Terjemahan disediakan oleh mesin penerjemah. Jika konten terjemahan yang diberikan bertentangan dengan versi bahasa Inggris aslinya, utamakan versi bahasa Inggris.

Tutorial: Menghubungkan perangkat ke AWS IoT Core dengan menggunakan AWS IoT SDK Perangkat

Tutorial ini menunjukkan cara menghubungkan perangkat AWS IoT Core sehingga dapat mengirim dan menerima data ke dan dari AWS IoT. Setelah Anda menyelesaikan tutorial ini, perangkat Anda akan dikonfigurasi untuk terhubung AWS IoT Core dan Anda akan memahami bagaimana perangkat berkomunikasi dengannya AWS IoT.

Pre-requisites

Sebelum memulai tutorial ini, pastikan Anda memiliki:

Siapkan perangkat Anda untuk AWS IoT

DiMemulai dengan AWS IoT Core tutorial, Anda menyiapkan perangkat dan AWS akun Anda sehingga mereka dapat berkomunikasi. Bagian ini meninjau aspek-aspek persiapan yang berlaku untuk koneksi perangkat apa pun dengan AWS IoT Core.

Untuk perangkat untuk terhubung ke AWS IoT Core:

Tinjau protokol MQTT

Sebelum kita berbicara tentang aplikasi sampel, ada baiknya untuk memahami protokol MQTT. Protokol MQTT menawarkan beberapa keunggulan dibandingkan protokol komunikasi jaringan lainnya, seperti HTTP, yang menjadikannya pilihan populer untuk perangkat IoT. Bagian ini mengulas aspek-aspek kunci dari MQTT yang berlaku untuk tutorial ini. Untuk informasi tentang bagaimana MQTT dibandingkan dengan HTTP, lihatMemilih protokol aplikasi untuk komunikasi perangkat Anda.

MQTT menggunakan model publish/subscribe komunikasi

Protokol MQTT menggunakan model publish/subscribe komunikasi dengan hostnya. Model ini berbeda dari request/response model yang digunakan HTTP. Dengan MQTT, perangkat membuat sesi dengan host yang diidentifikasi oleh ID klien unik. Untuk mengirim data, perangkat menerbitkan pesan yang diidentifikasi oleh topik ke broker pesan di host. Untuk menerima pesan dari broker pesan, perangkat berlangganan topik dengan mengirimkan filter topik dalam permintaan berlangganan ke broker pesan.

MQTT mendukung sesi persisten

Broker pesan menerima pesan dari perangkat dan menerbitkan pesan ke perangkat yang telah berlangganan. Dengan sesi persisten — sesi yang tetap aktif bahkan ketika perangkat penginisial terputus — perangkat dapat mengambil pesan yang dipublikasikan saat terputus. Di sisi perangkat, MQTT mendukung tingkat Kualitas Layanan (QoS) yang memastikan host menerima pesan yang dikirim oleh perangkat.

Tinjau aplikasi contoh SDK Perangkat pubsub.py

Bagian ini meninjau pubsub.py contoh aplikasi dari AWS IoT Device SDK v2 untuk Python yang digunakan dalam tutorial ini. Di sini, kami akan meninjau bagaimana terhubung AWS IoT Core untuk menerbitkan dan berlangganan pesan MQTT. Bagian selanjutnya menyajikan beberapa latihan untuk membantu Anda menjelajahi bagaimana perangkat terhubung dan berkomunikasi dengannya AWS IoT Core.

Protokol komunikasi

Sam pubsub.py pel menunjukkan koneksi MQTT menggunakan protokol MQTT dan MQTT melalui WSS. P AWS ustaka runtime umum (AWS CRT) menyediakan dukungan protokol komunikasi tingkat rendah dan disertakan dengan Device SDK v2 untuk Python. AWS IoT

MQTT

Sam pubsub.py pel panggilan mtls_from_path (ditampilkan di sini) mqtt_connection_builder untuk membuat koneksi AWS IoT Core dengan menggunakan protokol MQTT. mtls_from_pathmenggunakan X.509 sertifikat dan TLS v1.2 untuk mengotentikasi perangkat. Pust AWS aka CRT menangani detail tingkat yang lebih rendah dari koneksi itu.

mqtt_connection = mqtt_connection_builder.mtls_from_path(
    endpoint=args.endpoint,
    cert_filepath=args.cert,
    pri_key_filepath=args.key,
    ca_filepath=args.ca_file,
    client_bootstrap=client_bootstrap,
    on_connection_interrupted=on_connection_interrupted,
    on_connection_resumed=on_connection_resumed,
    client_id=args.client_id,
    clean_session=False,
    keep_alive_secs=6
)

MQTT tentang WSS

Sam pubsub.py pel panggilan websockets_with_default_aws_signing (ditampilkan di sini) mqtt_connection_builder untuk membuat koneksi dengan AWS IoT Core menggunakan protokol MQTT melalui WSS. websockets_with_default_aws_signingmembuat koneksi MQTT melalui WSS menggunakan Signature V4 untuk mengotentikasi perangkat.

mqtt_connection = mqtt_connection_builder.websockets_with_default_aws_signing(
    endpoint=args.endpoint,
    client_bootstrap=client_bootstrap,
    region=args.signing_region,
    credentials_provider=credentials_provider,
    websocket_proxy_options=proxy_options,
    ca_filepath=args.ca_file,
    on_connection_interrupted=on_connection_interrupted,
    on_connection_resumed=on_connection_resumed,
    client_id=args.client_id,
    clean_session=False,
    keep_alive_secs=6
)

HTTPS

Bagaimana dengan HTTPS? AWS IoT Core mendukung perangkat yang mempublikasikan permintaan HTTPS. Dari perspektif pemrograman, perangkat mengirim permintaan HTTPS AWS IoT Core seperti halnya aplikasi lainnya. Untuk contoh program Python yang mengirim pesan HTTP dari perangkat, lihat contoh kode HTTPS menggunakan pustaka Python. requests Contoh ini mengirimkan pesan untuk AWS IoT Core menggunakan HTTPS sehingga menafsir AWS IoT Core kannya sebagai pesan MQTT.

Meskipun AWS IoT Core mendukung permintaan HTTPS dari perangkat, pastikan untuk meninjau informasi tentang Memilih protokol aplikasi untuk komunikasi perangkat Anda sehingga Anda dapat membuat keputusan berdasarkan informasi tentang protokol mana yang akan digunakan untuk komunikasi perangkat Anda.

Sesi persisten

Di aplikasi sampel, atur clean_session parameter untuk False menunjukkan bahwa koneksi harus persisten. Dalam praktiknya, ini berarti bahwa koneksi yang dibuka oleh panggilan ini terhubung kembali ke sesi persisten yang ada, jika ada. Jika tidak, itu membuat dan menghubungkan ke sesi persisten baru.

Dengan sesi persisten, pesan yang dikirim ke perangkat disimpan oleh broker pesan saat perangkat tidak terhubung. Ketika perangkat terhubung kembali ke sesi persisten, broker pesan mengirimkan ke perangkat pesan tersimpan yang telah berlangganan.

Tanpa sesi persisten, perangkat tidak akan menerima pesan yang dikirim saat perangkat tidak terhubung. Opsi mana yang akan digunakan tergantung pada aplikasi Anda dan apakah pesan yang terjadi saat perangkat tidak terhubung harus dikomunikasikan. Untuk informasi selengkapnya, lihat Sesi persisten MQTT.

Kualitas Pelayanan

Ketika perangkat menerbitkan dan berlangganan pesan, Kualitas Layanan (QoS) yang disukai dapat diatur. AWS IoT mendukung tingkat QoS 0 dan 1 untuk operasi publikasi dan berlangganan. Untuk informasi selengkapnya tentang level QoS di AWS IoT, lihatOpsi Kualitas Layanan (QoS) MQTT.

Runtime AWS CRT untuk Python mendefinisikan konstanta ini untuk level QoS yang didukungnya:

Dalam aplikasi contoh, permintaan publikasi dan berlangganan dibuat dengan tingkat QoS 1 (mqtt.QoS.AT_LEAST_ONCE).

Pesan dipublikasikan

Setelah berhasil membuat koneksi ke AWS IoT Core, perangkat dapat mempublikasikan pesan. Sam pubsub.py pel melakukan ini dengan memanggil publish operasi mqtt_connection objek.

mqtt_connection.publish(
    topic=args.topic,
    payload=message,
    qos=mqtt.QoS.AT_LEAST_ONCE
)

Berlangganan pesan

Untuk menerima pesan dari AWS IoT dan layanan dan perangkat lain, perangkat berlangganan pesan tersebut dengan nama topiknya. Perangkat dapat berlangganan pesan individual dengan menentukan nama topik, dan ke grup pesan dengan menentukan filter topik, yang dapat menyertakan karakter wild card. Sam pubsub.py pel menggunakan kode yang ditunjukkan di sini untuk berlangganan pesan dan mendaftarkan fungsi panggilan balik untuk memproses pesan setelah diterima.

subscribe_future, packet_id = mqtt_connection.subscribe(
    topic=args.topic,
    qos=mqtt.QoS.AT_LEAST_ONCE,
    callback=on_message_received
)
subscribe_result = subscribe_future.result()

mqtt_connection.subscribeFungsi mengembalikan masa depan dan ID paket. Jika permintaan langganan berhasil dimulai, ID paket yang dikembalikan lebih besar dari 0. Untuk memastikan bahwa langganan diterima dan didaftarkan oleh broker pesan, Anda harus menunggu hasil operasi asinkron kembali, seperti yang ditunjukkan pada contoh kode.

Fungsi callback

Panggilan balik dalam pubsub.py sampel memproses pesan berlangganan saat perangkat menerimanya.

def on_message_received(topic, payload, **kwargs):
    print("Received message from topic '{}': {}".format(topic, payload))
    global received_count
    received_count += 1
    if received_count == args.count:
        received_all_event.set()

Dalam pubsub.py sampel, on_message_received hanya menampilkan topik dan muatannya. Ini juga menghitung pesan yang diterima untuk mengakhiri program setelah batas tercapai.

Aplikasi Anda akan mengevaluasi topik dan payload untuk menentukan tindakan apa yang harus dilakukan.

Pemutusan perangkat dan koneksi ulang

Sam pubsub.py pel mencakup fungsi panggilan balik yang dipanggil ketika perangkat terputus dan ketika koneksi dibangun kembali. Tindakan apa yang dilakukan perangkat Anda pada peristiwa ini adalah spesifik aplikasi.

Saat perangkat terhubung untuk pertama kalinya, perangkat harus berlangganan topik untuk menerima. Jika sesi perangkat hadir saat terhubung kembali, langganannya dipulihkan, dan pesan yang disimpan dari langganan tersebut dikirim ke perangkat setelah terhubung kembali.

Jika sesi perangkat tidak ada lagi saat terhubung kembali, perangkat harus berlangganan ulang ke langganannya. Sesi persisten memiliki masa pakai terbatas dan dapat kedaluwarsa ketika perangkat terputus terlalu lama.

Hubungkan perangkat Anda dan berkomunikasi dengan AWS IoT Core

Bagian ini menyajikan beberapa latihan untuk membantu Anda menjelajahi berbagai aspek menghubungkan perangkat Anda ke AWS IoT Core. Untuk latihan ini, Anda akan menggunakan klien uji MQTT di AWS IoT konsol untuk melihat apa yang dipublikasikan perangkat Anda dan untuk mempublikasikan pesan ke perangkat Anda. Latihan-latihan ini menggunakan pubsub.py sampel dari AWS IoT Device SDK v2 untuk Python dan membangun pengalaman Anda dengan Memulai dengan AWS IoT Core tutorial tutorial.

Untuk latihan ini, Anda akan mulai dari program pubsub.py sampel.

Berlangganan filter topik wild card

Dalam latihan ini, Anda akan memodifikasi baris perintah yang digunakan pubsub.py untuk memanggil untuk berlangganan filter topik wild card dan memproses pesan yang diterima berdasarkan topik pesan.

Prosedur latihan

Untuk latihan ini, bayangkan perangkat Anda berisi kontrol suhu dan kontrol cahaya. Ini menggunakan nama-nama topik ini untuk mengidentifikasi pesan tentang mereka.

Hasil latihan

Dengan ini,pubsub.py, berlangganan pesan menggunakan filter topik wild card, menerimanya, dan menampilkannya di jendela terminal. Perhatikan bagaimana Anda berlangganan filter topik tunggal, dan fungsi callback dipanggil untuk memproses pesan yang memiliki dua topik berbeda.

Memproses langganan filter topik

Berdasarkan latihan sebelumnya, ubah pubsub.py contoh aplikasi untuk mengevaluasi topik pesan dan memproses pesan berlangganan berdasarkan topik.

Prosedur latihan

Anda akan melihat sesuatu yang mirip dengan ini di jendela terminal Anda.

Connecting to a3qexamplesffp-ats.iot.us-west-2.amazonaws.com with client ID 'test-af794be0-7542-45a0-b0af-0b0ea7474517'...
Connected!
Subscribing to topic 'device/+/details'...
Subscribed with QoS.AT_LEAST_ONCE
Waiting for all messages to be received...
Received message from topic 'device/light/details': b'{ "desiredLight": 100, "currentLight": 50 }'
Received light request: b'{ "desiredLight": 100, "currentLight": 50 }'
Received message from topic 'device/temp/details': b'{ "desiredTemp": 20, "currentTemp": 15 }'
Received temperature request: b'{ "desiredTemp": 20, "currentTemp": 15 }'
2 message(s) received.
Disconnecting...
Disconnected!

Hasil latihan

Dalam latihan ini, Anda menambahkan kode sehingga aplikasi sampel akan mengenali dan memproses beberapa pesan dalam fungsi callback. Dengan ini, perangkat Anda dapat menerima pesan dan menindaklanjutinya.

Cara lain bagi perangkat Anda untuk menerima dan memproses beberapa pesan adalah dengan berlangganan pesan yang berbeda secara terpisah dan menetapkan setiap langganan ke fungsi panggilan balinya sendiri.

Publikasikan pesan dari perangkat Anda

Anda dapat menggunakan aplikasi contoh pubsub.py untuk mempublikasikan pesan dari perangkat Anda. Meskipun akan mempublikasikan pesan apa adanya, pesan tidak dapat dibaca sebagai dokumen JSON. Latihan ini memodifikasi aplikasi contoh agar dapat menerbitkan dokumen JSON dalam payload pesan yang dapat dibaca oleh. AWS IoT Core

Prosedur latihan

Dalam latihan ini, pesan berikut akan dikirim dengan device/data topik.

{
    "timestamp": 1601048303,
    "sensorId": 28,
    "sensorData": [
        {
        "sensorName": "Wind speed",
        "sensorValue": 34.2211224
        }
    ]
}

Secara default, pubsub3.py juga berlangganan pesan yang dikirimkannya. Anda akan melihat bahwa ia menerima pesan dalam output aplikasi. Jendela terminal akan terlihat seperti ini.

Connecting to a3qEXAMPLEsffp-ats.iot.us-west-2.amazonaws.com with client ID 'test-5cff18ae-1e92-4c38-a9d4-7b9771afc52f'...
Connected!
Subscribing to topic 'device/data'...
Subscribed with QoS.AT_LEAST_ONCE
Sending 2 message(s)
Publishing message to topic 'device/data': {"timestamp":1601048303,"sensorId":28,"sensorData":[{"sensorName":"Wind speed","sensorValue":34.2211224}]}
Received message from topic 'device/data': b'{"timestamp":1601048303,"sensorId":28,"sensorData":[{"sensorName":"Wind speed","sensorValue":34.2211224}]}'
Publishing message to topic 'device/data': {"timestamp":1601048303,"sensorId":28,"sensorData":[{"sensorName":"Wind speed","sensorValue":34.2211224}]}
Received message from topic 'device/data': b'{"timestamp":1601048303,"sensorId":28,"sensorData":[{"sensorName":"Wind speed","sensorValue":34.2211224}]}'
2 message(s) received.
Disconnecting...
Disconnected!

Hasil latihan

Dengan ini, perangkat Anda dapat menghasilkan pesan untuk dikirim AWS IoT Core untuk menguji konektivitas dasar dan menyediakan pesan perangkat AWS IoT Core untuk diproses. Misalnya, Anda dapat menggunakan aplikasi ini untuk mengirim data pengujian dari perangkat Anda untuk menguji tindakan AWS IoT aturan.

Tinjau hasilnya

Contoh-contoh dalam tutorial ini memberi Anda pengalaman langsung dengan dasar-dasar bagaimana perangkat dapat berkomunikasi dengan AWS IoT Core—bagian mendasar dari AWS IoT solusi Anda. Ketika perangkat Anda dapat berkomunikasi AWS IoT Core, mereka dapat meneruskan pesan ke AWS layanan dan perangkat lain tempat mereka dapat bertindak. Demikian juga, AWS layanan dan perangkat lain dapat memproses informasi yang menghasilkan pesan yang dikirim kembali ke perangkat Anda.

Ketika Anda siap untuk menjelajah AWS IoT Core lebih lanjut, cobalah tutorial ini: