Microsoft IoT Starter Kit 开发初体验

1. 引子

今年6月底，在上海举办的中国国际物联网大会上，微软中国面向中国物联网社区推出了Microsoft IoT Starter Kit ，并且免费开放1000套的申请。申请地址为：http://aka.ms/iotkits，目前仍然有效。当时一开放申请，我就在线填写了申请表，接下来就是长长的等待。相信很多朋友都是一样，在经过几个月的等待之后，终于拿到了这个开发套件，而有些朋友估计还在等待中。因为官方是一个月处理并邮寄一批，速度不是很快。但是，在经过了一段时间使用以后，我可以说，如果朋友们期待在这个最初版本的套件上开发基于Windows 10 IoT Core的程序的话，那么，还得再等等，因为后续的升级版本套件还在测试中。如果你有Linux和Arduino的基础，那么，恭喜你，你可以快速上手用了。接下来，就从我自己的角度，和大家分享这个套件的使用初体验。

2.开发套件硬件

首先，我们来看一看硬件配置，这次拿到的开发套件是微软物联网开发套件A型，包含了SeeeduinoCloud和Orange Pi Lite两块开发板，外围设备方面，包含Grove接口扩展板、200万像素摄像头、板载麦克风、温湿度传感器、光敏传感器、RGB灯、声音传感器、板载WIFI模块、8G Micro SD存储卡、一根MicroUSB线（给SeeeduinoCloud供电）和一根给Orange Pi Lite供电的USB线，值得注意的是，给SeeeduinoCloud供电的话，普通的充电器或者电脑的USB接口就足够了；但是，给Orange Pi Lite供电的话，最好找个电流大一些的充电器，比如1A以上的，官方标的是需要2A。另外，需要澄清的是，开发套件B不包含在免费赠送的范围内，据说，开发套件B型包含一块RaspberryPi 3 Model B、OLED显示屏、NFC、RFID卡、空气质量传感器、中继器、角度控制器等部件。

应该说，开发这两块开发板，用的套路是不一样的。首先，SeeeduinoCloud用的是Arduino IDE；Orange Pi Lite默认烧写运行的是Ubuntu系统，需要Linux环境的开发机。Grove接口扩展板和其他的各种传感器，是设计给SeeeduinoCloud用的；而摄像头，是设计给Orange Pi Lite用的。所以，这两部分硬件的概要图是这个样子的。

从性能上来看，Orange Pi Lite是不输给树莓派的，而淘宝的价格只有70+RMB，还是比较给力的。相比较而言，还是这块SeeeduinoCloud较贵，官网上的价格是50美金，不过它已经包含了无线WiFi，运行的环境是Openwrt+Arduino。

3. 软件与准备工作

从官方的宣传来看，称此套件“支持Arduino、OpenWrt、多种Linux发行版、Windows 10 IoT Core。为了更方便地连接Azure云服务，微软物联网开发套件在开发版中内置了Azure IoT SDK和Azure Cognitive Services认知服务SDK”。这里，需要大家注意的是，Arduino、OpenWrt是对于SeeeduinoCloud而言的，多种Linux发行版是对于Orange Pi Lite而言的，Windows 10 IoT Core是对于开发套件B的树莓派而言的。所以，不同的硬件运行不同的系统，开发工具和环境也不一样，这个大家需要留心，根据自己的实际需求来选择。

这里，我们先来测试SeeeduinoCloud和对应的Azure IoTHub服务。在开始之前，首先需要在自己的开发机器上安装Arduino IDE，因为SeeeduinoCloud需要使用Arduino IDE来编写执行的代码。如果没有安装该软件的朋友，可以到https://www.arduino.cc下载并安装最新的版本。

另外，使用Azure IoT服务的话，需要向世纪互联提交试用申请，地址为：https://www.azure.cn/pricing/1rmb-trial-full/?form-type=identityauth。当然，如果有国际版MSDN订阅的账户，其中包含了Azure服务的，也可以直接使用Azure IoT服务。套件中需要使用的Azure连接信息主要就是IoTHub的Hostname，Devicename和Key。有关IoTHub的创建，可以参考Azure的在线文档：https://www.azure.cn/documentation/articles/iot-hub-csharp-csharp-getstarted/。有关Device的创建，可以直接使用Device Explore工具，具体可以参考：https://github.com/Azure/azure-iot-sdks/tree/master/tools/DeviceExplorer

当然，如果要用别的免费的在线服务，也可以选择国内的Yeelink，具体可以参考：http://wiki.seeed.cc/Seeeduino_Cloud/

4. 硬件连接与初始设置

将开发套件中的SeeeduinoCloud、Grove接口扩展板和4个传感器取出，按照如下的连线方式连接：

① Grove - Temp&Humi Sensor -> A0；② Grove - Light Sensor -> A1；③ Grove - Sound Sensor -> A2；④ Grove - Chainable RGB LED -> D4，注意，Chainable RGB LED端接In。

连线完毕以后，效果图如下：

给SeeeduinoCloud上电，参考http://wiki.seeed.cc/Seeeduino_Cloud/文档的Network Config部分，配置SeeeduinoCloud连接无线路由器的SSID和密码（当然，如果想直接使用RJ45以太网接口的朋友，可以直接忽略）。首先，进入SeeeduinoCloud，其密码是seeeduino，如下图所示。

其次，在System部分，配置可用的无线路由器的SSID和密码，如下图所示。

设置结束以后，点击Configure and Restart，重启以后，可以登录无线路由器，发现它能够通过WiFi连接了。当然，从SeeeduinoCloud上电到连接上WiFi，需要一定的时间（大概30秒）。它的主机名是“--”，比较奇怪。

5. 设置Azure IoTHub连接字符串

使用Putty客户端，根据IP地址连接SeeeduinoCloud，按照“root，seeeduino”登录。如下图所示。

在根目录下，使用ls命令查看现有的文件。

可见，其中已经包含了一些必须的文件。这些文件在出厂的时候已经设置好了，需要修改的就是AzureConnectionString。因为这个是连接IoTHub的字符串。

使用 vi 键入 host name、device id 与 device key 到文件 " AzureConnectionString "。文件路径为 " /root/AzureConnectionString "。

或者使用 echo 命令输入字符串，如下（下面的问号用上面申请到的连接字符串代替）：

echo -n 'HOST_NAME:???.azure-devices.???

DEVICE_ID:???

DEVICE_KEY:???' > /root/AzureConnectionString

6. Arduino编程并下载程序

    利用Arduino IDE打开源代码工程，可以去https://github.com/WayenWeng/Seeeduino_Cloud_Azure_IoT_Hub_Client/下载。把Seeeduino_Cloud_Azure_IoT_Hub_Client-master\Arduino Code\libraries下的两个文件夹解压到Arduino IDE的libraries目录下。如下图所示。

打开工程，可以发现，程序主要采集的数据就是温度、湿度、光照强度和声音强度，采集的时间间隔可以通过loop中的delay函数来控制，其中的参数是以毫秒为单位的，默认应该是1000，也就是1秒钟采集一次数据，可以根据实际情况修改。另外，发送和接收数据是通过调用根目录下的AzureMessageSend和AzureMessageReceive来实现的，这部分内容并不在Arduino控制的范围内。当然，如果用户需要增加其他的传感器数据，就可以在扩展板上接其他传感器，在程序中读取，并封装到消息体里面就可以。然后，如果硬件连接正确的话，就可以在工具-端口中找到Seeeduino对应的COM号。最后，点击上传，就可以将程序上传到Seeeduino中。

7. 运行程序并监控数据

在Putty工具中，使用ps命令，就可以查看进程，如下图所示。

其中可以找到AzureIoTHubClient，该进程是默认启动的。为了监控数据采集和发送的状态，可以显示启动它。在命令行中，输入./AzureIoTHubClient，回车。如果正常的话，会显示客户端连接Azure IoTHub的状态信息，如下图所示。

之后，程序就会每隔1秒钟采集数据，并发送给IoTHub，如下图所示。

在本地，可以使用Device Explore来监控对应设备的数据，如下图所示。

另外，也可以在Azure的主页上查看已经发送的数据数量，如下图所示。

8. 数据的在线可视化-PowerBI

    传感器采集的数据是冷冰冰的，如何让它活跃起来，我们可以使用微软提供的Stream Analytics和PowerBI来实现数据的多样化显示。首先，需要在Azure的主页上新建一个流分析的业务，并将其输入配置为之前新建的IoTHub，输出配置为PowerBI，如下图所示。

当IoT Hub和Stream Analytics都运行起来以后，登录到PowerBI，设置图标的样式，如下图所示。

之后，可以将报表固定到某个Dashboard上，如下图所示。

保存，回到PowerBI主页，就可以看到实时的传感器数据的视图了，如下图所示。

后记

整个项目调试过程中，需要注意在输入Azure连接字符串时，最好通过VI输入，因为如果使用Windows的记事本等工具输入，有可能会带入一些不必要的字符，影响Azure IoT Hub的连接。

参考链接

1. IoT Starter Kit申请地址：http://aka.ms/iotkits

2. Azure试用申请：：https://www.azure.cn/pricing/1rmb-trial-full/?form-type=identityauth

3. IoTHub的创建：https://www.azure.cn/documentation/articles/iot-hub-csharp-csharp-getstarted/

4. Device Explore工具：https://github.com/Azure/azure-iot-sdks/tree/master/tools/DeviceExplorer

5. SeeeduinoCloud上手文档：http://wiki.seeed.cc/Seeeduino_Cloud/

6. 程序代码托管地址：https://github.com/WayenWeng/Seeeduino_Cloud_Azure_IoT_Hub_Client/