阿里雲物聯網平台體驗(樹莓派+Python篇)
雖然對阿里雲物聯網平台比較熟悉了，從一開始就有幸參與了飛鳳平台（Link Develop 一站式開發平台的前身）的一些偏硬件接入的工作。但是同時也見證了阿里雲物聯網團隊從幾十人到數百人的迅速擴張，其物聯網平台所承載的內容也急速膨脹，物聯網開發套件基礎版、飛鳳、Link Develop一站式開發平台、物聯網開發平台高級版、飛燕、飛象、城市大腦、農業大腦和工業互聯平台不一而足……，很難有精力真正熟悉和了解阿里雲的每一款物聯網產品。
這次有幸成為物聯網平台的阿里雲MVP體驗官，可以從另外一個角度來體驗阿里雲物聯網平台了。最早我們都是基於MCU單片+.NET MF平台，直接采用MQTT協議實現相關的代碼對接阿里雲平台，雖然也可以基於組態配置很靈活地接入物聯網平台，但是對一些WEB、AI和雲端開發的人來說還是有些陌生。正是因為這些需求，JS，Java，Python這些高級語言已經走入了硬件開發，可以直接在MCU芯片上運行，大大提速了物聯網雲和端的連接工作。
本篇文章就是采用高級語言Python基於樹莓派進行物聯網雲端對接的（后續篇幅會介紹nodejs的雲端對接）。
下面是阿里雲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
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：安裝阿里雲平台的Python SDK
執行如下指令：$ pip install aliyun-python-sdk-iot-client
第三步：代碼編寫
在阿里雲平台的說明文檔：https://www.yuque.com/cloud-dev/iot-tech/rz6fpl 中已經提供了一個示例代碼，不過功能相對簡單，就是把兩個隨機數送到雲端。
我們設計一個相對復雜的場景，我們首先要實現雙向通信，不僅僅把傳感器數據送到雲端，我們還要讓雲端下發一個指令，控制相關的設備。
上傳數據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，通過雲端下達的指令，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，屬於單總線通信，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)
關閉燈：
GPIO.output(led_pin, GPIO.LOW)
DHT11相對比較復雜，我2010年曾經寫過一篇博文，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）。
由於代碼比較多，所以我們封裝為一個函數，並且可以同時返回兩個值，一個是溫度T，一個是濕度H。
網上大部分Python的實例都是讀一次溫濕度的，如果要連續讀，必須間隔3秒左右，否則很容易失敗。由於linux不是實時系統，我們發現即使間隔3秒，無法正確獲取溫濕度值的現象也時有發生，並且有時候居然也有通過校驗的錯誤值出現。
DHT11的數據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 < 40:
k = 0
while GPIO.input(dht_pin) == GPIO.LOW:
continue
while GPIO.input(dht_pin) == GPIO.HIGH:
k += 1
if k > 100:
break
if k < 8:
data.append(0)
else:
data.append(1)
j += 1
humidity_bit = data[0:8]
humidity_point_bit = data[8:16]
temperature_bit = data[16:24]
temperature_point_bit = data[24:32]
check_bit = data[32:40]
humidity = 0
humidity_point = 0
temperature = 0
temperature_point = 0
check = 0
for i in range(8):
humidity += humidity_bit[i] * 2 ** (7-i)
humidity_point += humidity_point_bit[i] * 2 ** (7-i)
temperature += temperature_bit[i] * 2 ** (7-i)
temperature_point += temperature_point_bit[i] * 2 ** (7-i)
check += check_bit[i] * 2 ** (7-i)
tmp = humidity + humidity_point + temperature + temperature_point
if check == tmp:
return temperature,humidity
else:
print "wrong"
return 0,0
這些准備工作做好后，我們要在雲端定義相關產品和設備了。和阿里雲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，我們創建設備，並且獲取設備的三元組。由於官方提供的示例僅僅是模擬數據，並且是單向上傳，我們需要改造一下。
在main函數里，增加這句代碼：
client.on_message = on_message
表示我們可以獲取雲端推送的信息。
我們雲端推送的信息內容如下：
{"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函數我們要增加一些內容：
setjson = json.loads(msg.payload)
led = setjson['params']['LED']
GPIO.output(led_pin,(GPIO.HIGH if led==1 else GPIO.LOW ))
根據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：
這個時候我們查看雲端設備的狀態，會發現數據已經正常上傳到雲端了。
我們在雲端產品的在線調試面板進行數據下發測試
我們發送0或1，會發現LED滅或亮了。
以上，我們會發現通過我們所熟悉的Python語言，就可以輕松編寫物聯網代碼了。
本文相關的代碼文件：alios_ht_all.py