使用RIOT/Google IoT/MQTT的環(huán)境站

描述

你好，為了更好地理解這篇文章，我建議你閱讀上一篇關(guān)于第一部分的鏈接：使用谷歌云物聯(lián)網(wǎng)和MQTT的環(huán)境站

這一次，在上一篇文章中開發(fā)的基于云的組件之上構(gòu)建，我不得不將虛擬環(huán)境站替換為使用RIOT-OS和MQTT-SN協(xié)議構(gòu)建的新環(huán)境站。

結(jié)構(gòu)概述

這里的組件：

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• 2（或更多）由RIOT-OS實(shí)現(xiàn)的設(shè)備，它們能夠使用本機(jī)模擬器生成隨機(jī)值或真實(shí)硬件；
• 一個(gè)MQTT-SN代理（本例中為mosquitto.rsmb ），用于將所有消息從設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)關(guān)；
• 一個(gè)簡單的網(wǎng)關(guān)（或透明橋），由Python 實(shí)現(xiàn)，用于從RIOT-OS設(shè)備收集數(shù)據(jù)并將其發(fā)送到谷歌云平臺(tái)；
• 谷歌云平臺(tái)，提供Cloud IoT 核心和Pub/Sub API，用于管理連接、設(shè)備以及與 Web 應(yīng)用程序交換的消息；
• 使用nodejs + express和一些其他相關(guān)框架構(gòu)建的 web 應(yīng)用程序；
• 用于存儲(chǔ)的Mongodb NoSQL 數(shù)據(jù)庫程序；

注意：我的github上提供的代碼適用于我的個(gè)人 google 帳戶上的憑據(jù)。我沒有上傳密鑰，如果你想運(yùn)行它，你需要自己設(shè)置。

RIOT-OS 簡介

RIOT 是一種小型實(shí)時(shí)多線程操作系統(tǒng)，適用于網(wǎng)絡(luò)化、內(nèi)存受限的系統(tǒng)，專注于低功耗無線物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 設(shè)備。它是開源軟件，根據(jù) GNU 寬通用公共許可證 ( LGPL ) 發(fā)布。

它基于以下設(shè)計(jì)原則：能效、實(shí)時(shí)能力、內(nèi)存占用小、模塊化和統(tǒng)一的 API 訪問，獨(dú)立于底層硬件。

它支持多個(gè)驅(qū)動(dòng)程序，允許用戶開箱即用。此外，依賴于硬件的代碼被減少到最低限度，并從內(nèi)核本身中抽象出來。

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這些特性，以及在多個(gè)平臺(tái)上運(yùn)行的可能性，包括嵌入式設(shè)備以及普通 PC（帶有“本機(jī)板”），使 RIOT-OS 成為構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的絕佳選擇。

為什么選擇 MQTT-SN？

MQTT-SN 被設(shè)計(jì)為盡可能接近 MQTT，但它適應(yīng)無線通信環(huán)境的特殊性，如低帶寬、高鏈路故障、短消息長度等。它還針對(duì)低帶寬的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了優(yōu)化。 - 成本低、處理和存儲(chǔ)資源有限的電池供電設(shè)備。

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但是，MQTT-SN 不是 MQTT，因此它需要一個(gè)透明網(wǎng)關(guān)，它是一個(gè)守護(hù)進(jìn)程或小型服務(wù)器，它通過多個(gè)傳輸接收傳入的 MQTT-SN 數(shù)據(jù)并將它們轉(zhuǎn)換為適合連接到 MQTT 服務(wù)器的 MQTT。

網(wǎng)關(guān)設(shè)置

假設(shè)您已經(jīng)完成了上一篇文章“云平臺(tái)設(shè)置”部分的說明，還需要以下步驟才能使這部分工作：

• 網(wǎng)關(guān)被谷歌云平臺(tái)識(shí)別為簡單設(shè)備，那么您需要將其添加到之前創(chuàng)建的設(shè)備集中。這里刷新一下如何做到這一點(diǎn)：https ://cloud.google.com/iot/docs/how-tos/devices?authuser=1 ；
• 將 root.pem 證書的副本（之前生成的）放在devices_RIOT/gateway文件夾中；

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• 打開gateway.py文件并更改頂部的設(shè)置部分，以將其與您的配置文件連接：

# SETUP
project_id = 'your_project_ID'
registry_id = 'your_register_ID'
cloud_region = 'your_region'
device_id = 'your_device_ID'
sub_topic = 'your_topic'

• 然后運(yùn)行：

$ python gateway_RIOT.py

原生板

在本節(jié)中，我將展示如何設(shè)置項(xiàng)目以使其在本機(jī)板模擬器上運(yùn)行，這樣您就可以在筆記本電腦上簡單地試用它而無需外部板。

• 由于代碼基于emcute_mqttsn示例，因此部分設(shè)置也非常相似。因此，要運(yùn)行 mosquitto RSMB （真正的小型消息代理），只需按照以下鏈接中“設(shè)置代理”部分的說明進(jìn)行操作：https ://github.com/RIOT-OS/RIOT/tree/master/示例/emcute_mqttsn
• 由于我們使用的是原生板，我們還需要在devices_RIOT文件夾中設(shè)置運(yùn)行這兩個(gè)命令的虛擬網(wǎng)絡(luò)接口：

$ sudo ./RIOT/dist/tools/tapsetup/tapsetup

$ sudo ip a a fec0:affe::1/64 dev tapbr0

• 選擇一個(gè)設(shè)備文件夾并通過以下方式運(yùn)行它：

$ BOARD=native make all term PORT=tap0

• 此時(shí)，我們應(yīng)該有這種情況，左邊是設(shè)備，右上角是蚊子代理，右下角是網(wǎng)關(guān)

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• 要完成設(shè)置，請(qǐng)?jiān)谠O(shè)備終端上（已經(jīng)工作！），運(yùn)行以下兩個(gè)命令：

> ifconfig 5 add fec0:affe::99

> con fec0:affe::1 1885

• 現(xiàn)在，設(shè)備已連接到代理并準(zhǔn)備好使用 pub/sub 范例的所有功能。要查看所有功能運(yùn)行命令help，否則，直接開始自主發(fā)送，只需運(yùn)行：

> start ...

• 這是最后的情況

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正如我們所見，RIOT 設(shè)備通過 MQTT-SN 代理將遙測數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)最終將它們發(fā)送到谷歌云平臺(tái)。

結(jié)論

總之，該應(yīng)用程序現(xiàn)在能夠從之前實(shí)現(xiàn)的虛擬設(shè)備和新的 RIOT-OS 實(shí)現(xiàn)中檢索數(shù)據(jù)。

其他一些有用的設(shè)置鏈接是：

• https://riot-os.org/
• https://github.com/RIOT-OS/RIOT

對(duì)于下一個(gè)任務(wù)：

• https://www.hackster.io/ivagnesmanuel/testing-riot-os-devices-on-iot-lab-using-lorawan-and-ttn-fb8115