将 Raspberry Pi 连接到 Azure IoT 中心 (C)

• 05/07/2018
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在本教程中，首先学习有关使用运行 Raspbian 的 Raspberry Pi 的基础知识。 然后学习如何使用 Azure IoT 中心将设备无缝连接到云。 有关 Windows 10 IoT Core 的示例，请访问 Windows 开发人员中心。 还没有工具包？ 试用 Raspberry Pi 联机模拟器。 或在此处购买新工具包。

准备工作

• 创建 IoT 中心。
• 在 IoT 中心内为 Pi 注册设备。
• 设置 Raspberry Pi。
• 在 Pi 上运行示例应用程序，以将传感器数据发送到 IoT 中心。

将 Raspberry Pi 连接到所创建的 IoT 中心。 然后，在 Pi 上运行示例应用程序，从 BME280 传感器收集温度和湿度数据。 最后，将传感器数据发送到 IoT 中心。

学习内容

• 如何创建 Azure IoT 中心以及如何获取新的设备连接字符串。
• 如何通过 BME280 传感器连接 Pi。
• 如何通过在 Pi 上运行示例应用程序来收集传感器数据。
• 如何将传感器数据发送到 IoT 中心。

需要什么

• Raspberry Pi 2 或 Raspberry Pi 3 电路板。
• 一个有效的 Azure 订阅。 如果没有 Azure 帐户，只需几分钟时间就能创建一个 Azure 试用帐户。
• 监视器、USB 键盘和连接到 Pi 的鼠标。
• 运行 Windows 或 Linux 的 Mac 或电脑。
• Internet 连接。
• 16 GB 或更大容量的 microSD 卡。
• USB-SD 适配器或 microSD 卡，用于将操作系统映像刻录到 microSD 卡中。
• 带有 6 英尺微型 USB 电缆的 5 伏 2 安电源。

以下项可选：

• 已装配的 Adafruit BME280 温度、压力和湿度传感器。
• 试验板。
• 6 根 F/M 跳线。
• 散射的 10 毫米 LED 灯。

创建 IoT 中心

1. 登录到 Azure 门户。

2. 选择“创建资源” > “物联网” > “IoT 中心”。

   

3. 在“IoT 中心”窗格中，输入 IoT 中心的以下信息：

   • 订阅：选择需要将其用于创建此 IoT 中心的订阅。

   • 资源组：创建用于托管 IoT 中心的资源组，或使用现有的资源组。 有关详细信息，请参阅使用资源组管理 Azure 资源。

   • 区域：选择最近的位置。

   • 名称：创建 IoT 中心的名称。 如果输入的名称可用，会显示一个绿色复选标记。

   Important

   IoT 中心将公开为 DNS 终结点，因此，命名时请务必避免包含任何敏感信息。

   

4. 选择“下一步: 大小和规模”，以便继续创建 IoT 中心。

5. 选择“定价和缩放层”。 就本文来说，请选择“F1 - 免费”层（前提是此层在订阅上仍然可用）。 有关详细信息，请参阅定价和缩放层。

   

6. 选择“查看 + 创建”。

7. 查看 IoT 中心信息，然后单击“创建”。 创建 IoT 中心可能需要数分钟的时间。 可在“通知”窗格中监视进度。

创建 IoT 中心以后，即可找到将设备和应用程序连接到 IoT 中心时需要使用的重要信息。

在 IoT 中心导航菜单中，打开“共享访问策略”。 选择“iothubowner”策略，然后复制 IoT 中心的“连接字符串---主密钥”。 有关详细信息，请参阅控制对 IoT 中心的访问。

在 IoT 中心为设备进行设备注册

1. 在 IoT 中心导航菜单中，打开“IoT 设备”，然后单击“添加”，在 IoT 中心注册设备。

   

2. 输入新设备的“设备 ID”。 设备 ID 区分大小写。

   Important

   收集的日志中可能会显示设备 ID 用于客户支持和故障排除，因此，在为日志命名时，请务必避免包含任何敏感信息。

3. 单击“保存” 。

4. 创建设备后，在“IoT 设备”窗格的列表中打开该设备。

5. 复制“连接字符串 ---主密钥”供以后使用。

   

设置 Raspberry Pi

为 Pi 安装 Raspbian 操作系统

准备用于安装 Raspbian 映像的 microSD 卡。

1. 下载 Raspbian。
   1. 下载 Raspbian Jessie with Desktop（.zip 文件）。
   2. 将 Raspbian 映像解压缩到计算机的某个文件夹中。
2. 将 Raspbian 安装到 microSD 卡。
   1. 下载并安装 Etcher SD 卡刻录机实用工具。
   2. 运行 Etcher 并选择已在步骤 1 中解压缩的 Raspbian 映像。
   3. 选择 microSD 卡驱动器。 注意，Etcher 可能已选择了正确的驱动器。
   4. 单击“刷机”，将 Raspbian 安装到 microSD 卡。
   5. 在安装完成后，从计算机中移除 microSD 卡。 可以安全地直接取出 microSD 卡，因为 Etcher 会在完成后自动弹出或卸载 microSD 卡。
   6. 将 microSD 卡插入 Pi。

启用 SSH 和 SPI

1. 将 Pi 连接到监视器、键盘和鼠标，启动 Pi，然后通过将 pi 用作用户名并将 raspberry 用作密码来登录 Raspbian。

2. 依次单击 Raspberry 图标 >“首选项” > “Raspberry Pi 配置”。

   

3. 在“接口”选项卡上，将“SPI”和“SSH”设置为“启用”，然后单击“确定”。 如果没有物理传感器，但希望使用模拟传感器数据，可选择执行此步骤。

   

将传感器连接到 Pi

使用试验板和跳线，将 LED 灯和 BME280 连接到 Pi，如下所示。 如果没有该传感器，请跳过此部分。

BME280 传感器可以收集温度和湿度数据。 如果设备和云之间存在通信，LED 将闪烁。

对于传感器引脚，请使用以下接线：

单击查看 Raspberry Pi 2 和 3 引脚映射以供参考。

成功将 BME280 连接到 Raspberry Pi 后，它应如下图所示。

将 Pi 连接到网络

使用 USB 微电缆和电源开启 Pi。 使用以太网电缆将 Pi 连接到有线网络，或者按照 Raspberry Pi Foundation 中的说明将 Pi 连接到无线网络。 将 Pi 成功连接到网络后，需要记下 Pi 的 IP 地址。

在 Pi 上运行示例应用程序

登录到 Raspberry Pi

1. 使用主计算机的以下任一 SSH 客户端连接到 Raspberry Pi。

   Windows 用户

   1. 下载并安装 PuTTY for Windows。
   2. 将 Pi 的 IP 地址复制到主机名（或 IP 地址）部分，并选择 SSH 作为连接类型。

   

   Mac 和 Ubuntu 用户

   使用 Ubuntu 或 macOS 上的内置 SSH 客户端。 可能需要运行 ssh pi@<ip address of pi>，以通过 SSH 连接 Pi。

   Note

   默认用户名是 pi，密码是 raspberry。

配置示例应用程序

1. 通过运行以下命令，克隆示例应用程序：

   sudo apt-get install git-core
   git clone https://github.com/Azure-Samples/iot-hub-c-raspberrypi-client-app.git
   

2. 运行安装脚本：

   cd ./iot-hub-c-raspberrypi-client-app
   sudo chmod u+x setup.sh
   sudo ./setup.sh
   

   Note

   如果没有物理 BME280，可使用“--simulated-data”作为命令行参数来模拟温度和湿度数据。 sudo ./setup.sh --simulated-data

生成并运行示例应用程序

1. 通过运行以下命令，生成示例应用程序：

   cmake . && make
   

   

2. 通过运行以下命令，生成示例应用程序：

   sudo ./app '<DEVICE CONNECTION STRING>'
   

   Note

   确保将设备连接字符串复制并粘贴到单引号中。

应看到以下输出，其中显示传感器数据以及发送至 IoT 中心的消息。

后续步骤

此时已运行示例应用程序，以收集传感器数据并将其发送到 IoT 中心。 若要查看 Raspberry Pi 已发送到 IoT 中心的消息，或若要在命令行接口中将消息发送到 Raspberry Pi，请参阅使用 iothub-explorer 管理云设备消息传送教程。

若要继续了解 Azure IoT 中心入门知识并浏览其他 IoT 方案，请参阅以下文章：

• 使用 iothub-explorer 管理云设备消息传送
• 将 Azure IoT 中心消息保存到 Azure 数据存储
• 使用 Azure 应用服务的 Web 应用功能可视化 IoT 中心的实时传感器数据。
• 使用 iothub-explorer 管理设备