BeagleBone Green 和 Grove IoT 入门套件，由 AWS 提供支持

BeagleBone Green (BBG) 是 BeagleBoard.org 和 Seeed Studio 的联合开发成果。它基于 BeagleBone Black 的开源硬件设计，并增加了两个 Grove 接口。该套件包含全新的 BBG、10 个 Grove 模块以及逐步教程，帮助您快速连接这些模块。Grove IoT 入门套件包括最常用的传感器和执行器，结合 AWS 云计算，将您的创意转化为实际应用。

功能特点

开箱即用，即插即用，无需面包板或焊接
完全符合 AWS 服务和 AWS 最佳实践
为开发者和创客提供逐步教程，快速入门

包装内容

入门指南

配置您的 AWS IoT 服务

首先，我们需要获取一个 AWS IoT 服务账户，并进行一些配置。

创建一个 AWS 账户
进入 AWS IoT 控制台并打开 AWS IoT 仪表板
1. 点击左上角的 Services，然后点击 AWS IoT，如下图所示。
1. 点击 Get started 按钮。
1. 点击 Create a Resource，然后点击 Create a thing。
1. 输入一个名称，随意命名，这里我们命名为 temperature。
1. 点击 Create 完成创建，然后点击 View thing 查看你创建的设备信息。
1. 点击 Connect a device。
1. 选择 Node JS 并点击 Generate certificate and policy。
1. 你会看到 3 个文件。下载这些文件，我们稍后会用到。然后点击 Confirm & start connecting。
1. 然后我们需要下载 AWS IoT Node.js SDK，并点击 Return to Thing Detail。

现在，这一步完成了。让我们进入下一步。

设置你的 BeagleBone Green

将 Grove 模块连接到 BBG，如下图所示。

软件操作

上传 SDK 和密钥文件到 Cloud9 的 examples 文件夹

你还记得之前下载的 3 个密钥文件和 Node JS SDK 吗？

现在，将 SDK 和密钥文件上传到你的 Cloud9 的 examples 文件夹。

打开一个新终端

我们需要解压 SDK 并将密钥移动到正确的位置。

# cd examples

解压 SDK 文件。

# unzip aws-iot-device-sdk-js-latest.zip

然后进入解压后的文件夹。

# cd aws-iot-device-sdk-js

安装依赖包。

# npm install

创建一个名为 awsCerts 的新文件夹。

# mkdir awsCerts && cd awsCerts

然后将 3 个密钥文件移动到新文件夹中。

# mv ../../31f2fd2680-* .

请注意，31f2fd2680 应替换为你自己的密钥文件编号。

并重命名密钥文件。

# mv 31f2fd2680-certificate.pem.crt.txt  certificate.pem.crt
# mv 31f2fd2680-private.pem.key   private.pem.key

从互联网下载一个文件。

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

并将下载的文件重命名为 root-CA.crt。

# mv VeriSign-Class%203-Public-Primary-Certification-Authority-G5.pem root-CA.crt

在 BBG 上编程

进入 examples 文件夹。

cd .. && cd examples/

创建一个名为 grove_temperature_sensor.py 的新文件。

vim grove_temperature_sensor.py

将以下代码复制到文件中。

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
 
import time
import math
import Adafruit_BBIO.GPIO as GPIO
from Adafruit_I2C import Adafruit_I2C
BUZZER = "P9_22"            # GPIO P9_22
GPIO.setup(BUZZER, GPIO.OUT)
 
# 蜂鸣器开启的温度阈值为 28 摄氏度
THRESHOLD_TEMPERATURE = 28
ADDR_ADC121 = 0x50
 
REG_ADDR_RESULT = 0x00
REG_ADDR_ALERT = 0x01
REG_ADDR_CONFIG = 0x02
REG_ADDR_LIMITL = 0x03
REG_ADDR_LIMITH = 0x04
REG_ADDR_HYST = 0x05
REG_ADDR_CONVL = 0x06
REG_ADDR_CONVH = 0x07
 
i2c = Adafruit_I2C(ADDR_ADC121)           
 
class I2cAdc:
    def __init__(self):
        i2c.write8(REG_ADDR_CONFIG, 0x20)
 
    def read_adc(self):
        "读取 ADC 数据 0-4095。"
        data_list = i2c.readList(REG_ADDR_RESULT, 2)
        #print 'data list', data_list
        data = ((data_list[0] & 0x0f) << 8 | data_list[1]) & 0xfff
        return data
adc = I2cAdc()
 
#   read_temperature() 方法中的参数定义了您连接的是哪个 Grove 板（Grove 温度传感器）版本。
#   默认值为 'v1.2'。例如：
#       temp = read_temperature('v1.0')          # B 值 = 3975
#       temp = read_temperature('v1.1')          # B 值 = 4250
#       temp = read_temperature('v1.2')          # B 值 = 4250
def read_temperature(model = 'v1.2'):
    "从 Grove 温度传感器读取摄氏温度值"
    # 每个传感器版本使用不同的热敏电阻，每个都有自己的 B 值常数
    if model == 'v1.2':
        bValue = 4250  # 传感器 v1.2 使用热敏电阻 ???（假设为 NCP18WF104F03RC，直到 SeeedStudio 进一步说明）
    elif model == 'v1.1':
        bValue = 4250  # 传感器 v1.1 使用热敏电阻 NCP18WF104F03RC
    else:
        bValue = 3975  # 传感器 v1.0 使用热敏电阻 TTC3A103*39H
 
    total_value = 0
    for index in range(20):
        sensor_value = adc.read_adc()
        total_value += sensor_value
        time.sleep(0.05)
    average_value = float(total_value / 20)
 
    # 将 ADC 数据转换为 Arduino 平台的数据。
    sensor_value_tmp = (float)(average_value / 4095 * 2.95 * 2 / 3.3 * 1023)
    resistance = (float)(1023 - sensor_value_tmp) * 10000 / sensor_value_tmp
    temperature = round((float)(1 / (math.log(resistance / 10000) / bValue + 1 / 298.15) - 273.15), 2)
    return temperature
 
# 功能：如果温度传感器检测到的温度达到代码中设置的阈值，蜂鸣器会响 1 秒。
# 硬件：Grove - I2C ADC, Grove - 温度传感器, Grove - 蜂鸣器
# 注意：使用 P9_22(UART2_RXD) 作为 GPIO。
# 将 Grove 蜂鸣器连接到 Beaglebone Green 的 UART Grove 端口。
# 将 Grove - I2C ADC 连接到 Beaglebone Green 的 I2C Grove 端口，然后将 Grove - 温度传感器连接到 Grove - I2C ADC。
if __name__ == '__main__':
 
    while True:
        try:
            # 从 Grove 温度传感器读取摄氏温度值
            temperature = read_temperature('v1.2')
 
            # 当温度达到预定值时，蜂鸣器响起。
            if temperature > THRESHOLD_TEMPERATURE:
                # 发送 HIGH 信号以打开蜂鸣器
                GPIO.output(BUZZER, GPIO.HIGH)
            else:
                # 发送 LOW 信号以关闭蜂鸣器
                GPIO.output(BUZZER, GPIO.LOW)
 
            print "temperature = ", temperature
 
        except KeyboardInterrupt:
            GPIO.output(BUZZER, GPIO.LOW)
            break
 
        except IOError:
            print "Error"

创建一个名为 python_sensor.py 的新文件。

将以下代码翻译为简体中文，同时保持原始格式和结构：

#vim python_sensor.py

将以下代码复制到新文件中。

import socket
import grove_temperature_sensor
if __name__ == "__main__":
    client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    client.connect(('127.0.0.1', 7000))
 
    while True:
        temperature = grove_temperature_sensor.read_temperature('v1.2')
    print temperature
        client.sendall(str('%.2f'%temperature))
    data = client.recv(1024)
    print data
    client.close()
 
    print 'Received', repr(data)

创建一个名为 rgbled.js 的新文件。

#vim rgbled.js

将以下代码复制到新文件中。

var exec = require('child_process').exec; 
var value = 0;
 
exports.initpins = function(){
    exec("echo 3 > /sys/class/gpio/export",function(error,stdout,stderr){
        if(error) 
                console.info('stderr : '+stderr);
    });
    exec("echo out > /sys/class/gpio/gpio3/direction",function(error,stdout,stderr){
                if(error) 
                        console.info('stderr : '+stderr);
        });
 
    exec("echo 2 > /sys/class/gpio/export",function(error,stdout,stderr){
                if(error) 
                        console.info('stderr : '+stderr);
        });
 
    exec("echo out > /sys/class/gpio/gpio2/direction",function(error,stdout,stderr){
                if(error) 
                        console.info('stderr : '+stderr);
        });
 
}
digitalwrite = function(pin,state){
    exec("echo "+state.toString()+" > /sys/class/gpio/gpio"+pin.toString()+"/value",
        function(error,stdout,stderr){
                    if(error) 
                            console.log('stderr : '+stderr);
        });
 
}
sleep = function(sleepTime) {
    for(var start = +new Date; +new Date - start <= sleepTime; ) { }
}
clk = function(){
        digitalwrite(2,0);
        sleep(2);
                digitalwrite(2,1);
        sleep(2);
}
sendByte = function(b){
    for(var i = 0 ; i < 8 ;i++){
        if((b & 0x80) != 0)
            digitalwrite(3,1);
        else
            digitalwrite(3,0);
        clk();
        b = b << 1; 
    }
}
setColor = function(red,green,blue){
    var prefix = 0xc0;
    if((blue & 0x80) == 0)
        prefix |= 0x20;
    if((blue & 0x40) == 0)
        prefix |= 0x10;
    if((green & 0x80) == 0)
        prefix |= 0x08;
    if((green & 0x40) == 0)
        prefix |= 0x04;
    if((red & 0x80) == 0)
        prefix |= 0x02;
    if((red & 0x40) == 0)
        prefix |= 0x01;
    sendByte(prefix);
    sendByte(blue);
    sendByte(green);
    sendByte(red);
}
exports.setColorRGB = function(led,red,green,blue){
    sendByte(0x00);
    sendByte(0x00);
    sendByte(0x00);
    sendByte(0x00);
    for(var i = 0; i < led; i++ ){
        setColor(red,green,blue);
    }
    sendByte(0x00);
    sendByte(0x00);
    sendByte(0x00);
    sendByte(0x00);
    console.log("set rgb");
}
test = function(){
    initpins();
    while(1){
    console.log("loop");
        setColorRGB(1, 255, 0, 0)
        setColorRGB(1, 0, 255, 0)
        setColorRGB(1, 0, 0, 255)
        setColorRGB(1, 0, 255, 255)
        setColorRGB(1, 255, 0, 255)
        setColorRGB(1, 255, 255, 0)
        setColorRGB(1, 255, 255, 255)
    }
}

创建一个名为 shadow.js 的新文件。

#vim shadow.js

将以下代码复制到新文件中。

var awsIot = require('..');
var net = require('net');
var rgbled = require('./rgbled.js');
var exec = require('child_process').exec;    
var myThingName = 'temperature';
var thingShadows = awsIot.thingShadow({
   keyPath: '/var/lib/cloud9/examples/aws-iot-device-sdk-js/awsCerts/private.pem.key',
  certPath: '/var/lib/cloud9/examples/aws-iot-device-sdk-js/awsCerts/certificate.pem.crt',
    caPath: '/var/lib/cloud9/examples/aws-iot-device-sdk-js/awsCerts/root-CA.crt',
  clientId: 'myAwsClientId',
    region: 'us-west-2'
});
var HOST = '127.0.0.1';
var PORT = 7000;
var temperature = 25;
var red = 0;
var green = 0;
var blue = 0;
// 创建一个服务器实例，并将 listen 函数链接到它
net.createServer(function(socket) {
    console.log('已连接: ' + socket.remoteAddress +':'+ socket.remotePort);
            // 为此 socket 实例添加一个 'data' 事件处理程序
    socket.on('data', function(data) {
        console.log('数据 ' + socket.remoteAddress + ': ' + data);
        temperature = data.toString().substr(0,5);
        socket.write('这是您的请求: "' + data + '"');
    });
    // 为此 socket 实例添加一个 'close' 事件处理程序
    socket.on('close', function(data) {
        console.log('Socket 连接已关闭...');
    });
}).listen(PORT, HOST);
//
// Thing Shadow 状态
//
var rgbLedLampState = {"state":{"desired":{"red":187,"green":114,"blue":222,value:25}}};
 
//
// 从 thingShadows.update() 操作返回的客户端令牌值
//
var clientTokenUpdate;
 
thingShadows.on('connect', function() {
//
// 连接到 AWS IoT 平台后，注册对名为 'RGBLedLamp' 的 Thing Shadow 的兴趣。
//
    thingShadows.register( myThingName );
//
// 注册后 2 秒，使用最新的设备状态更新名为 'RGBLedLamp' 的 Thing Shadow，并保存 clientToken
// 以便我们可以将其与状态或超时事件相关联。
//
// 请注意，对于后续更新不需要延迟；只有在使用默认参数注册 Thing Shadow 后的第一次更新需要延迟。
// 有关 update 方法的更多详细信息，请参阅 API 文档。
//
    exec('python python_sensor.py',function(error,stdout,stderr){
            if(stdout.length >1){
                console.log('您提供的参数:',stdout);
            }else {
                console.log('您未提供参数');
            }
            if(error) {
                console.info('stderr : '+stderr);
            }});
    rgbled.initpins();
    setTimeout( function() {
       clientTokenUpdate = thingShadows.update(myThingName, rgbLedLampState );
       }, 2000 );
    });
setInterval(function(){
        new_data = {"state":{"desired":{"red":187,"green":114,"blue":222,value:temperature.toString()}}};
        //new_data = {"state":{"desired":{"value":temperature.toString()}}};
        console.log(new_data);
       clientTokenUpdate = thingShadows.update(myThingName, new_data )
},2000);
thingShadows.on('status', 
    function(thingName, stat, clientToken, stateObject) {
       console.log('收到 '+stat+' 来自 '+thingName+': '+
                   JSON.stringify(stateObject));
    });
 
thingShadows.on('delta', 
    function(thingName, stateObject) {
       console.log('收到 delta '+' 来自 '+thingName+': '+
                   JSON.stringify(stateObject));
        //console.log(stateObject["state"]);
    if(stateObject["state"]["red"]      != red ||
       stateObject["state"]["green"]  != green||
      stateObject["state"]["blue"]    != blue)
            rgbled.setColorRGB(1,stateObject["state"]["red"],
                        stateObject["state"]["green"],
                        stateObject["state"]["blue"]);
 
    red = stateObject["state"]["red"];
    green = stateObject["state"]["green"];
    blue = stateObject["state"]["blue"];
    });
 
thingShadows.on('timeout',
    function(thingName, clientToken) {
       console.log('收到超时 '+' 来自 '+thingName+': '+
                   clientToken);
    });

请注意，第 5 行中 myThingName 的值应与您之前在 AWS 账户中创建的 Thing 名称相同。

运行代码

当 BBG 重启完成后，运行代码。

cd examples/aws-iot-device-sdk-js/examples/

node shadow.js

查看结果

然后打开 AWS IoT 网站，登录您的账户。点击几分钟前创建的 Thing。现在您可以看到温度已经上传到网站。

如果您想更改 Grove 可链式 LED 的颜色，可以更新 Shadow 值。例如：

您可以看到 BBG 获取了新的 RGB 值。

同时，Grove - 可链式 RGB LED 也变成了绿色。

请参考 AWS IoT 服务入门指南获取更多关于 AWS IoT 的信息。

故障排除

无法打开 192.168.7.2

如果您无法打开 192.168.7.2，请更新到最新的软件。

步骤 #1：下载最新的软件镜像

更新时间：2015年11月15日

从 Google Drive 下载最新镜像。

步骤 #2：安装解压工具

下载并安装 7-zip。

步骤 #3：解压镜像

使用 7-zip 将 .img 文件解压到桌面或其他文件夹。

步骤 #4：安装 SD 卡写入工具

下载并安装 Image Writer for Windows。请确保下载的是二进制分发版本。

步骤 #5：连接 SD 卡到您的电脑

使用至少 8G 的 microSD 卡，通过 SD 转接器或 USB 转接器将 SD 卡连接到您的电脑。

步骤 #6：将镜像写入 SD 卡

使用 Ubuntu Image Writer 或其页面上的说明，将解压后的镜像写入 SD 卡。

注意事项

1. 您可能会看到关于损坏设备的警告。只要您指向的是 SD 卡进行写入，接受此警告是可以的。

2. 此时不应将 BeagleBone 连接到您的电脑。

步骤 #7：弹出 SD 卡

弹出新写入的 SD 卡。

步骤 #8：从 SD 卡启动您的开发板

将 SD 卡插入您的（断电状态的）开发板，并通过 USB 电缆或 5V 适配器供电。如果启动成功，您会看到闪烁的 LED，此过程可能需要长达 10 分钟。最新的 Debian 刷写镜像会在完成后自动关闭开发板。关闭开发板电源，移除 SD 卡并重新供电以完成操作。

祝您好运。

固件更新

更新于 2015年11月15日：

修复无法访问 192.168.7.2 的问题
现在支持 Win 10

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Grove - I2C Hub

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感谢您选择我们的产品！我们致力于为您提供多种支持，以确保您使用我们的产品时体验顺畅。我们提供了多种沟通渠道，以满足不同的偏好和需求。

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