用于PIC IoT和AVR IoT的AWS應(yīng)用程序

本項(xiàng)目中的數(shù)據(jù)流圖解

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在你開始之前

• 查看 IoT 板附帶的沙盒演示，方法是將其連接到您的計(jì)算機(jī)，打開CURIOSITY驅(qū)動(dòng)器，然后單擊CLICK-ME.HTM文件。
• 下載并安裝最新版本的MPLAB X IDE。
• 下載并安裝最新版本的XC8 (AVR-IoT) 和/或XC16 (PIC-IoT) 編譯器。

如果您不熟悉 MPLAB X 集成開發(fā)人員環(huán)境 (IDE)，可以查看以下指南：MPLAB? X IDE 和 Microchip 工具入門

第 1 步：配置您的 IoT 板

如果您尚未從沙盒遷移到私有 AWS 賬戶，則需要使用 Microchip 的 IoT 配置工具來完成。如果您不確定，您可能還沒有 - 請(qǐng)查看本教程以設(shè)置您的板到云連接。

在上述教程中，物聯(lián)網(wǎng)板是使用物聯(lián)網(wǎng)供應(yīng)工具供應(yīng)的。這會(huì)生成一個(gè) AWS IoT Core 策略，用于確定董事會(huì)在與 AWS 資源交互時(shí)擁有哪些權(quán)限。默認(rèn)情況下，此策略配置為僅授予 IoT 板發(fā)布和訂閱包含板的事物名稱的 MQTT 主題的權(quán)利。

在這個(gè)項(xiàng)目中，我們將通過主題發(fā)送和接收 MQTT 消息buttonPresses。因此，我們必須擴(kuò)展權(quán)限以包括此主題：

• 在 AWS 中打開IoT Core模塊，然后在左側(cè)菜單中選擇Secure -> Policies 。
• 打開zt_policy并向下滾動(dòng)到Policy 文檔部分。
• 單擊編輯策略文檔并執(zhí)行如下所述的更改：
• 更新iot:Publish和iot:Receive權(quán)限以包含buttonPresses主題，如下所示。請(qǐng)注意，############以下代碼中是您唯一的 AWS 資源標(biāo)識(shí)符的占位符。請(qǐng)記住將其替換為原始保單文檔中的標(biāo)識(shí)符。

{
  "Effect": "Allow",
  "Action": [
    "iot:Publish",
    "iot:Receive"
  ],
  "Resource": [
    "arn:aws:iot:us-east-2:############:topic/${iot:Connection.Thing.ThingName}/*",
    "arn:aws:iot:us-east-2:############:topic/$aws/things/${iot:Connection.Thing.ThingName}/shadow/*",
    "arn:aws:iot:us-east-2:############:topic/buttonPresses"
  ]
},

• 更新iot:Publish和iot:Receive權(quán)限以包含buttonPresses主題，如下所示。請(qǐng)注意，############以下代碼中是您唯一的 AWS 資源標(biāo)識(shí)符的占位符。請(qǐng)記住將其替換為原始保單文檔中的標(biāo)識(shí)符。

{
  "Effect": "Allow",
  "Action": [
    "iot:Subscribe"
  ],
  "Resource": [
    "arn:aws:iot:us-east-2:############:topicfilter/${iot:Connection.Thing.ThingName}/*",
    "arn:aws:iot:us-east-2:############:topicfilter/$aws/things/${iot:Connection.Thing.ThingName}/shadow/*",
    "arn:aws:iot:us-east-2:############:topicfilter/buttonPresses"
  ]
},

• 單擊另存為新版本。

權(quán)限現(xiàn)已更新，板應(yīng)該能夠通過buttonPressesMQTT 主題發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

第 2 步：下載預(yù)裝固件的副本

我們的應(yīng)用程序的起點(diǎn)是與您設(shè)備的微控制器系列兼容的未修改固件副本：

• PIC-IoT開發(fā)板的 GitHub 存儲(chǔ)庫
• AVR-IoT開發(fā)板的 GitHub 存儲(chǔ)庫

下載正確的存儲(chǔ)庫并在 MPLAB X 中打開PICIoT.X和/或AVRIoT.X項(xiàng)目。

我們將在接下來的幾個(gè)步驟中對(duì)固件進(jìn)行一些修改。如果遇到困難，可以在 GitHub 上查看這些完全修改后的固件版本：

• PIC-IoT開發(fā)板的修改固件
• AVR-IoT開發(fā)板的修改固件

第 3 步：向云端發(fā)送消息

我們希望在按下按鈕時(shí)向 AWS 發(fā)送一條消息，我們將使用中斷來檢測。SW0

AVR-IoT 板的程序的第一部分與 PIC-IoT 板的程序有些不同。請(qǐng)按照以下適用于您設(shè)備的微控制器系列的程序進(jìn)行操作：

AVR-IoT 板卡流程

在 MPLAB X 項(xiàng)目中，打開（Source Files -> MCC Generated Files）并在函數(shù)調(diào)用application_manager.c之后添加以下代碼：SYSTEM_Initialize()application_init

SW0_EnableInterruptForFallingEdge();
PORTF_SW0_SetInterruptHandler(sendButtonPressToCloud);

第一行為AVR-IoT 板上的按鈕啟用下降沿中斷檢測，然后在第二行上分配此中斷的函數(shù)處理程序。SW0

PIC-IoT板的程序

在pin_manager.c中，執(zhí)行以下編輯：

• 在函數(shù)中，為按鈕（連接到 RA7）PIN_MANAGER_initialize啟用中斷并通過包括以下兩行來清除其中斷標(biāo)志：SW0

IOCNAbits.IOCNA7 = 1;     //Pin : RA7
IOCFAbits.IOCFA7 = 0;     //Pin : RA7

• 在變量下面添加另一個(gè)變量INT_InterruptHandler來存儲(chǔ)SW0硬件按鈕的中斷處理程序：

void (*SW0_InterruptHandler)(void) = NULL;

• 添加一個(gè)設(shè)置我們剛剛創(chuàng)建的變量的函數(shù)（將它放在INT_SetInterruptHandler函數(shù)之后）：

void SW0_SetInterruptHandler(void (* InterruptHandler)(void))
{
    IEC1bits.IOCIE = 0; //Disable IOCI interrupt
    SW0_InterruptHandler = InterruptHandler;
    IEC1bits.IOCIE = 1; //Enable IOCI interrupt
}

修改_IOCInterrupt中斷服務(wù)程序以處理SW0按鈕按下（中斷服務(wù)程序位于 155 行附近pin_manager.c）。下面提供了完全修改的中斷服務(wù)程序。要么全部復(fù)制并替換_IOCInterrupt，要么將第二個(gè)嵌套if語句添加到您的項(xiàng)目中。

void __attribute__ (( interrupt, no_auto_psv )) _IOCInterrupt ( void )
{
    if(IFS1bits.IOCIF == 1)
    {
        // Clear the flag
        IFS1bits.IOCIF = 0;
        if(IOCFAbits.IOCFA12 == 1)
        {
            IOCFAbits.IOCFA12 = 0;  //Clear flag for Pin - RA12
            if(INT_InterruptHandler)
            {
                INT_InterruptHandler();
            }
        }

        // Handle SW0 button presses
        if(IOCFAbits.IOCFA7 == 1)
        {
            IOCFAbits.IOCFA7 = 0;  //Clear flag for Pin - RA7
            if(SW0_InterruptHandler)
            {
                SW0_InterruptHandler();
            }
        }
    }
}

在pin_manager.h中，添加SW0_SetInterruptHandler我們剛剛添加的函數(shù)的聲明，使其在其他文件中可用，例如在INT_SetInterruptHandler函數(shù)聲明之后：

void SW0_SetInterruptHandler(void (* InterruptHandler)(void));

在中，在函數(shù)調(diào)用之后application_manager.c設(shè)置中斷處理程序：SW0SYSTEM_Initialize()application_init

// Set interrupt handler for button presses
SW0_SetInterruptHandler(sendButtonPressToCloud);

AVR-IoT 和 PIC-IoT 板的程序

上述過程確保只要按下 PIC-IoT 或 AVR-IoT 板上的按鈕，sendButtonPressToCloud就會(huì)調(diào)用該函數(shù)。SW0

IoT 板使用 MQTT 協(xié)議與 AWS 通信，該協(xié)議使用發(fā)布-訂閱模型。消息不直接在設(shè)備之間發(fā)送，而是發(fā)布到特定主題。設(shè)備可以訂閱各種主題，AWS 會(huì)跟蹤消息的分發(fā)方式。

讓我們聲明一個(gè)變量來跟蹤我們將使用的 MQTT 主題。將以下聲明添加到application_manager.c（例如，在mqttSubscribeTopic變量聲明下方）：

char tutorialMqttTopic[SUBSCRIBE_TOPIC_SIZE];

通過添加以下代碼來實(shí)現(xiàn)上述函數(shù)處理程序application_manager.c：

static void sendButtonPressToCloud(){
    // Ensure that we have a valid cloud connection
    if (shared_networking_params.haveAPConnection)
    {
        static char tutorialPayload[PAYLOAD_SIZE];
        int tutorialLen = 0;

        // Set MQTT topic
        memset((void*)tutorialMqttTopic, 0, sizeof(tutorialMqttTopic));
        sprintf(tutorialMqttTopic, "buttonPresses");

        // Construct payload
        tutorialLen = sprintf(tutorialPayload,"{"thing_name":"%s"}", cid);

        // Publish data to cloud
        CLOUD_publishData((uint8_t*)tutorialMqttTopic ,(uint8_t*)tutorialPayload, tutorialLen);
    }
}

該函數(shù)與sendToCloud我們之前提到的函數(shù)非常相似，會(huì)將 MQTT 消息發(fā)布到buttonPresses主題。消息的內(nèi)容將是一個(gè) JSON 對(duì)象，其中包含發(fā)送消息的事物/設(shè)備的名稱。

編譯修改的項(xiàng)目并使用 MPLAB X 將其編程到器件上。這通過單擊 MPLAB X 工具欄上的Make and Program Device Main Project按鈕來完成。

驗(yàn)證消息是否已成功發(fā)送到 AWS

當(dāng)設(shè)備編程成功后，讓我們確保我們?cè)?AWS 中接收到消息：

• 登錄 AWS 管理控制臺(tái)并選擇 IoT Core 服務(wù)。
• 在左側(cè)菜單中選擇測試
• 在訂閱主題字段中，輸入buttonPresses。
• 單擊訂閱主題按鈕。
• 按下SW0板上的按鍵，觀察按鍵按下在云端注冊(cè)成功。

第 4 步：接收來自云端的消息

現(xiàn)在我們已經(jīng)成功地修改了我們的項(xiàng)目以向自定義主題發(fā)送消息，我們還必須找到訂閱該主題的方法：

• 更改NUM_TOPICS_SUBSCRIBEin mqtt_config.h(Header Files -> MCC Generated Files -> config) 的定義，以允許最多同時(shí)訂閱兩個(gè) MQTT 主題：

#define NUM_TOPICS_SUBSCRIBE 2

• 編輯subscribeToCloud函數(shù)以包含對(duì)該主題application_manager.c的訂閱。buttonPresses下面提供了完全修改后的功能。復(fù)制并替換整個(gè)subscribeToCloud函數(shù)，或者在 MPLAB X 項(xiàng)目中添加以下代碼的最后兩行。

static void subscribeToCloud(void)
{
   sprintf(mqttSubscribeTopic, "$aws/things/%s/shadow/update/delta", cid);
   CLOUD_registerSubscription((uint8_t*)mqttSubscribeTopic,receivedFromCloud);
   sprintf(tutorialMqttTopic, "buttonPresses");
   CLOUD_registerSubscription((uint8_t*)tutorialMqttTopic,receiveButtonPressFromCloud);
}

該CLOUD_registerSubscription函數(shù)的第二個(gè)參數(shù)是一個(gè)處理程序，它指示接收到指定主題的消息時(shí)將運(yùn)行哪個(gè)函數(shù)。因此，我們需要實(shí)現(xiàn)該receiveButtonPressFromCloud函數(shù)來處理任何接收到的消息。

• 將以下函數(shù)定義添加到application_manager.c（函數(shù)上方的某個(gè)subscribeToCloud位置）以使設(shè)備的 LED 在收到消息時(shí)閃爍兩次：

static void receiveButtonPressFromCloud(uint8_t *topic, uint8_t *payload){
    LED_test();
    LED_test();
}

• 編譯項(xiàng)目并在 MPLAB X 中對(duì)器件進(jìn)行編程。如果您有多個(gè)可用的 AVR-IoT 或 PIC-IoT 器件，您可以嘗試使用同一個(gè)項(xiàng)目對(duì)所有器件進(jìn)行編程。

如果您同時(shí)使用 AVR-IoT和PIC-IoT 設(shè)備：要同時(shí)使用來自兩個(gè)不同設(shè)備系列的設(shè)備，有必要分別為 GitHub 上的 AVR-IoT 和 PIC-IoT 存儲(chǔ)庫完成本教程，并使用兼容的固件。

您的設(shè)備現(xiàn)在應(yīng)該已正確配置。如果SW0按下任何已配置 IoT 套件上的按鈕，所有已配置 IoT 套件上的 LED 應(yīng)閃爍兩次。

下一步去哪里？

有關(guān)如何將 IoT 板與 AWS 結(jié)合使用的更多教程，請(qǐng)查看GitHub 上的適用于 AWS 的 Microchip IoT 開發(fā)人員指南。