Conecte seu Raspberry Pi 3 à solução de monitoramento remoto e envie telemetria de um sensor real usando Node.js

Este tutorial mostra como usar o Microsoft Azure IoT Starter Kit para Raspberry Pi 3 para desenvolver um leitor de temperatura e umidade que possa se comunicar com a nuvem. O tutorial usa:

• Raspbian OS, a linguagem de programação Node.js e o SDK do Microsoft Azure IoT para Node.js, para implementar um dispositivo de exemplo.
• A solução pré-configurada de monitorização remota do IoT Suite tem como back-end baseado em nuvem.

Visão geral

Neste tutorial, vai concluir os seguintes passos:

• Implante uma instância da solução pré-configurada de monitoramento remoto em sua assinatura do Azure. Esta etapa implanta e configura automaticamente vários serviços do Azure.
• Configure o seu dispositivo e sensores para comunicar com o seu computador e com a solução de monitorização remota.
• Atualize o código do dispositivo de exemplo para se conectar à solução de monitoramento remoto e envie telemetria que você pode exibir no painel da solução.

Pré-requisitos

Para concluir este tutorial, você precisa de uma assinatura ativa do Azure.

Software necessário

Você precisa do cliente SSH em sua máquina desktop para permitir que você acesse remotamente a linha de comando no Raspberry Pi.

• O Windows não inclui um cliente SSH. Recomendamos o uso PuTTY.
• A maioria das distribuições Linux e Mac OS incluem o utilitário SSH de linha de comando. Para obter mais informações, consulte SSH usando Linux ou Mac OS.

Hardware necessário

Um computador desktop para permitir que você se conecte remotamente à linha de comando no Raspberry Pi.

Microsoft IoT Starter Kit para Raspberry Pi 3 ou componentes equivalentes. Este tutorial usa os seguintes itens do kit:

• Framboesa Pi 3
• Cartão microSD (com NOOBS)
• Um cabo USB Mini
• Um cabo Ethernet
• Sensor BME280
• Tabuleiro de pão
• Fios de ligação
• Resistências
• LEDs

Provisionar a solução

Se você ainda não provisionou a solução pré-configurada de monitoramento remoto em sua conta:

1. Entre no azureiotsuite.com usando suas credenciais de conta do Azure e clique em + para criar uma solução.
2. Clique Selecionar no bloco Monitorização remota.
3. Insira um nome de Solução para sua solução pré-configurada de monitoramento remoto.
4. Selecione a Região e a Subscrição que pretende utilizar para configurar a solução.
5. Clique Criar Solução para iniciar o processo de provisionamento. Esse processo normalmente leva vários minutos para ser executado.

Aguarde a conclusão do processo de provisionamento

1. Clique no bloco da sua solução com o estado de Provisionamento.
2. Observe os estados de provisionamento à medida que os serviços do Azure são implantados em sua assinatura do Azure.
3. Quando o provisionamento for concluído, o status será alterado para Ready.
4. Clique no azulejo para ver os detalhes da sua solução no painel à direita.

Há detalhes que você esperaria ver que não estão listados para sua solução? Dê-nos sugestões de funcionalidades no User Voice.

Exibir o painel da solução

O painel da solução permite gerenciar a solução implantada. Por exemplo, você pode exibir telemetria, adicionar dispositivos e invocar métodos.

1. Quando o provisionamento estiver concluído e o bloco da solução pré-configurada indicar Ready, escolha Iniciar para abrir o portal da solução de monitoramento remoto em uma nova guia.

   

2. Por padrão, o portal da solução mostra o painel . Você pode navegar para outras áreas do portal de soluções usando o menu no lado esquerdo da página.

   

Adicionar um dispositivo

Para que um dispositivo se conecte à solução pré-configurada, ele deve se identificar no Hub IoT usando credenciais válidas. Você pode recuperar as credenciais do dispositivo no painel da solução. Você inclui as credenciais do dispositivo em seu aplicativo cliente mais adiante neste tutorial.

Se ainda não o fez, adicione um dispositivo personalizado à sua solução de monitorização remota. Conclua as seguintes etapas no painel da solução:

1. No canto inferior esquerdo do painel, clique em Adicionar um dispositivo .

   

2. No painel Dispositivo Personalizado, clique em Adicionar novo.

   

3. Escolha Deixe-me definir meu próprio ID de dispositivo. Introduza um ID de Dispositivo, como rasppi, clique em Verificar ID para verificar se ainda não utilizou o nome na sua solução e, em seguida, clique em Criar para aprovisionar o dispositivo.

   

4. Anote as credenciais do dispositivo (ID do Dispositivo, Nome do Host do Hub IoTe Chave do Dispositivo). Seu aplicativo cliente no Raspberry Pi precisa desses valores para se conectar à solução de monitoramento remoto. Em seguida, clique em Done (Concluído).

   

5. Selecione seu dispositivo na lista de dispositivos no painel da solução. Em seguida, no painel Detalhes do Dispositivo, clique em Ativar Dispositivo. O estado do seu dispositivo é agora Executando. A solução de monitoramento remoto agora pode receber telemetria do seu dispositivo e invocar métodos no dispositivo.

Prepare o seu Raspberry Pi

Instalar o Raspbian

Se esta é a primeira vez que você está usando seu Raspberry Pi, você precisa instalar o sistema operacional Raspbian usando NOOBS no cartão SD incluído no kit. O Raspberry Pi Software Guide descreve como instalar um sistema operacional no seu Raspberry Pi. Este tutorial pressupõe que você tenha instalado o sistema operacional Raspbian no seu Raspberry Pi.

Configurar o hardware

Este tutorial usa o sensor BME280 incluído no Microsoft Azure IoT Starter Kit for Raspberry Pi 3 para gerar dados de telemetria. Ele usa um LED para indicar quando o Raspberry Pi processa uma invocação de método a partir do painel da solução.

Os componentes da tábua de pão são:

• LED vermelho
• Resistor de 220 Ohm (vermelho, vermelho, castanho)
• Sensor BME280

O diagrama a seguir mostra como conectar seu hardware:

A tabela a seguir resume as conexões do Raspberry Pi com os componentes no breadboard:

Para concluir a configuração de hardware, você precisa:

• Conecte seu Raspberry Pi à fonte de alimentação incluída no kit.
• Conecte o Raspberry Pi à sua rede usando o cabo Ethernet incluído no seu kit. Como alternativa, você pode configurar de conectividade sem fio para o seu Raspberry Pi.

Agora você concluiu a configuração de hardware do seu Raspberry Pi.

Inicie sessão e aceda ao terminal

Você tem duas opções para acessar um ambiente de terminal no seu Raspberry Pi:

• Se você tiver um teclado e monitor conectados ao seu Raspberry Pi, você pode usar a GUI do Raspbian para acessar uma janela do terminal.

• Aceda à linha de comandos no seu Raspberry Pi utilizando SSH a partir de seu computador.

Usar uma janela de terminal na GUI

As credenciais padrão para Raspbian são nome de usuário pi e senha raspberry. Na barra de tarefas na GUI, você pode iniciar o utilitário Terminal usando o ícone que se parece com um monitor.

Iniciar sessão com SSH

Você pode usar SSH para acesso de linha de comando ao seu Raspberry Pi. O artigo SSH (Secure Shell) descreve como configurar o SSH no seu Raspberry Pi e como se conectar a partir de Windows ou Linux & Mac OS.

Inicie sessão com o nome de utilizador pi e palavra-passe framboesa.

Opcional: Compartilhe uma pasta no Raspberry Pi

Opcionalmente, você pode querer compartilhar uma pasta no seu Raspberry Pi com seu ambiente de desktop. O compartilhamento de uma pasta permite que você use seu editor de texto de área de trabalho preferido (como Visual Studio Code ou Sublime Text) para editar arquivos no Raspberry Pi em vez de usar nano ou vi.

Para compartilhar uma pasta com o Windows, configure um servidor Samba no Raspberry Pi. Como alternativa, use o servidor de SFTP integrado com um cliente SFTP em sua área de trabalho.

Ativar SPI

Antes de executar a aplicação de exemplo, deve-se habilitar o barramento SPI (Serial Peripheral Interface) no Raspberry Pi. O Raspberry Pi se comunica com o dispositivo de sensor BME280 através do barramento SPI. Use o seguinte comando para editar o arquivo de configuração:

sudo nano /boot/config.txt

Encontre a linha:

#dtparam=spi=on

• Para descomentar a linha, exclua o # no início.

• Salve suas alterações (Ctrl-O, Enter) e saia do editor (Ctrl-X).

• Para ativar o SPI, reinicie o Raspberry Pi. A reinicialização desconecta o terminal, você precisa entrar novamente quando o Raspberry Pi for reiniciado:

  sudo reboot
  

Baixar e configurar o exemplo

Agora você pode baixar e configurar o aplicativo cliente de monitoramento remoto no seu Raspberry Pi.

Instalar Node.js

Instale Node.js no seu Raspberry Pi. O SDK do IoT para Node.js requer a versão 0.11.5 do Node.js ou posterior. As etapas a seguir mostram como instalar o Node.js v6.10.2 no Raspberry Pi:

1. Use o seguinte comando para atualizar seu Raspberry Pi:

   sudo apt-get update
   

2. Use o seguinte comando para baixar os binários Node.js para o Raspberry Pi:

   wget https://nodejs.org/dist/v6.10.2/node-v6.10.2-linux-armv7l.tar.gz
   

3. Use o seguinte comando para instalar os binários:

   sudo tar -C /usr/local --strip-components 1 -xzf node-v6.10.2-linux-armv7l.tar.gz
   

4. Use o seguinte comando para verificar se você instalou o Node.js v6.10.2 com êxito:

   node --version
   

Clonar os repositórios

Se você ainda não tiver feito isso, clone os repositórios necessários executando os seguintes comandos no seu Pi:

cd ~
git clone --recursive https://github.com/Azure-Samples/iot-remote-monitoring-node-raspberrypi-getstartedkit.git`

Atualizar a cadeia de conexão do dispositivo

Abra o arquivo de origem de exemplo no editor nano usando o seguinte comando:

nano ~/iot-remote-monitoring-node-raspberrypi-getstartedkit/basic/remote_monitoring.js

Encontre a linha:

var connectionString = 'HostName=[Your IoT hub name].azure-devices.net;DeviceId=[Your device id];SharedAccessKey=[Your device key]';

Substitua as variáveis de espaço reservado pelas informações do dispositivo e do Hub IoT que você criou e salvou no início deste tutorial. Salve suas alterações (Ctrl-O, Enter) e saia do editor (Ctrl-X).

Executar o exemplo

Execute os seguintes comandos para instalar os pacotes de pré-requisitos para o exemplo:

cd ~/iot-remote-monitoring-node-raspberrypi-getstartedkit/basic
npm install

Agora você pode executar o programa de exemplo no Raspberry Pi. Digite o comando:

sudo node ~/iot-remote-monitoring-node-raspberrypi-getstartedkit/basic/remote_monitoring.js

A saída de exemplo a seguir é um exemplo da saída que você vê no prompt de comando no Raspberry Pi:

Pressione Ctrl-C para sair do programa a qualquer momento.

Visualizar a telemetria

O Raspberry Pi agora está enviando telemetria para a solução de monitoramento remoto. Você pode exibir a telemetria no painel da solução. Você também pode enviar mensagens para o Raspberry Pi a partir do painel da solução.

• Navegue até o painel da solução.
• Selecione seu dispositivo na lista suspensa Dispositivo para exibir.
• A telemetria do Raspberry Pi é exibida no painel.

Agir sobre o dispositivo

No painel da solução, você pode invocar métodos no Raspberry Pi. Quando o Raspberry Pi se conecta à solução de monitoramento remoto, ele envia informações sobre os métodos suportados.

• No painel da solução, clique em Dispositivos para visitar a página Dispositivos. Selecione o Raspberry Pi na Lista de dispositivos. Em seguida, escolha Métodos:

  

• Na página Invocar Método, escolha LightBlink na lista suspensa Método.

• Escolha InvokeMethod. O LED conectado ao Raspberry Pi pisca várias vezes. O aplicativo no Raspberry Pi envia uma confirmação de volta para o painel da solução:

  

• Você pode ligar e desligar o LED usando o método ChangeLightStatus com um LightStatusValue definido como 1 para ligado ou 0 para desligado.

Próximos passos

Visite o do Centro de Desenvolvimento de IoT do Azure para obter mais exemplos e documentação sobre o Azure IoT.