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将 Wio Terminal 连接到 Microsoft Azure IoT Central

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介绍​

在本教程中，我们将引导您完成将 Wio Terminal 连接到 Microsoft Azure IoT Central 的过程，并从 Wio Terminal 上的板载传感器/硬件（如 3 轴加速度计、光传感器、3 个按钮）向 Microsoft Azure IoT Central 发送遥测数据。然后您将能够在交互式仪表板上可视化传感器数据。您还可以使用 Azure IoT Central 来控制硬件，例如让 Wio Terminal 上的板载蜂鸣器发出蜂鸣声。Microsoft Azure IoT Central 支持 HTTP、MQTT 和 AMQP 协议进行通信，但是在本教程中我们将使用 MQTT 协议。

什么是 Microsoft Azure？​

Microsoft Azure 是微软的公有云计算平台。您可以使用 Microsoft Azure 通过微软管理的数据中心来构建、测试、部署和管理应用程序和服务。

此外，它提供一系列云服务，包括计算、分析、存储和网络。Microsoft Azure 提供软件即服务 (SaaS)、平台即服务 (PaaS)、基础设施即服务 (IaaS) 和无服务器。最后，它支持许多不同的编程语言、工具和框架。

什么是 Microsoft Azure IoT？​

Microsoft Azure IoT 是微软管理的云服务集合，用于连接、监控和控制数十亿个 IoT 资产。它包括设备和设备的安全性和操作系统，以及数据和分析，帮助企业构建、部署和管理 IoT 应用程序。

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什么是 Microsoft Azure IoT Central？​

Microsoft Azure IoT Central 是一个完全托管的全球 IoT SaaS（软件即服务）解决方案，可以轻松地大规模连接、监控和管理您的 IoT 资产。它高度安全，随着您的业务增长而扩展，确保您的投资可重复，并与您现有的业务应用程序集成。它还弥合了您的业务应用程序和 IoT 数据之间的差距。最后，它提供集中管理来重新配置和更新您的设备。

什么是 IoT 即插即用？​

IoT 即插即用使解决方案构建者能够将智能设备与其解决方案集成，而无需任何手动配置。IoT 即插即用的核心是设备模型，设备使用该模型向支持 IoT 即插即用的应用程序宣传其功能。它包含：

  • 属性：表示设备或其他实体的只读或可写状态
  • 遥测：设备发送的数据
  • 命令：描述可以在设备上执行的功能或操作

IoT 即插即用认证设备消除了在 Azure IoT Central 中配置设备的麻烦，例如创建模板和添加功能和接口。

IoT 即插即用认证设备​

IoT 即插即用认证设备是在 Azure 认证设备目录中列出的带有 IoT 即插即用徽章的设备。

Wio Terminal 是一个 IoT 即插即用认证设备。

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要获得 IoT 即插即用认证，您需要满足一些标准，其中之一是将定义设备功能的 DTDL（数字孪生定义语言）模型发布到 GitHub 上的 Azure/iot-plugandplay-models (DMR)。

这允许使用 IoT 即插即用认证设备的云服务从此存储库了解设备功能。

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通过 MQTT 将 Wio Terminal 连接到 Microsoft Azure IoT Central​

如前所述，我们将使用 MQTT 进行 Wio Terminal 和 Microsoft Azure IoT Central 之间的通信。不过，如果您有需要，也可以使用 HTTP 桥接。

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Microsoft Azure IoT Central 设置​

首先，您需要访问 Microsoft Azure IoT Central，登录您的 Microsoft 账户并为您的项目创建一个新应用程序。

  • 步骤 1： 访问这里创建新应用程序

  • 步骤 2： 从左侧导航菜单点击构建，然后点击自定义应用

注意： 如果提示，请登录您的 Microsoft 账户

  • 步骤 3： 填写应用程序名称并在定价计划下选择免费。

注意： 当您填写应用程序名称时，应用程序 URL 将自动创建

  • 步骤 4： 点击创建来创建新应用程序

现在您已经成功设置了 Azure IoT Central！

设置 Wio Terminal​

更新 RTL8720 固件​

我们需要为 Wio Terminal 上的 Realtek RTL8720 无线核心更新固件。请按照这个 wiki 来更新 RTL8720 固件。

注意： 确保根据发布说明中指定的版本更新固件。

下载并上传演示代码到 Wio Terminal​

我们将首先使用一个演示代码，该代码将 Wio Terminal 上板载传感器的遥测数据发送到 Microsoft Azure IoT Central。

下载演示代码​
  • 步骤 1： 导航到 GitHub 上的这个仓库
  • 步骤 2： 点击发布
  • 步骤 3： 在最新发布下，点击wioterminal-aziot-example.uf2下载 .uf2 文件
将演示代码上传到 Wio Terminal​
  • 步骤 1： 将 Wio Terminal 连接到 PC 并打开电源
  • 步骤 2： 通过将电源开关向远离"ON"位置的方向滑动，释放，再次滑动并释放来进入引导加载程序模式

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注意： 一旦 Wio Terminal 进入引导加载程序模式，蓝色 LED 将开始以不同于闪烁的方式呼吸

  • 步骤 3： 在您的 PC 上打开文件资源管理器，您将看到一个名为Arduino的新外部驱动器

  • 步骤 4： 将之前下载的**.uf2 文件拖入这个Arduino 驱动器**。

  • 步骤 5： 关闭 Wio Terminal

现在我们已经成功将演示代码上传到 Wio Terminal

Wi-Fi 和 Azure IoT 配置​

接下来，让我们继续配置 Wi-Fi 和 Azure IoT 连接

  • 步骤 1： 按住 3 个按钮并打开 Wio Terminal 以进入配置模式

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  • 步骤 2： 打开串行控制台应用程序，如PUTTY

  • 步骤 3： 输入正确的串行COM 端口，设置9600作为波特率并进入 Wio Terminal

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  • 步骤 4： 在键盘上按ENTER并在串行终端中输入help来查看配置用法

  • 步骤 5： 通过输入set_wifissid your_WI-Fi_network_name设置 Wi-Fi SSID

注意： 确保在字段之间添加单个空格

  • 步骤 6： 通过输入set_wifipwd your_WI-Fi_network_password设置 Wi-Fi 密码

注意： 确保在字段之间添加单个空格

  • 步骤 7： 通过访问之前在Azure IoT Central上创建的应用程序来设置 Azure IoT 的连接信息

  • 步骤 8： 从左侧导航菜单导航到管理 > 设备连接，并将 ID 范围复制到记事本

  • 步骤 9： 点击SAS-IoT-Devices并将主密钥复制到记事本

  • 步骤 10： 访问之前打开的串行终端并输入set_az_iotc your_ID_scope your_primary_key your_device_name

注意： 确保在每个字段之间添加单个空格，您可以决定自己选择的设备名称。

  • 步骤 11： 通过将开关向远离 ON 位置的方向滑动并释放来重置 Wio Terminal

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现在您将能够看到 Wio Terminal LCD 显示它正在连接到 Wi-Fi，然后连接到 Azure IoT Hub。之后它将显示正在发送到 Azure IoT Central 的遥测数据。

在 Microsoft Azure IoT Central 上显示遥测数据​

我们将继续在 Azure IoT Central 仪表板上显示来自 Wio Terminal 的 3 轴加速度计、光传感器和 3 个按钮的传入遥测数据。

  • 步骤 1： 打开您之前访问的 Azure IoT Central 仪表板

  • 步骤 2： 从左侧导航菜单点击设备

  • 步骤 3： 您将看到Seeed Wio Terminal出现在设备下。点击它

  • 步骤 4： 点击带有您之前配置的设备名称的条目。

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现在您将能够在交互式仪表板上可视化来自板载3轴加速度计的数据。

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这是默认视图，我们需要进行一些更改以显示其他遥测数据。

  • 步骤 5： 从左侧导航菜单点击 设备模板，然后点击 Seeed Wio Terminal 来配置模板

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  • 步骤 6： 点击左侧导航菜单中的 概述

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  • 步骤 7： 展开 选择遥测 下拉菜单，选择您想要可视化的遥测数据。

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  • 步骤 8： 点击 添加磁贴，您将看到磁贴被添加到 Azure IoT Central 仪表板中

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注意： 您可以根据自己的偏好调整磁贴的大小或更改可视化方式

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  • 步骤 9： 对3个按钮（左、中、右）重复相同的操作

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注意： 这里我们配置了以下内容：

磁贴名称磁贴大小磁贴可视化
光强度2 x 2折线图
左按钮1 x 1KPI
右按钮1 x 1KPI
中间按钮2 x 2KPI
  • 步骤 10： 点击 保存 和 发布

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  • 步骤 11： 返回 Azure IoT Central 仪表板，您将能够可视化来自 Wio Terminal 的所有数据。

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  • 步骤 12： 您还可以点击 原始数据 选项卡来实时查看所有遥测数据。

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添加规则以发送电子邮件​

IoT Central 中的规则作为可自定义的响应工具，在来自连接设备的主动监控事件上触发。 例如，在此演示中，我们可以设置 IoT Central 在光强度水平低于50时发送电子邮件。

  • 步骤 1： 在 Azure IoT Central 的左侧导航菜单中点击 规则。

  • 步骤 2： 点击 +新建 或 创建规则

  • 步骤 3： 为规则输入名称

  • 步骤 4： 在 设备模板 下，选择 Seeed Wio Terminal

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  • 步骤 5： 在 条件 下，打开 时间聚合 并选择您选择的 时间窗口。这里我们将其设置为 5分钟

注意： 每 xx 分钟，规则会对最近 xx 分钟的数据评估一次

  • 步骤 6： 在 遥测 下，选择您选择的遥测数据。这里我们将其设置为 光强度

  • 步骤 7： 在 聚合 下，选择 平均值。这将在之前设置的 时间窗口 期间取平均值

  • 步骤 8： 在 操作符 下，选择您选择的条件。这里我们将使用 小于 条件

  • 步骤 9： 在 值 下，输入一个值。这里我们将输入 50

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  • 步骤 10： 在 操作 下，点击 电子邮件

  • 步骤 11： 为电子邮件输入 显示名称、收件人地址 和 备注

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注意： 请注意，这里的 电子邮件地址 应该已添加到此 Azure IoT Central 应用程序 中，并且至少登录过一次。

  • 导航到 管理 > 用户，点击 分配用户，填写 电子邮件，分配一个 角色 并点击 保存

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  • 步骤 12： 点击 完成

  • 步骤 13： 最后，点击 保存

现在我们已经成功创建了一个发送电子邮件的规则

从 Microsoft Azure IoT Central 控制硬件​

您不仅可以在 Azure IoT Central 上查看遥测数据，还可以使用它来控制硬件。在此演示中，我们将能够控制 Wio Terminal 上的内置蜂鸣器，并指定蜂鸣器响铃的持续时间

  • 步骤 1： 点击 命令 选项卡

  • 步骤 2： 在 持续时间 下的列中输入一个 值

注意： 值以毫秒为单位。例如：1000 = 1000毫秒 = 1秒

  • 步骤 3： 当您点击 运行 时，您将能够听到蜂鸣器在上面指定的持续时间内发出蜂鸣声

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如何添加其他传感器？​

您可以向 Wio Terminal 添加任何传感器，并将连接传感器的遥测数据发送到 Azure IoT Central。我们将连接一个 Grove - 温湿度传感器 (DHT11) 到 Wio Terminal，并将温湿度数据发送到 Azure IoT Central 以在仪表板上可视化！

Microsoft Visual Studio Code 设置​

下载、安装和配置 Visual Studio Code​

如果我们想要向 Wio Terminal 添加更多传感器以便将遥测数据发送到 Azure IoT Central，我们不能像之前那样轻松使用 .uf2 文件。因为代码已经编译在那个 .uf2 文件中。所以，如果我们想要向演示添加更多代码，我们需要使用一个名为 Microsoft Visual Studio Code 的 IDE，添加必要的代码并最终将它们上传到 Wio Terminal。

现在，让我们开始在计算机上安装 Microsoft Visual Studio Code

  • 步骤 1： 访问 code.visualstudio.com 并点击 Download

注意： 根据您的操作系统选择安装程序

  • 步骤 2： 完成安装向导并完成安装

  • 步骤 3： 打开 Visual Studio Code

  • 步骤 4： 从左侧导航菜单点击 Extensions，并在搜索框中输入 platformIO

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  • 步骤 5： 点击 install

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Visual Studio Code 上演示的代码​

  • 步骤 1： 访问 此链接 查找 SeeedJP/wioterminal-aziot-example 仓库 中的可用版本

  • 步骤 2： 导航到 Latest release，在 Assets 下点击 Source code (zip)。这将下载源代码作为 .zip 文件

  • 步骤 3： 解压 .zip 文件

  • 步骤 4： 回到 Visual Studio Code 并导航到 File > Open Folder...

  • 步骤 5： 选择我们之前解压的文件夹并点击 Select Folder

  • 步骤 6： 从左侧导航菜单导航到 wioterminal-aziot-example-0.10 > include > config.h

  • 步骤 7： 一旦 config.h 打开，查找 "dtmi:seeedkk:wioterminal:wioterminal_aziot_example;5" 并将其更改为 "dtmi:local:wioterminal_aziot_example;5"

注意： dtmi:local:wioterminal_aziot_example;5 是模型 ID

  • 步骤 8： 从左侧导航菜单导航到 wioterminal-aziot-example-0.10 > seeedkk-wioterminal-wioterminal_aziot_example.json

  • 步骤 9： 一旦 seeedkk-wioterminal-wioterminal_aziot_example.json 打开，查找 "dtmi:seeedkk:wioterminal:wioterminal_aziot_example;5" 并同样将其更改为 "dtmi:local:wioterminal_aziot_example;5"

注意： seeedkk-wioterminal-wioterminal_aziot_example.json 是我们之前提到的 DTDL 模型

目前模型定义了 加速度、光强度和按钮计数 数据。我们将继续向此 DTDL 模型添加 温度和湿度。

  • 步骤 10： 在 "contents": [ 下方添加以下代码：
  "contents": [
    {
      "@type": [
        "Telemetry",
        "Temperature"
      ],
      "name": "temp",
      "unit": "degreeCelsius",
      "displayName": {
        "en": "Temperature (C)",
        "ja": "温度"
      },
      "schema": "integer"
    },
    {
      "@type": "Telemetry",
      "name": "humi",
      "displayName": {
        "en": "Humidity (%RH)",
        "ja": "湿度"
      },
      "schema": "integer"
    },

注意： 这里，name 是我们稍后在代码中用来识别特定遥测数据的，unit 是对应数据的单位，displayName 是在 Azure IoT Central 上显示的名称（"en" 表示英语/"ja" 表示日语），schema 是数据类型

lib_deps = 
    https://github.com/Seeed-Studio/Grove_Temperature_And_Humidity_Sensor

注意： 这是 Grove - 温湿度传感器 (DHT11) 的库

  • 步骤 13： 从左侧导航菜单导航到 wioterminal-aziot-example-0.10 > src > main.cpp

  • 步骤 14： 一旦 main.cpp 打开，在 #include "CliMode.h" 行后添加 DHT11 库

#include "CliMode.h"
#include "DHT.h"
  • 步骤 15： 在 LIS3DHTR AccelSensor; 行后添加 DHT11 定义和初始化
LIS3DHTR<TwoWire> AccelSensor;

#define DHTPIN 0 //Define signal pin of DHT sensor 
// #define DHTPIN PIN_WIRE_SCL //Use I2C port as Digital Port */
#define DHTTYPE DHT11 //Define DHT sensor type 
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); //Initializing DHT sensor

注意： DHT11 传感器可以连接到 Wio Terminal 上的两个 Grove 端口。如果使用 数字端口，引脚可以定义为 0，如果使用 I2C 端口，引脚可以定义为 PIN_WIRE_SCL。端口图将在本文档后面显示

  • 步骤 16： 在 SendTelemetry() 函数下添加以下代码来解析 json 文件以及遥测数据
static az_result SendTelemetry()
{
    float accelX;
    float accelY;
    float accelZ;
    AccelSensor.getAcceleration(&accelX, &accelY, &accelZ);

    int light;
    light = analogRead(WIO_LIGHT) * 100 / 1023;

    int temp; //assign variable to store temperature
    int humi; //assign variable to store humidity
    temp = dht.readTemperature(); //read temperature
    humi = dht.readHumidity(); //read humidity

    char telemetry_topic[128];
    if (az_result_failed(az_iot_hub_client_telemetry_get_publish_topic(&HubClient, NULL, telemetry_topic, sizeof(telemetry_topic), NULL)))
    {
        Log("Failed az_iot_hub_client_telemetry_get_publish_topic" DLM);
        return AZ_ERROR_NOT_SUPPORTED;
    }

    az_json_writer json_builder;
    char telemetry_payload[200];
    AZ_RETURN_IF_FAILED(az_json_writer_init(&json_builder, AZ_SPAN_FROM_BUFFER(telemetry_payload), NULL));
    AZ_RETURN_IF_FAILED(az_json_writer_append_begin_object(&json_builder));
    AZ_RETURN_IF_FAILED(az_json_writer_append_property_name(&json_builder, AZ_SPAN_LITERAL_FROM_STR("temp")));
    AZ_RETURN_IF_FAILED(az_json_writer_append_int32(&json_builder, temp));
    AZ_RETURN_IF_FAILED(az_json_writer_append_property_name(&json_builder, AZ_SPAN_LITERAL_FROM_STR("humi")));
    AZ_RETURN_IF_FAILED(az_json_writer_append_int32(&json_builder, humi));
  • 步骤 17： 在 ntp.begin 行之后添加以下代码，以启动 DHT11 传感器
dht.begin(); //start DHT sensor

现在我们已经完成了此演示的所有代码。

  • 步骤 18： 从左侧导航菜单点击 PlatformIO 图标，然后点击 Build

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如果您看到以下消息，说明您已成功编译代码：

================================== [SUCCESS] Took 30.56 seconds ==================================

Microsoft Azure IoT Central 设置​

现在我们需要创建一个自定义设备模板，以便在 Azure IoT Central 仪表板上可视化来自 Wio Terminal 的数据

创建新设备模板​

  • 步骤 1： 访问 Azure IoT Central，从左侧导航菜单点击 Device templates

  • 步骤 2： 点击 + New，点击 IoT device，然后点击 Next:Customize

  • 步骤 3： 在 Device template name 框中输入名称，然后点击 Next:Review

  • 步骤 4： 点击 Create

导入自定义设备模型​

  • 步骤 1： 点击 Import a model

  • 步骤 2： 导航到我们之前使用的 wioterminal-aziot-example-0.10 文件夹，找到 seeedkk-wioterminal-wioterminal_aziot_example.json 文件并点击它

  • 步骤 3： 点击 Open

  • 步骤 4： 从左侧菜单点击 Views，然后点击 Generate default views

  • 步骤 5： 点击 Generate default dashboard view(s)

  • 步骤 6： 从左侧菜单导航到 Overview，根据您的偏好自定义仪表板。

注意： 我们在本文档中之前已经提到了如何自定义仪表板

  • 步骤 7： 按照以下配置
磁贴名称磁贴大小磁贴可视化
Light Intensity2 x 2Line chart
Light Intensity1 x 1Last Known Value
Temperature (C), Humidity (%RH)2 x 2Line chart
Temperature (C)1 x 1Last Known Value
Humidity (%RH)1 x 1Last Known Value
Left button1 x 1KPI
Middle button1 x 1KPI
Right button1 x 1KPI

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  • 步骤 8： 点击 Save 和 Publish

Wio Terminal 设置​

硬件设置​

  • 将 Grove - Temperature and Humidity Sensor (DHT11) 连接到 Wio Terminal 上的 Grove Digital Port

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软件设置​

将代码上传到 Wio Terminal​

现在我们需要将代码上传到 Wio Terminal，以将遥测数据发送到 Azure IoT Central

  • 步骤 1： 回到 VS Code，点击 PlatformIO 图标，然后点击 Upload

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Wi-Fi 和 Azure IoT 配置​

接下来，让我们继续配置 Wi-Fi 和 Azure IoT 连接，就像我们之前做的那样

  • 步骤 1： 按住 3 个按钮并打开 Wio Terminal 以进入配置模式

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  • 步骤 2： 打开串口控制台应用程序，如 PUTTY

  • 步骤 3： 输入正确的串口 COM Port，设置波特率为 9600 并进入 Wio Terminal

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  • 步骤 4： 在键盘上按 ENTER，在串口终端中输入 help 以查看配置用法

注意： 现在我们不需要输入 WiFi SSID 和密码，因为它们已经从之前的配置中保存了

  • 步骤 5： 通过访问之前在 Azure IoT Central 上创建的应用程序来设置 Azure IoT 的连接信息

  • 步骤 6： 从左侧导航菜单导航到 Administration > Device Connection，并将 ID scope 复制到记事本中

  • 步骤 7： 点击 SAS-IoT-Devices 并将 primary key 复制到记事本中

  • 步骤 8： 访问之前打开的串口终端，输入 set_az_iotc your_ID_scope your_primary_key your_device_name

注意： 确保在每个字段之间添加一个空格，您可以决定选择的 device name。

  • 步骤 9： 通过将开关滑动到远离 ON 位置并释放来重置 Wio Terminal

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现在您将能够看到 Wio Terminal LCD 显示它正在连接到 Wi-Fi，然后连接到 Azure IoT Hub。之后，它将显示正在发送到 Azure IoT Central 的遥测数据。

在 Azure IoT Central 上可视化​

回到 Azure IoT Central，从左侧导航菜单点击 Devices，点击您的 Device name

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现在您将能够在 Microsoft Azure IoT Central 仪表板上可视化来自 Wio Terminal 的所有传感器数据！

技术支持与产品讨论​

如果您有任何技术问题，请将问题提交到我们的论坛。 感谢您选择我们的产品！我们在这里为您提供不同的支持，以确保您使用我们产品的体验尽可能顺畅。我们提供多种沟通渠道，以满足不同的偏好和需求。

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