阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺體驗(樹莓派+Python篇)

雖然對阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺比較熟悉了，從一開始就有幸參與了飛鳳平臺（Link Develop?一站式開發(fā)平臺的前身）的一些偏硬件接入的工作。但是同時也見證了阿里云物聯(lián)網(wǎng)團隊從幾十人到數(shù)百人的迅速擴張，其物聯(lián)網(wǎng)平臺所承載的內(nèi)容也急速膨脹，物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)套件基礎版、飛鳳、Link Develop一站式開發(fā)平臺、物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺高級版、飛燕、飛象、城市大腦、農(nóng)業(yè)大腦和工業(yè)互聯(lián)平臺不一而足……，很難有精力真正熟悉和了解阿里云的每一款物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。

這次有幸成為物聯(lián)網(wǎng)平臺的阿里云MVP體驗官，可以從另外一個角度來體驗阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺了。最早我們都是基于MCU單片+.NET MF平臺，直接采用MQTT協(xié)議實現(xiàn)相關的代碼對接阿里云平臺，雖然也可以基于組態(tài)配置很靈活地接入物聯(lián)網(wǎng)平臺，但是對一些WEB、AI和云端開發(fā)的人來說還是有些陌生。正是因為這些需求，JS，Java，Python這些高級語言已經(jīng)走入了硬件開發(fā)，可以直接在MCU芯片上運行，大大提速了物聯(lián)網(wǎng)云和端的連接工作。

本篇文章就是采用高級語言Python基于樹莓派進行物聯(lián)網(wǎng)云端對接的（后續(xù)篇幅會介紹nodejs的云端對接）。

下面是阿里云團隊快遞過來的相關測試硬件：

1、?樹莓派3B+??自帶wifi和藍牙

2、?DHT11溫濕度模塊

3、?LED燈模塊

第一步：我們需要為樹莓派安裝操作系統(tǒng)

我們安裝的是Raspbian固件，可以按如下鏈接介紹的步驟進行安裝：https://www.yuque.com/cloud-dev/iot-tech/ig269q

第二步：安裝阿里云平臺的Python SDK

執(zhí)行如下指令：$ pip install aliyun-python-sdk-iot-client

第三步：代碼編寫

在阿里云平臺的說明文檔：https://www.yuque.com/cloud-dev/iot-tech/rz6fpl?中已經(jīng)提供了一個示例代碼，不過功能相對簡單，就是把兩個隨機數(shù)送到云端。

我們設計一個相對復雜的場景，我們首先要實現(xiàn)雙向通信，不僅僅把傳感器數(shù)據(jù)送到云端，我們還要讓云端下發(fā)一個指令，控制相關的設備。

上傳數(shù)據(jù)我們選擇一個真實的傳感器?DHT11，可以獲取溫度和濕度值。另外還有一個LED燈模塊，通過云端下達的指令，控制燈亮和燈滅。

樹莓派的管腳定義圖如下:

DHT11模塊共3根線，屬于單總線通信，電源線我們接入5V-4pin，地線我們接入GND-6pin，通信pin我們接入GPIO16-36pin。LED模塊也是3根線，我們電源線接入3V3-1pin，地線接入GND-9pin，控制線接入GPIO4-7pin。

LED的控制相對容易，就是控制管腳的高低電平即可。

led_pin = 4???????????????????????//GPIO為4

GPIO.setmode(GPIO.BCM)????????????//BCM的GPIO定義

GPIO.setup(led_pin, GPIO.OUT)?????//設置為輸出模式

?

點亮燈：

GPIO.output(led_pin,?GPIO.HIGH)

GPIO.output(led_pin,?GPIO.LOW)

DHT11相對比較復雜，我2010年曾經(jīng)寫過一篇博文，想了解比較深入的可以參考一下（相關鏈接：https://blog.csdn.net/yfiot/article/details/5996524）。

?

由于代碼比較多，所以我們封裝為一個函數(shù)，并且可以同時返回兩個值，一個是溫度T，一個是濕度H。

網(wǎng)上大部分Python的實例都是讀一次溫濕度的，如果要連續(xù)讀，必須間隔3秒左右，否則很容易失敗。由于linux不是實時系統(tǒng)，我們發(fā)現(xiàn)即使間隔3秒，無法正確獲取溫濕度值的現(xiàn)象也時有發(fā)生，并且有時候居然也有通過校驗的錯誤值出現(xiàn)。

DHT11的數(shù)據(jù)Pin接入的是?GPIO16，所以我們定義pin的代碼如下：

dht_pin =16

封裝函數(shù)的代碼如下：

def?GetDTH():??
????????data?=?[]
????????j?=?0?
????????GPIO.setup(dht_pin,?GPIO.OUT)
????????GPIO.output(dht_pin,?GPIO.LOW)
????????time.sleep(0.02)
????????GPIO.output(dht_pin,?GPIO.HIGH)
????????GPIO.setup(dht_pin,?GPIO.IN)
?????????
????????while?GPIO.input(dht_pin)?==?GPIO.LOW:
??????????continue
????????while?GPIO.input(dht_pin)?==?GPIO.HIGH:
??????????continue
?????????
????????while?j??100:
??????????????break
??????????if?k?


這些準備工作做好后，我們要在云端定義相關產(chǎn)品和設備了。和阿里云官方示例不一樣的是，我們額外增加了一個屬性LED，具備讀寫能力，枚舉型變量，0-表示關燈，1-表示開燈
這個定義好后，我們創(chuàng)建設備，并且獲取設備的三元組。由于官方提供的示例僅僅是模擬數(shù)據(jù)，并且是單向上傳，我們需要改造一下。
?
在main函數(shù)里，增加這句代碼：

client.on_message?=?on_message

表示我們可以獲取云端推送的信息。
?
我們云端推送的信息內(nèi)容如下：

{"method":"thing.service.property.set","id":"169885527","params":{"LED":1},"version":"1.0.0"}

我們需要獲取LED的值，所以on_message函數(shù)我們要增加一些內(nèi)容：
????
setjson?=?json.loads(msg.payload)
????led?=?setjson['params']['LED']GPIO.output(led_pin,(GPIO.HIGH?if?led==1?else?GPIO.LOW?))

根據(jù)led的值，我們開燈或者關燈。
?
相關代碼修改好后，我們就可以上傳到樹莓派設備，開始運行了，如下圖所示：
這個時候我們查看云端設備的狀態(tài)，會發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)已經(jīng)正常上傳到云端了。
我們在云端產(chǎn)品的在線調(diào)試面板進行數(shù)據(jù)下發(fā)測試
我們發(fā)送0或1，會發(fā)現(xiàn)LED滅或亮了。
以上，我們會發(fā)現(xiàn)通過我們所熟悉的Python語言，就可以輕松編寫物聯(lián)網(wǎng)代碼了。