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mbed LPC1768とBluemixを用いたIoTプログラミング入門
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Shisei Hanai
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mbed LPC1768とBluemixを用いたIoTプログラミング入門
1.
mbed LPC1768とBluemixを用 いたIoTプログラミング入門 S.Hanai 2015/4/7
2.
おことわり 本資料の記載内容は、私が個人的に調べた内容であり、正式な日本IBMのテス トやレビューを受けておりません。内容について、できる限り正確を期すよう 努めてはおりますが、いかなる明示または暗黙の保証も責任も負いかねます。 本資料の情報は、使用先の責任において使用されるべきものであることを、あ らかじめご了承ください。
3.
概要
4.
献立 以下の構成でIoTプログラミングを入門する mbedのアプリケーションボード(Ethernet
Starter Kit)を使用 IBM Internet of Things FoundationをMQTTのハブとして使用 アプリケーション構築環境としてBluemixを使用
5.
構成 IBM Internet of Things
Foundation mbed LPC1768 MQTT/json Bluemix アプリケーション MQTT/json or https/REST(json) デバイス管理、イベント照会
6.
IoT用のクラウド・ベースのハブ https://internetofthings.ibmcloud.com/ Bluemixもしくは、IBM
Marketplace経由で使用できる アプリケーションからは、MQTT以外に普通に https/REST(json)でもアクセスできる 認証トークンを用いたセキュリティ 長いので以降IOTFと省略 IBM Internet of Things Foundation
7.
デバイスの準備
8.
ARMとの提携 Impact2014でARMとの提携を発表 http://developer.mbed.org/blog/entry/IBM-teams-up-with- mbed-for-IoT-kit/ キットとして販売されるようだが、実際はhardware自体 はmbedのアプリケーションボードが利用できる(今回の 資料も、これを使用) http://developer.mbed.org/cookbook/mbed-application- board
9.
ボードの入手 アプリケーションボード 今回はスイッチ・サイエンスさんで購入 https://www.switch-science.com/catalog/1276/ mbed アプリケーションボードはI/Oしか載っていないので、 mbedも必要。今回は秋月電子さんで購入 http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-03596/
10.
ボードの接続 向きに注意! 両方の基板に VOUT/GND/P20/P21のシルク 印刷があるので合わせる
11.
mbedの登録 mbedはWebブラウザを使ったIDEで開発できるが、これ には登録が必要 以下のような参考ページを見て登録して、LED点灯のよ うな簡単な動作確認をしておく http://developer.mbed.org/users/nxpfan/notebook/lets_ge t_started_jp/
12.
QuickStartを用いた動作確認
13.
QuickStart IOTFにはQuickStartという仕組みがあり、これを使うと 手早くデバイスの動作確認ができる
14.
mbedの接続 EthernetをDHCPがサ ポートされたLANに接続 USBをPCに接続 アプリケーションボード 側ではなくmbed上の USB
USBコネクタのそばの青 色LEDが点灯すれば接続 はok
15.
mbedの認識 mbedはUSBメモリーとして認識される Windowsの場合はデバイスドライバが必要とのこと (https://mbed.org/handbook/Windows-serial- configuration) アプリケーションのデプロイは、このUSBメモリーにア プリケーションをコピーするだけで行える
16.
IBMIoTClientEthernetExampleのビルド 以下のページに移動 http://developer.mbed.org/te ams/IBM_IoT/code/IBMIoTC lientEthernetExample/ 右上にあるImport
this programをクリック mbedの登録が済ませてあれ ば、ブラウザ上の開発環境 が立ち上がるのでimportを 完了する
17.
デプロイ Compileをクリックすると、コンパイルが行われてブラ ウザのダウンロードで.binファイル (IBMIoTClientEthernetExample_LPC1768.bin)が落ちて くる。 このbinファイルを、USBメモリとして認識されている mbedにコピーする なおファイルのコピー中は、USBコネクタ横の青色LED が細かく点滅するので、この点滅が終わるまで待つ
コピーが終わったら、mbed基板中央のリセットを押す IDEの右上のターゲットが LPC1768になっていること を確認しておく
18.
起動確認 うまくいくとLCDに表示が 行われる すぐ右にあるJoystickを下 に倒していくと、他の表示 が見える
情報提供ページ
19.
起動確認 デバイスID 重要。控えておく。また他 の人に見られないように。 Ethernetの接続状況 うまくDHCPからアドレス が取得できれば、 Connectedとなる
20.
動作確認 ガイドのページを開く https://developer.ibm.com/iot/recipes/arm-mbed/ Visualizeのところにデバイスidを入力する
21.
QuickStartモードでの動作確認 デモページが表示され る 表示されているポテン ションメータを動かし たり、本体を揺すって 加速度センサーに情報 を与えると、リアルタ イムに情報が表示され る
22.
Internet of Things
Foundation(IOTF)へ の登録
23.
IOTFへの登録 現在は、IBM Bluemixと、IBM
Cloud Marketplaceが選べ る https://internetofthings.ibmcloud.com/dashboard/#/signu p 現在のところ、BluemixであればFree planというのがあ るので開発、テスト用にはこちらを使うと良い どちらを使っても、IOTFにおける組織(Organization) コードが変わるだけなので、プログラミング上は変わり ない
24.
Bluemixを用いたIOTFへの登録
25.
Bluemixからの登録 Internet of
Things Foundation Starterをカタログから選 ぶ 好きな名前を付けて、 作成をクリック
26.
モノのインターネットを追加 モノのインターネットを追加 アプリケーションとして前ペー ジで作ったInternet of
Things Foundation Starterを設定
27.
設定 ダッシュボード上のモノのインター ネットをクリック Connect your
devicesを選択
28.
IOTFダッシュボード IOTFダッシュボードが表示されるのでDevicesを選ぶ
29.
デバイスをIOTFに追加 Add Devicesをクリック
30.
デバイス設定 好きな名前を付ける(組織内で 一意であれば良い) mbedのLCDに表示された device IDを入力
31.
デバイス情報の表示 この部分をメモしておく
32.
IOTF情報のデバイスへの設定 mbedのIDEからmain.cppを開く ここにメモしておいた値を指定 する(次ページに設定例)。
33.
設定例 // Configuration values
needed to connect to IBM IoT Cloud #define ORG "quickstart" // org=の値 #define ID "" // id=の値 #define AUTH_TOKEN "" // auth-token=の値 #define TYPE DEFAULT_TYPE_NAME // type=の値
34.
デプロイ 設定を変更したら、Compileをしてダウンロードされた binファイルをmbedにコピーしてresetボタンを押す しばらくすると、IOTFのダッシュボード上のインジ ケータが緑になりデバイスからイベントが上がってき ていることが分かる
35.
Node-REDでの動作確認
36.
flow editor ボイラープレートで作成しておいたInternet
of Things Foundation Starterをダッシュボードで選び、経路の部 分のURLを開く
37.
flow editor Go
to your Node-RED flow editorをクリック デフォルトでフローができているので、IBM IoT App In をダブルクリックする
38.
処理イベントの選択 動作確認のため全てを受け取るよ うにする 設定が終わったら右上のDeployボ タンをクリックする
39.
デバイスイベントの確認 デバイスの電源が入っていれば debugペインにイベントが上 がってくる これは一番右にある緑の箱 (debug)が出力している
40.
条件を変更してみる 中央付近にあるswitchをダ ブルクリック。これは条件 によってフローを変える部 品 しきい値を40から30に変更 (現在debugペインに報告さ れている温度より小さくす る)
41.
条件を変更してみる 表示がcriticalに変わったこ とを確認 これはswitchの結果が danger側に変わったことが 原因
42.
IBM Cloud Marketplaceを用いたIOTF への登録
43.
IOTFへの登録 IBM Cloud
Marketplaceを利用してもIOTFへの登録がで きる。前章のBluemixからの登録と、どちらを用いても 良い https://www.ibm.com/marketplace/cloud/buy-internet-of- things-foundation/us/en-us にアクセスする 右上の30 day free trialをクリック
44.
IOTFへの登録 IBM IDを持っている場合は、IBM
ID登 録のメールアドレスで開始する メールが届くので、中のリンクをクリックして登録を完了する。
45.
IOTFダッシュボード 再びIOTFのダッシュボードで確認すると、組織が2つに 増えていることが分かる(BluemixもIOTFに登録している 場合) Bluemixから登録した分 IBM Cloud
Marketplace から登録した分 デバイスの登録等の操作はBluemixの時と同じ
46.
IOTFを用いたアプリケーション開発
47.
IOTFを用いたアプリケーションの作成 デバイス制御API デバイスの制御を行う 履歴イベントAPI デバイスのイベントを照会する
48.
デバイス制御API
49.
デバイス制御API 以下のデバイス制御が可能 (https://docs.internetofthings.ibmcloud.com/api/device_m anagement.html) 組織の照会
デバイスリスト デバイスタイプごとのリスト デバイスタイプのリスト デバイスの登録 デバイスの更新 登録デバイスの照会 デバイスの削除
50.
デバイス制御API httpsでベーシック認証を行う ユーザ、パスワードは、API
KeyとAuth Tokenが必要に なるので取得しておく (1) API Keysを選び (2) New API Keyを選 ぶ
51.
デバイス制御API この2つをメモする。 特にAuth Tokenは、こ こでメモし忘れると後 から照会できない
52.
デバイス制御API httpsなので普通にブラウザを用いて呼び出しできる 例:デバイスの一覧 List Devices Get
a list of all devices in an organization. Request GET internetofthings.ibmcloud.com/api/v0001/organizations/org_id/devices ブラウザで、このURL にアクセスすれば良い。 この時org_idを自分の 組織idに置き替える
53.
デバイス制御API デバイスの一覧がJSONで返ってくる (現在は、ユーザ、パスワードは要求されなかった)
54.
履歴イベントAPI
55.
履歴イベントAPI デバイスからのイベントを照会するためのAPI。認証は デバイス制御APIと同じ。以下が可能。 全てのイベントの表示
パラメータの照会 デバイスタイプによるイベント照会 あるデバイスのイベント表示 MQTTだけでなくhttpsでの照会も可能 httpsはポーリングになるのでリアルタイムのイベント把 握には向いていないが、数分ごとの把握で良い場合には 十分
56.
履歴イベントAPI 例:全てのイベントの表示 View all events View
events across all devices registered to the organization Request GET internetofthings.ibmcloud.com/api/v0001/historian/org_id ブラウザで、このURL にアクセスすれば良い。 この時org_idを自分の 組織idに置き替える
57.
履歴イベントAPI なお、Cookieを用いることで、表示開始位置を変えることが可能(詳細は、仕様 書を参照 https://docs.internetofthings.ibmcloud.com/api/historical_events.html)
58.
まとめ ARM mbedのアプリケーションボードと IBMIoTClientEthernetExampleを用いると、簡単にIoTア プリケーションを構築できる
QuickStartを用いると認証などをスキップして簡単に動 作確認が行える IBM Internet of Things Foundationは、クラウドベースの IoT用のハブであり、現在はBluemixか、IBM Cloud Marketplaceから登録できる IBM Internet of Things FoundationのAPIは、MQTTだけ でなくhttpsで可能なのでブラウザを用いて簡単に動作確 認できる
59.
今後の予定 MQTTを用いたIBM Internet
of Things Foundationへのア クセス もう少し実用的なIoTアプリケーションの構築例
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