Arduino + Xbee + Bluemix = 将设备连接到云

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Arduino + Xbee + Bluemix = 将设备连接到云

dW@大冰

本教程将建立一种无线通信，以便远程控制设备的打开/关闭，或者为您提供一个传感器而不是按钮，在每次邮件到达您邮箱时发出信号，让您知道有邮件到达。

本项目包含三个主要部分：

§Arduino + Xbee + 按钮 + LED 灯

§Arduino + Xbee + 蜂鸣器

§Arduino + 以太网 + Bluemix

查阅 GitHub 上的 hovig / xbee-ethernet-arduino-nodered，了解有关的更多信息。

在第 1 部分中，当按下按钮时，LED 灯会打开并从 Xbee1 向 Xbee2 发送一个信号；在第 2 部分中，蜂鸣器会发出声音。与此同时，该信号会被以太网 Arduino 读取，并通过 MQTT 通信发送到 Bluemix 的MongoDB。Node-RED 将处理以太网 Arduino 的读取，并将它发送到 MongoDB，它还会在您在 Bluemix 应用程序链接上使用 /status 时检索数据库中的内容。

备注：本项目可在插入 Arduino 中的外部电池上运行。硬件设置可能有所不同，您可能会使用更少量的 Arduino。您可以选择构建自己的项目，本教程将为您提供基本的入门知识或参考。所以要执行这个项目，我们首先需要：

§Arduino（3 个）

• 以太网盾板 (Ethernet shield)
  

§Xbee Series 1（2 个）

• Xbee 盾板 (Xbee Shield)（2 个）
  

§按钮

§蜂鸣器

§LED

§针对 5V 电压的 330 欧姆电阻（2 个）

Xbee 模块 1 和模块 2 需要能够在同一个通道上无干扰地彼此通信。对于 Windows，可以使用 Putty 或 X-CTU；对于 Mac，可以使用 CoolTerm。请查阅 xbee to xbee setup.txt来了解设置步骤。您将需要 Arduino Sketch IDE（从 Arduino.cc 下载）来实现对 Arduino 的编码。

第 1 部分 – Xbee 1、Arduino、LED 灯和一个按钮

查阅 xbee1-arduino-setup，了解设置 Xbee1 模块的更多信息。

1. /**
   
2. * @author - hovig ohannessian
   
3. * @date   - 25-Mar-15
   
4. * xbee module #1
   
5. */
   
6. 
   
7. 
   
8. int buttonInput = 2;
   
9. int buttonState = 0;
   
10. int ledOutput = 13;
    
11. char readChar;
    
12. 
    
13. 
    
14. 
    
15. 
    
16. void setup() {
    
17.   Serial.begin(9600);
    
18.   pinMode(ledOutput, OUTPUT);
    
19.   pinMode(buttonInput, INPUT);
    
20.   digitalWrite(buttonInput, HIGH);
    
21. }
    
22. 
    
23. 
    
24. void loop() {
    
25.   buttonState = digitalRead(buttonInput);
    
26.   if (buttonState == HIGH) {
    
27.     digitalWrite(ledOutput, LOW);
    
28.   } else {
    
29.     Serial.print('H');
    
30.     digitalWrite(ledOutput, HIGH);
    
31.     delay(1000);
    
32.   }
    
33. }

复制代码

第 2 部分 – Xbee 2、Arduino、蜂鸣器

查阅 xbee2-arduino-setup，了解设置 Xbee2 模块的更多信息。

1. /**
   
2. * @author - Hovig Ohannessian
   
3. * @date   - 25-Mar-15
   
4. * xbee module #2
   
5. */
   
6. int buzzer = 11;
   
7. 
   
8. 
   
9. void setup() {
   
10.   pinMode(buzzer, OUTPUT);
    
11.   Serial.begin(9600);
    
12. }
    
13. 
    
14. 
    
15. void loop() {
    
16.   while(Serial.available() == 0);
    
17.     if(Serial.read() == 'H') {
    
18.       digitalWrite(buzzer, HIGH);
    
19.       delay(3000);
    
20.       digitalWrite(buzzer, LOW);
    
21.       delay(1000);
    
22.     }
    
23. }

复制代码

第 3 部分 – 以太网、Arduino 和 Bluemix

在 Arduino Uno — 秘诀上，确保 Arduino 以太网设备已连接到 Bluemix 的物联网。一定要按照此链接中的步骤，将该设备添加到 IBM Internet of Things Foundation。查阅 ethernet-arduino-setup，了解设置以太网和Arduino 的更多信息。

我使用了 IBM Bluemix 的物联网所提供的快速入门示例代码。将最后一个方法从 getTemp() 更改为 getValue()。您需要更改下面代码中的 mac[ ] 中的 MAC 地址和 MQTT_CLIENTID。如果您的设备背面没有 MAC 地址，那么可以想出一个。

1. #include <SPI.h>
   
2. #include <Ethernet.h>
   
3. #include <IPStack.h>
   
4. #include <Countdown.h>
   
5. #include <MQTTClient.h>
   
6. #define MS_PROXY "quickstart.messaging.internetofthings.ibmcloud.com"
   
7. #define MQTT_PORT 1883
   
8. #define MQTT_MAX_PACKET_SIZE 100
   
9. byte mac[] = { 0x12, 0xFF, 0xBB, 0xCC, 0xDE, 0x11 };
   
10. #define MQTT_CLIENTID "d:quickstart:iotsample-arduino:12ffbbccde11"
    
11. #define MQTT_TOPIC "iot-2/evt/status/fmt/json"
    
12. EthernetClient c;
    
13. IPStack ipstack(c);
    
14. MQTT::Client<IPStack, Countdown, 100, 1> client = MQTT::Client<IPStack, Countdown, 100, 1>(ipstack);
    
15. int incomingByte = 11;
    
16. String deviceEvent;
    
17. int pin;
    
18. 
    
19. 
    
20. void setup() {
    
21.   Serial.begin(9600);
    
22.   Ethernet.begin(mac);
    
23.   pinMode(2, INPUT);
    
24.   delay(2000);
    
25. }
    
26. 
    
27. 
    
28. void loop() {
    
29.   int rc = -1;
    
30.   if (!client.isConnected()) {
    
31.     Serial.println("Connecting to IoT Foundation");
    
32.     while (rc != 0) {
    
33.       rc = ipstack.connect(MS_PROXY, MQTT_PORT);
    
34.     }
    
35.    
    
36.     MQTTPacket_connectData data = MQTTPacket_connectData_initializer;
    
37.     data.MQTTVersion = 3;
    
38.     data.clientID.cstring = MQTT_CLIENTID;
    
39.     rc = -1;
    
40.     while ((rc = client.connect(data)) != 0)
    
41.     ;
    
42.     Serial.println("Connected successfully\n");
    
43.     Serial.println("Value\tDevice Event (JSON)");
    
44.     Serial.println("____________________________________________________________________________");
    
45.   }
    
46. 
    
47. 
    
48.   MQTT::Message message;
    
49.   message.qos = MQTT::QOS0;
    
50.   message.retained = false;
    
51.   deviceEvent = String("{\"d\":{\"myName\":\"Arduino Uno\",\"value\":");
    
52.   char buffer[60];
    
53.   //   if(Serial.available()>0) {
    
54.         //incomingByte = Serial.read();
    
55. // }
    
56.   dtostrf(getValue(),1,2, buffer);
    
57.   deviceEvent += buffer;
    
58.   deviceEvent += "}}";
    
59.   Serial.print("\t");
    
60.   Serial.print(buffer);
    
61.   Serial.print("\t\t");
    
62.   deviceEvent.toCharArray(buffer, 60);
    
63.   Serial.println(buffer);
    
64.   message.payload = buffer;
    
65.   message.payloadlen = strlen(buffer);
    
66.   rc = client.publish(MQTT_TOPIC, message);
    
67.   
    
68.   if (rc != 0) {
    
69.     Serial.print("return code from publish was ");
    
70.     Serial.println(rc);
    
71.   }
    
72.   client.yield(1000);
    
73. }
    
74. 
    
75. 
    
76. double getValue(void) {
    
77.   pin = digitalRead(2);
    
78.   return (pin);
    
79. }

复制代码

有关 Bluemix Node-RED 和 MongoDB 设置和代码，请查阅 Node RED Bluemix。

结果将按以下方式传输到 Mongo 数据库中和 YOUR_APP_NAME.mybluemix.net 网页上：

1. {
   
2.     "_id": {
   
3.         "$oid": "XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX"
   
4.     },
   
5.     "d": {
   
6.         "myName": "Arduino Uno",
   
7.         "value": 0
   
8.     }
   
9. }

复制代码

值为 0，在从 Xbee1 向 Xbee2 发送一个信号时，该值将转换为 1，而且以太网将读取它并通过 IBM 的物联网MQTT 将它发送到 MongoDB。然后，每次有针对 Bluemix 的 Node Red 的 HTTP 请求时，Bluemix 的 Node Red 就会从数据库查询数据：YOUR_APP_NAME.mybluemix.net/status。
可向此项目添加的功能是，您可以解析来自数据库的输出，当值为 1 时，可向您的手机发送一个推送通知。

参考资料

§代码：hovig/xbee-ethernet-arduino-nodered

§IBM Bluemix IoT Foundation：Arduino Uno — Recipe