Azure IoT Hub to usługa Microsoftu dedykowana do przetwarzania duzej ilosci danych pomiarowych z urządzeń IoT. Oparta jest o inną usługę Azure Event Hub lecz dodatkowo wprowadza pewne funkcjonalności przydatne w przypadku urządzeń IoT (przechowywanie konfiguracji, zarządzeniami urządzeniami)
IoT zapewnia:
- rejestrowanie urządzen i ich autentykacje
- przetwarzanie komunikatów
- zarządzenia urządzeniami
Usługa Azure IoT Hub jest dostępna w róznych planach taryfowych. Nalezy zwrocic uwagę na limity oraz szczegolnie na dostępne funkcje.
- Free - darmowa, ograniczenie do 8000 komunikatów dziennie, wszystkie dostępne funkcje.
- Basic - płatna, brak obsługi Twins oraz Module Edge
- Standard - płatna, wszystkie dostępne funkcje.
uwaga: jeśli komunikat przekroczy 4Kb to naliczany jest podwójnie (lub wielokrotnie zaleznie od wielkosci komunikatu).
Azure IoT Hub obsluguje rozne scenariusze komunikacji:
- Przesyłanie komunikatów z urządzenia do chmury (D2C)
- Przesyłanie komunikatów z chmury do urządzenia (C2D)
- Przesyłanie duzych plików z urządzenia do chmury (Blob)
- Bezpośrednie wywoływanie metod na urządzeniu (Direct)
- Synchronizowanie konfiguracji urządzeń (Twins)
- Przesyłanie danych strumieniowych (Streaming)
Azure Iot Hub obsługuje następujące protokoły komunikacyjne:
- HTTP
- MQTT
- APMQ
Treśc komunikatów (payload) moze byc w dowolnym formacie, ale najcześciej stosowany jest json.
W celu ograniczenia wielkości komunikatów warto zwrócic uwage na formaty:
- ProtoBuf
- MessagePack
Przy duzej ilości urządzeń pojawia się problem zarządzania ich konfiguracją i śledzenia ich stanu (poziom naładowania baterii) Azure Iot Hub wprowadza pojęcie urządzeń bliźniaczych (Device Twins). Polega to na synchronizacji pliku konfiguracyjnego w formacie json pomiędzy chmurą na urządzeniem.
Konfiguracja podzielona jest na 3 części:
-
Tags - atrybuty urządzeń przechowywane w Iot Hub (np. region, najemca). Urządzenie nie ma do nich dostepu, lecz ulatwia wyszukiwanie sprzętu po stronie serwera.
-
Desired properties - parametry urządzenia przesyłane z chmury do urządzenia. (np. interwał, progi alarmowe). Urządzenie moze tylko odczytac te wartości, lecz nie moze ich zmieniac.
-
Reported properties - parametry urządzenia przesyłane z urządzenia do chmury (np. wersja firmware, stan baterii, typ połączenia). IoT Hub moze tylko odczytac te wartości lecz nie moze ich zmieniac.
- Visual Studio Code
- Azure IoT Hub Toolkit
- Zarządzanie Iot Hub
- Dodawanie, usuwanie urządzeń
- Generowanie kodu (C#, HTTP, Java, Python itd)
- Azure IoT Device Workbench
- programowanie na urządzeniach protypowych IoT
- obsługa MXChip IoT DevKit, ESP32, Raspberry Pi
Instalacja
dotnet add package Microsoft.Azure.Devices.Clientazure-iot-device-twin.json
"properties": {
"desired": {
"interval": 3000,
"tempThreshold": 100
}
SimulatedDevice.cs
public async Task Init()
{
Twin twin = await deviceClient.GetTwinAsync();
// Get desired properties
await OnDesiredPropertiesUpdate(twin.Properties.Desired, deviceClient);
// Tracking desired properties changes
await deviceClient.SetDesiredPropertyUpdateCallbackAsync(OnDesiredPropertiesUpdate, deviceClient);
}
public Task OnDesiredPropertiesUpdate(TwinCollection desiredProperties, object userContext)
{
if (desiredProperties["interval"] != null)
{
int interval = desiredProperties["interval"];
telemetryInterval = TimeSpan.FromMilliseconds(interval);
}
return Task.CompletedTask;
}SimulatedDevice.cs
public async Task ReportConnectity()
{
TwinCollection reportedProperties = new TwinCollection();
TwinCollection connectivity = new TwinCollection();
connectivity["type"] = "wifi";
reportedProperties["connectivity"] = connectivity;
await deviceClient.UpdateReportedPropertiesAsync(reportedProperties);
}Wynik działania azure-iot-device-twin.json
"reported": {
"connectivity" :
{
"type" : "wifi"
}
}
}
-
Wejdź na stronę Raspberry Pi Azure IoT Online Simulator https://azure-samples.github.io/raspberry-pi-web-simulator/#GetStarted
-
Popraw connection string
const connectionString = '[your connection string]';- Naciśnij przycisk Run
mkdir motorola-hackaton
cd motorola-hackaton- Utworzenie projektu (automatycznie utworzy katalog)
dotnet new console -o ./simulated-device/- Otwarcie rozwiązania w Visual Studio Code
code .- Pobranie pakietów
dotnet restore- Zbudowanie projektu
dotnet build- Uruchomienie projektu
dotnet run- Utworzenie rozwiązania
dotnet new sln- Dodanie projektu do rozwiązania
dotnet sln add ./simulated-device/simulated-device.csproj SimulatedDevice.cs
public async Task SendDeviceToCloudMessageAsync(CancellationToken cancellationToken = default(CancellationToken))
{
double minTemperature = 20;
double minHumidity = 60;
Random random = new Random();
while(!cancellationToken.IsCancellationRequested)
{
double currentTemperature = minTemperature + random.NextDouble() * 15;
double currentHumidity = minHumidity + random.NextDouble() * 20;
var telemetryDataPoint = new
{
temperature = currentTemperature,
humidity = currentHumidity
};
string messageString = JsonConvert.SerializeObject(telemetryDataPoint);
var message = new Message(Encoding.ASCII.GetBytes(messageString));
await deviceClient.SendEventAsync(message, cancellationToken);
System.Console.WriteLine($"{DateTime.Now} > Sending message: {messageString}");
await Task.Delay(telemetryInterval, cancellationToken);
}
} public async Task ReceiveCloudToDeviceMessagesAsync(CancellationToken cancellationToken = default(CancellationToken))
{
while (!cancellationToken.IsCancellationRequested)
{
Message receivedMessage = await deviceClient.ReceiveAsync();
if (receivedMessage == null)
{
continue;
}
var receivedJson = Encoding.UTF8.GetString(receivedMessage.GetBytes());
Console.WriteLine($"Received message {receivedJson}");
await deviceClient.CompleteAsync(receivedMessage);
}
}SimulatedDevice.cs
public async Task SetHandlers()
{
await deviceClient.SetMethodHandlerAsync(nameof(SetVolume), SetVolume, null);
}
public Task<MethodResponse> SetVolume(MethodRequest methhodRequest, object userContext)
{
string data = Encoding.UTF8.GetString(methhodRequest.Data);
volume = byte.Parse(data);
var response = new
{
result = $"Executed direct method {methhodRequest.Name}"
};
var result = JsonConvert.SerializeObject(response);
MethodResponse methodResponse = new MethodResponse(Encoding.UTF8.GetBytes(result), 200);
return Task.FromResult(methodResponse);
}Instalacja
dotnet add package Microsoft.Azure.Devicesiot-hub-client.cs
public async Task SetVolume(string deviceId, byte volume)
{
CloudToDeviceMethod method = new CloudToDeviceMethod(nameof(SetVolume), TimeSpan.FromSeconds(10));
method.SetPayloadJson(volume.ToString());
System.Console.WriteLine($"Request {method.MethodName} {method.GetPayloadAsJson()}");
var response = await serviceClient.InvokeDeviceMethodAsync(deviceId, method);
var json = response.GetPayloadAsJson();
System.Console.WriteLine($"Response {json}");
}SimulatedDevice.cs
public async Task SendDeviceToCloudBlobAsync(string filename, CancellationToken cancellationToken = default(CancellationToken))
{
using (Stream stream = new FileStream(filename, FileMode.Open))
{
await deviceClient.UploadToBlobAsync(Path.GetFileName(filename), stream, cancellationToken);
}
}Instalacja
dotnet add package Microsoft.Azure.Devicesdevice-manager.cs
public class IotHubDevicesService : IDevicesService
{
private readonly RegistryManager registryManager;
static string connectionString = "HostName=HackatonIoTHub1.azure-devices.net;SharedAccessKeyName=iothubowner;SharedAccessKey=75rcslOYtdBdIyDgpuykJe2EHHzo+rCfv/ZddmEdVKI=";
public IotHubDevicesService()
: this(RegistryManager.CreateFromConnectionString(connectionString))
{
}
public IotHubDevicesService(RegistryManager registryManager)
{
this.registryManager = registryManager;
}
public async Task<string> AddAsync(string deviceId)
{
Device device = await registryManager.AddDeviceAsync(new Device(deviceId));
return device.Authentication.SymmetricKey.PrimaryKey;
}
public async Task<string> GetAsync(string deviceId)
{
Device device = await registryManager.GetDeviceAsync(deviceId);
return device.Authentication.SymmetricKey.PrimaryKey;
}
// IoT Hub query language
// https://docs.microsoft.com/en-us/azure/iot-hub/iot-hub-devguide-query-language
public async Task<IEnumerable<string>> QueryAsync(string sql)
{
ICollection<string> devices = new List<string>();
var query = registryManager.CreateQuery(sql, pageSize: 100);
while (query.HasMoreResults)
{
var page = await query.GetNextAsTwinAsync();
foreach (var twin in page)
{
devices.Add(twin.DeviceId);
}
}
return devices;
}
}-
Na płytce DevKit przytrzymaj przycisk B, naciśnij i zwolnij przycisk Reset, a następnie zwolnij przycisk B. Zestaw DevKit przejdzie do trybu AP (Access Point). Na ekranie zostanie wyświetlony zostanie identyfikator SSID i adres IP.
-
Połącz się z komputera do sieci WIFI o identyfikatorze SSID wyświetlonym w poprzednim kroku. Hasło zostaw puste.
-
W przeglądarce wpisz adres 192.168.0.1 Wybierz sieć Wi-Fi do której chcesz przyłączyć zestaw IoT DevKit, podaj hasło i naciśnij Save.
Teraz twój zestaw będzie łączyć się do podanej sieci WiFi.
- Na płytce DevKit przytrzymaj przycisk A, naciśnij i zwolnij przycisk Reset, a następnie zwolnij przycisk A. Zestaw DevKit przejdzie do konfiguracji.
- W Visual Studio Code naciśnij przycisk F1 i wpisz Azure IoT Device Workbench: Upload Device Code
Na podst. https://docs.microsoft.com/pl-pl/azure/iot-hub/iot-hub-arduino-iot-devkit-az3166-get-started
- Przykładowanie zapytanie
SELECT
cast(iothub.EnqueuedTime as datetime) as event_time,
cast(temperature as float) as temp
INTO
outputblob
FROM
inputiothub
- funkcje okienkowe https://docs.microsoft.com/pl-pl/azure/stream-analytics/stream-analytics-window-functions
- Instalacja szablonu
dotnet new -i Microsoft.Azure.IoT.Edge.Module- Utworzenie projektu modułu IoT Edge
dotnet new aziotedgemodule-
IoT School https://iotschool.microsoft.com
-
Microsoft Azure IoT SDK for .NET https://github.com/Azure/azure-iot-sdk-csharp