适用于ESP32的AWS IoT Arduino库

描述

https://github.com/aws-samples/arduino-aws-greengrass-iot

该库使用 AWS C-SDK 来实现 Arduino 类AWSGreenGrassIoT ，以便轻松地将传感器/执行器安全地连接到 AWS IoT Core，直接或通过使用 X509 证书的 AWS Greengrass 设备（即 Raspberry PI）。

AWSGreenGrassIoT 类公开了以下方法：

Constructor: AWSGreenGrassIoT(const char * AwsIoTCoreurl, // AWS IoT core URL
                              const char * thingName,     // AWS thing name
                              const char * iotCoreCA,     // AWS IoT core certificate (defined in certificate.c)
                              const char * thingCA,       // thing certificate (defined in certificates.c)
                              const char * thingKey);     // thing private key (defined in certificate.c)
 bool connectToGG(void);       // connect the device to greengrass
 bool connectToIoTCore(void);  // connect the device directly to AWS IoT Core
 bool publish(char * pubtopic, char * pubPayLoad);  // publish a JSON record to "pubTopic"
 bool subscribe(char * subTopic, pSubCallBackHandler_t pSubCallBackHandler); // subscribe to "subTopic" and define the callback function to handle the messages coming from the IoT broker

库依赖项

 该库基于最新（截至 2020 年 1 月）Amazon iot C-SDK 版本 3.0.1 https://github.com/aws/aws-iot-device-sdk-embedded-C/releases/tag/v3。 0.1 .未来版本的 SDK 可以在https://github.com/aws/aws-iot-device-sdk-embedded-C上找到，可能需要重新编译 AWSGreengrassIoT 代码。该库使用了一些标准的 Arduino库：WiFi、WifiClientSecure、HTTPClient。

这些示例需要从公共存储库安装以下库：

• NPTClient，用于与 nptd 服务器同步实时时钟并为传感器测量生成时间戳（在发布示例中，gg_SGP30_publisher 和 was_SGP30_publisher）；

• ADAFruit_SGP30，使用gg_SGP30_publisher和was_SGP30_publisher示例中的空气杂质传感器；

• ESP32Servo，在gg_subscriber和aws_subscriber例子中控制伺服电机的转动；

先决条件

• 从 Arduino IDE 主菜单 -> 首选项

• 为您的平台安装最新的 Arduino IDE（以下截图以 MAC OS 版本为准）：https://www.arduino.cc/en/main/software ；

• 安装 ESP32 板管理器：

• 从 Arduino IDE 主菜单 -> 工具 -> 板管理器

• 如上图所示，在“Additional Board Manager URLs”字段中输入https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json package_esp32_index.json ，然后点击“OK”。

• 在如下所示的搜索字段中输入 ESP32 并安装新的 eps32board 管理器：

• 在 Tools-> Board 中选择您的 ESP32 模块类型，在我的情况下为 ESP32 Dev Module

• 安装 Arduino 库“NPTClient”、“Adafruit_SGP30”、“ESP32Servo”，以便能够使用文件菜单 -> 示例 -> AWSGreengrassIoT 中的发布和订阅示例。下图显示了如何添加简单伺服电机的支持库：

安装 AWSGreengrassIoT 库

• 在https://github.com/aws-samples/arduino-aws-greengrass-iot下的 GitHub 存储库中打开浏览器

• 如图所示，以 zip 格式下载库：

• 在 Sketch->Include Library->Add.ZIP 库中添加 Zip 文件作为新的 Arduino 库：

• 检查该库是否在 Sketch -> Include Library 中可见，如下面的屏幕截图所示：

例子

在使用 Sketch->Examples 菜单中的示例之前，请记住：

• 在 AWS IoT Core 中创建“事物”：

• 生成并下载Thing的证书、Thing的私钥和AWS服务证书（如果您的终端节点与eu-central-1不同）；

• 使用上一步中生成的证书/密钥创建 aws_certificates.c 文件；

• 通过定义 AWS IoT Core URL、“事物”和 WiFi 网络的参数来自定义 Arduino 示例代码：

char WIFI_SSID[]="SSID";
char WIFI_PASSWORD[]="PASSWORD";
char AWSIOTURL[]="xxxxxxxxxxxxxxx-ats.iot.region.amazonaws.com";
char THING[]= "your device name here";

AWSGreenGrassIoT 库附带 5 个示例：

aws_servo_subscriber, gg_servo_subscriber

在这些示例中，伺服电机连接到 ESP32 上的模拟 GPIO 端口 0，并根据订阅主题“窗口”通过旋转电机 ±90 度来模拟远程打开和关闭窗口。“打开”将使电机旋转 +90 度，“关闭”将使电机以相反的方向旋转 -90 度。

电路原理图：

这两个示例之间的唯一区别是：

• aws_servo_subscriber 使用成员函数“connectToIoTCore”直接连接到 AWS IoT Core；

if(greengrass->connectToIoTCore() == true)
  {
      Serial.println("Connected to AWS IoT core");
      delay(2000);
     if( true == greengrass->subscribe(TOPIC_NAME,subscribeCallback)) {
          Serial.println("Subscribe to Window/# topic successful ");
     }
     else {
          Serial.println("Subscribe to Window/# Failed, Check the Thing Name and Certificates");
          while(1);
     }
   }
  else
  {
      Serial.println("Connection to AWS IoT core failed");
      while(1);
  }

• gg_servo_subscriber 使用成员函数“connectToGG”通过 greengrass 设备（它可以是连接到同一 WiFi 网络的 Raspberry Pi 或 AWS 云中的远程 EC2 实例）进行连接；

if(greengrass->connectToGG() == true)
 {
     Serial.println("Connected to AWS GreenGrass");
     delay(2000);
    if( true == greengrass->subscribe(TOPIC_NAME,subscribeCallback)) {
         Serial.println("Subscribe to Window/# topic successful ");
    }
    else {
         Serial.println("Subscribe to Window/# Failed, Check the Thing Name and Certificates");
         while(1);
    }
  }
 else
 {
     Serial.println("Connection to Greengrass failed, check if Greengrass is on and connected to the WiFi");
     while(1);
 }

对于两个用例，处理主题订阅的回调函数是相同的：

static void subscribeCallback (char *topicName, int payloadLen, char *payLoad)
{
    //check if the topic is Window/close or Window/open
    rcvdPayload = String(payLoad);
    cmdReceived = CMD_UNKNOWN;
    String topic = String(topicName);
    if ( topic.startsWith(topicClose+ "{")) {
      cmdReceived = CMD_CLOSE;
      rcvdTopic = topicClose;
    }
    else if (topic.startsWith(topicOpen + "{")) {
      cmdReceived = CMD_OPEN;
      rcvdTopic = topicOpen;
    }
    else
      rcvdTopic = topicName;
    msgReceived = 1;
}

aws_sgp30_publisher、gg_sgp30_publisher

这两个示例使用 Adafruit 的空气杂质传感器 SGP30 连接到 ESP32 上的 I2C 端口之一，如下图所示。这些示例需要安装 ADAFruit_SGP30 库，如上一节中的第 3 点所示。

电路原理图：

除了将 ESP32 Arduino 连接到云端的部分之外，这两个示例共享相同的代码。在 aws_sgp30_publisher 中，我们使用“connectToIoTCore”函数将测量结果直接发布到 AWS IoT 核心。在 gg_sgp30_publisher 中，我们使用“connectToGG”成员函数将测量结果发送到 greengrass 边缘设备。

aws_bme280_sgp30_publisher

在此示例中，我们展示了如何将两个传感器用于同一 I2C 总线，BME280（温度、湿度、压力、高度）和 SGP30。示例草图与 aws_sgp30_publisher 类似，但增加了初始化和读取 Adafruit BME280 传感器的测量值。

这是电路图：