7688 Duo 與亞馬遜物聯網服務實作 (三)：AWS IoT Arduino Yún SDK

本篇接續「7688 Duo 與亞馬遜物聯網服務實作 (二)：建立 AWS IoT 元件」一文，繼續介紹 AWS IoT，此系列的內容節錄自本團隊的將要出版的新書《7688 Duo 雲端應用手冊(暫定)》中，本書目前在校稿階段，最後出版內容可能會有些許不同。

亞馬遜IoT開發套件(AWS IoT Arduino Yún SDK)

AWS IoT 提供了以C語言為基礎的開發套件(Software Development Kit, SDK) 供我們使用， 此開發套件可直接支援三個平台：Arduino Yún、嵌入式C (供Linux 以及其他即時作業系統使用)、以及JavaScript runtime 套件(給有支援Node.js的平台使用)。7688本身可使用任一個SDK，不過由於 7688 Duo 相容於 Arduino Yún，這裡我們就以其作為主要工具，這也是為什麼我們在上一節在產生憑證與金鑰時請您選擇Arduino Yún。請至AWS Arduino Yún 的Github上下載最新的SDK:

https://github.com/aws/aws-iot-device-sdk-arduino-yun/

在畫面中選取複製或下載 (Clone or download)，選擇「下載壓縮檔 (Download ZIP)」，如圖8-11所示，下載完後請解壓縮至桌面。

圖 8-11 下載AWS Arduino Yún SDK。

接著我們要複製憑證以及金鑰到SDK的目錄中， 除了您從AWS取得的私人金鑰以及憑證外，我們還需要 AWS IoT的數位憑證認證機構(Certificate Authority) 憑證檔，此檔案可從賽門鐵克 (Symantec，防毒軟體供應商) 的網站上下載：

https://www.symantec.com/content/en/us/enterprise/verisign/roots/VeriSign-Class%203-Public-Primary-Certification-Authority-G5.pem

(Google 短網址: https://goo.gl/inXOhV)

請將此檔案另儲存為 root-CA.crt，並將其連同私人金鑰以及憑證複製到資料夾 AWS-IoT-Arduino-Yun-SDK/AWS-IoT-Python-Runtime/certs/ 。由於 AWS IoT Arduino Yún SDK 使用到了 Yún Bridge 函式庫，我們需要登入7688 Duo 並啟用它以及一些相關設定。7688已經將這些相關設定全部集合起來內建於一個 UCI 設定檔中，所以我們只要啟用它即可。請開啟終端機或是 PuTTY ，並 ssh 至 7688 Duo:

接下來啟用UCI設定檔並重新啟動7688 Duo：

在7688重啟後，我們就可以開始來安裝SDK了，以下分不同的作業系統介紹：

Mac OS/Linux

開啟終端機，將目錄指到SDK資料夾 AWS-IoT-Arduino-Yun-SDK，並使用 chmod 指令更改批次檔 AWSIoTArduinoYunInstallAll.sh 的權限，以確保它可以正常執行：

接下來我們就可以執行該批次檔，此檔案會自動幫我們在7688 Duo上下載與安裝所有我們需要的套件 (distribute, python-openssl, pip, AWSIoTPythonSDKv1.0.0)。請確保7688 Duo與你的電腦都已連上同一個網路：

其中 IP 位置使用 mylinkit.local 即可。這個指令會需要幾分鐘的時間完成，在過程中您會看到畫面不斷跑出個套件的安裝進度。在安裝完成前請不要關掉終端機。

最後安裝Arduino 函式庫。複製資料夾 AWS-IoT-Arduino-Yun-SDK/AWS-IoT-Arduino-Yun-Library 到您安裝Arduino函式庫的地方，Mac OS 上預設為Documents/Arduino/libraries。複製完成後重新啟動Arduino，您就可以看到AWS IoT的範例。

之後若是您想要上傳新的憑證與金鑰檔到7688 Duo，除了自己使用scp指令外，也可以透過執行批次檔 AWSIoTArduinoYunScp.sh，用法如下：

記得終端機路徑要先切換到 AWS-IoT-Arduino-Yun-SDK。使用這個批次檔的好處是它可以幫您上傳整個目錄，所以您可以直接上傳整個certs 資料夾：

Windows

在安裝之前，請先安裝 WinSCP。WinSCP 是在Windows中使用SSH的開放原始碼的圖形化程式，提供SFTP用戶端 。WinSCP同時也支援SCP通訊協定。它主要的功能是安全的在電腦間傳輸檔案。安裝完後，使用它將AWS-IoT-Python-Runtime/ 資料夾上傳到7688 Duo的根目錄。記得憑證、私人金鑰以及數位憑證必須已在 certs資料夾裡。

接著使用PuTTY ssh到7688 Duo，並執行以下指令以安裝SDK以及相關套件：

此步驟會需要幾分鐘的時間完成。最後，複製資料夾 AWS-IoT-Arduino-Yun-SDK/AWS-IoT-Arduino-Yun-Library 到您安裝Arduino函式庫的地方 ，完成後重新啟動Arduino，您就可以看到AWS IoT的範例。

上傳資料至AWS

AWS IoT Arduino Yún SDK 提供了三個範例，這裡我們介紹其中一個範例：BasicPubSub。此範例示範了一個簡單的 MQTT 發布以及訂閱功能，您可以透過這個範例來測試7688 Duo是否真的可以連上您的 AWS IoT元件。

當您開啟BasicPubSub時，您會看到同時還有一個標頭檔aws_iot_config.h也被開啟。您必須貼上之前在AWS上取得的程式碼 (圖 8-10) ，取代此標頭檔的第21-27行，以讓7688 Duo順利連上AWS，如圖 8-12所示。如前所述，這段程式碼定義了裝置、憑證以及協定的名稱。

圖 8-12 在aws_iot_config.h貼上裝置的連線資訊。

接下來介紹此程式與SDK有關的語法，之後若是您要撰寫自己的程式，這些都是必要步驟。

• 宣告一個 AWS IoT 的 MQTT用戶端

aws_iot_mqtt_client myClient;

• 在 setup() 裡，設定Serial 通訊，並連線至AWS，若是有錯誤則顯示到 Serial monitor上

Serial.begin(115200);
...
if((rc = myClient.setup(AWS_IOT_CLIENT_ID)) == 0) {
    // Load user configuration
    if((rc = myClient.config(AWS_IOT_MQTT_HOST, ... == 0) {
        // Use default connect: 60 sec for keepalive
        if((rc = myClient.connect()) == 0) {
            success_connect = true;
            ...
        }
        else {...}
    }
    else {...}
}
else {...}
...

• 同樣在setup()，訂閱一個MQTT主題「topic1」並等待幾秒，若是有錯誤同樣會顯示。

if((rc = myClient.subscribe("topic1", 1, msg_callback)) != 0) {
    Serial.println(F("Subscribe failed!"));
    Serial.println(rc);
}
delay(2000);

• 在loop() 裡，每隔5秒使用publish指令發布訊息到所訂閱的主題中，並使用yield指令檢查所訂閱主題回傳的訊息。此指令另外還會檢查連線狀態以及釋放多餘的資源，若是迴圈上傳資料的時間間隔大於十秒，在這十秒內您必須至少呼叫yield指令兩次，以維持連線穩定。

sprintf(msg, "new message %d", cnt);
if((rc = myClient.publish("topic1", msg, strlen(msg), 1, false)) != 0) {
    Serial.println(F("Publish failed!"));
    Serial.println(rc);
}
if((rc = myClient.yield()) != 0) {
    Serial.println(F("Yield failed!"));
    Serial.println(rc);
}
...
delay(5000);

若是您在執行程式時看到錯誤代碼 -1，請試著重新上傳程式到7688 Duo裡。若是收到其他錯誤代碼，那表示您的AWS IoT環境沒有建立好，請檢查您是否有漏掉前面所提到的步驟。