品。
新建产品
创建产品的选项如下:
- 设备:因为我们是准备将树莓派作为一台设备来使用的,因此,应该选择”设备“,当然,如果是准备将它作为网关,则看着选就行了。
- 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:使用数据模板即可。
添加自定义功能
物联网设备,之所以叫物联网,是因为大家想把传感器获得的数据放在云端,或者通过云端去控制物联网设备。那么放什么数据,控制什么功能,则需要我们去定义。这里选择控制树莓派上面的蜂鸣器,因此只需要定义蜂鸣器即可。
在腾讯IOT中,可以使用新建功能
定义这些功能。选择属性,数据类型选择布尔型(因为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。
关于功能类型的不同,可以参考下面的表格。(不过在个人看来,在他的官方 Demo 中,无论是物联设备的数据(比如说温度湿度),还是物联网的控制(比如说灯的开关),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,但是还是定义为属性。至于事件和行为有什么作用,我也不清楚……)
以下来自官方文档
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很差,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,开锁动作需要知道是哪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
因为这里使用的是Java SDK进行开发,没有使用模组也没有基于OS开发,因此直接点击下一步。
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平台相比较于其他平台,有一个很大的特点就是可以很好的支持小程序。也就是说,在开发的阶段,就可以使用小程序去验证设备的功能。并且这个微信小程序不需要自己写样式代码,只需要进行简单的配置,就可以直接从小程序上面看到物联网设备的数据。
因为这里我们使用的数据很简单,只有开关,所以随便配置一下面板即可。
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即可,效果图如右图所示。
保存退出之后,就进入到新建设备功能页面。
新建设备
新建设备`的意义:创建一个设备代表启动了一个账号(这个设备会提供一个密钥),我们的设备使用这个密钥,就可以让我们的设备连接腾讯云IOT平台进行数据交互。
从现实意义来说,就是我手中有一个树莓派,我需要让它连接腾讯云IOT平台,就需要账号密码,所以就需要创建一个设备。
新建设备的步骤如下所示:
使用设备
点击 my_pi ,进入设备管理。
设备管理界面如下所示:
-
设备信息:这里面是设备的一些基本属性,其中通过设备
名称
,设备密钥
,和产品ID
就可以唯一定位一个设备
,然后对其进行操作。 -
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:通过在线调试,可以模拟设备的行为,或者对设备下发控制命令。
在线调试
可以使用在线的调试功能对物联网设备进行功能下发。(比如说下发开关数据,控制蜂鸣器的开关)
设备日志
可以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。
,以上的所有就是腾讯IOT平台的介绍,通过上面的操作,就可以创建一个设备,获得其name,key,id,然后对其进行开发。
树莓派Java开发
针对于树莓派开发,相信大家听过最多的都是Python开发,使用Python去控制树莓派的GPIO口,但是,因为腾讯提供的平台没有Python的SDK,因此,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。关于使用安装可以去看树莓派—JAVA操作GPIO(不过基本上比较新的树莓派系统都不需要安装了)。
因为我们是在Windows平台开发然后在树莓派上面运行Java程序(打包成jar运行),因此需要在树莓派上面安装Java环境(不过一般来说树莓派都自带了Java环境)。
创建项目
使用IDEA创建maven项目。
通过上述操作就创建一个Java maven项目。
配置maven文件
然后配置maven文件,也就是pom.xml
,在其中导入依赖库,以及进行配置。
具体配置如下:
<?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需要存放一些数据。这个数据实际上就是自定义功能的json数据,从页面复制之后粘贴到data.json文件中即可。
代码编写
使用Java编写代码,具体的解释可以看代码中间的注释。不过要注意,需要根据自己的设备情况更改如下的信息。
同时,在这个地方需要根据自己的情况修改。(尽管在云平台中定义的是布尔型数据,但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),才能够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;
/**
* 获得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 代表的是MQTT协议的回调函数,MyDownCallback代表的是IOT平台下发消息的回调
mDataTemplateSample = new DataTemplateSample(mBrokerURL, mProductID, mDevName, mDevPSK,
null, null, new CallBack(), mJsonFileName, new MyDownCallback());
// 进行连接
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,可以不用管
*/
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) {
// 获得开关的数据,beep_switch是开关的标识符。尽管我们在云平台中定义的是布尔型数据,但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
因为我们的代码是在windows上面编译的,因此需要将其编译成jar文件,这个也就是之前配置pom.xml
文件的原因。IDEA上面编译还是挺简单的,如下图所示:
经过如上的操作我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。然后在jar包文件目录下使用如下命令:
java -jar 包名
此次项目生成的包名为IotForTecentBeep-1.0-SNAPSHOT.jar
,因此命令如下所示:
当程序运行起来的时候,就可以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,可以是用微信小程序对开发的物联网设备进行开发调试,然后在如下的页面得到设备的二维码。
然后打开”腾讯连连“小程序,对二维码进行扫描,即可将设备加入。
点击中间的按钮就可以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,还得自己一个一个Debug,查看为什么消息发送失败,查看为什么没有接收到下发的消息……
GitHub:https://github.com/xiaohuiduan/IotForTecentBeep
参考
-
腾讯IOT安卓开发初探
-
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)
-
Github:iot-device-java
-
树莓派4的GPIO接口介绍 – 八色木 (basemu.com)
-
树莓派—JAVA操作GPIO