[IoT迷你赛]基于TencentOS tiny的IoT设备极速上云实践系列

物联网行业已经发展到各个垂直行业真正落地和商用运营阶段，各大厂都在积极布局和拥抱合作伙伴，在云管端各个环节，建立开放平台，推出一揽子的解决方案，打造各自差异化的生态。本文基于腾讯自研的物联网操作系统TencentOS tiny以及腾讯云物联网通信平台IoT Hub进行物联网案例开发。

        本案例设计，用户可以通过微信小程序与IoT设备进行简单交互，分三部分组成，包括用户应用，云平台，IoT设备，其架构图如下：

          下面就分别展开描述这三个部分的开发过程。

IoT设备

           IoT设备可以简单理解为一种既有联网能力的嵌入式设备，本次案例就是基于TEG云架构平台部系统研发中心自研的物联网操作系统TencentOS tiny和配套的自研开发板，TencentOS tiny提供可靠的OS内核功能,丰富的物联网应用组件以及轻量的SDK，方便开发者迅速开发，简单几步便可轻松让IoT设备上云。

           一张图描述TencentOS tiny的架构：

           TencentOS tiny开发板实物图 :

            开发板功能丰富，基本满足物联网各个应用场景的demo,本次使用的硬件模块，简单框图：

          光照传感器和温湿度传感器都是通过模拟信号转换成数字信号，MCU通过I2C通信协议读取传感器数据。显示屏可以显示可视化数据，也是通过I2C协议来控制，螺旋桨电机和LED灯则通过普通GPIO来控制，TencentOS tiny已经针对硬件操作封装HAL硬件抽象层，开发者不用过多了解具体的硬件原理和驱动层协议，便可以轻松无感知的操作硬件。

          IoT设备的联网能力主要是靠WIFI模组来实现，模组内部已经封装好了协议栈，MCU通过AT命令，就可以与云端服务器进行连接，本次是基于MQTT协议与云端对接，所以使用WIFI模组与云端服务器建立TCP链接。TencentOS tiny提供了可靠的AT框架和网络连接模块，兼容了市面上常用的模组，用户只要适配好以下几个函数功能，则设备就有了联网能力。

            简单介绍了OS和硬件，以下就是设备上云的流程。

            TencentOS tiny提供了丰富的组件，用户开发的时候，只需修改少量代码就可以实现数据上云服务。本案例的数据通信协议使用MQTT，payload采用JSON数据格式。

数据上行：

数据下行:

            TencentOS tiny提供COAP，MQTT等主流的IoT协议框架，提供统一的极简风格的API操作，有效提高开发者的效率。

MQTT连接代码：

MQTT主题订阅代码：

MQTT数据发布代码:

   MQTT数据接收代码:

    本次案例目的只是demo演示作用，因此基于TencentOS tiny的软件简单流程如下:

 启动代码:

主线任务代码:

   传感器任务代码:

由于云平台IoT Hub的MQTT连接需要鉴权，因此，编译工程之前，需要根据IoT Hub平台侧的鉴权信息配置MQTT连接参数，平台侧也提供了Python源码，方便生成该信息。开发者只要修改以下和云平台相关的信息，就可以与云端服务器建立MQTT连接，实现数据的上云服务。

云平台配置

       腾讯云物联网通信IoT Hub平台提供了方便的配置，很快建立好云端的产品属性，主要步骤是建立产品，添加设备，配置规则引擎，通过云平台的产品ID，设备名，设备密钥生成MQTT连接的鉴权参数。规则引擎配置MQTT的payload内容转发到第三方服务器。以便于与用户应用对接。规则引擎还提供SQL语言进行数据筛查，方便用户选择定制的信息。

       (1)登录腾讯云物联网通信平台，创建新产品

       确认之后，得到产品ID：

​                          

      (2)在该产品下，创建新设备:

​                          

        确定添加之后，得到设备密钥，用于接入鉴权：

         (3)新建规则引擎，使MQTT的payload内容转发到用户应用的http server。首先，使用SQL语言筛选信息，本次配置转发所有信息，最后添加行为，填写转发到第三方服务器的URL：

            简单3步就可以配置好云平台，数据上云之后，可以通过平台的云日志功能查看数据。       

用户应用

            腾讯云物联网平台提供了在线API 3.0 Explorer工具，能显著降低使用云 API 的难度，帮助用户高效构建物联网应用，且自动生成Java, Python, PHP, GO等多种主流的服务端SDK代码，可以直接使用生成的代码用于服务端开发。

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                                     API 3.0 Explorer代码生成

          通过API 3.0 Explorer生成的SDK代码，实现了设备的控制和查询，结合规则引擎配置的转发功能，已经完成了设备的上下行通信的核心功能。

         在此基础上，结合开发板提供的温湿度传感器，光照传感器，LED灯，电机等功能组件，开发了一个小型的物联网应用，基于websocket服务与触手可及的微信小程序对接 ，实现和设备的交互，主要包括设备监控，可以实时显示传感器数据或者告警信号，操作界面可以对设备进行远程控制。开发的小程序界面：

写在最后

     以上只是简单的演示TencentOS tiny和腾讯云物联网平台的使用以及和第三方应用服务器的对接。如果真正要到垂直行业去落地执行，需要结合具体需求进行优化和迭代。比如，物联网数据的安全性以及实际运营的OTA升级需求，目前demo走的是非加密通道，实际应用场景，可以结合TencentOS tiny提供的安全组件和云端进行加密安全传输，使用TencentOS tiny提供的OTA组件，通过云端操作，可以大批量给设备进行软件版本升级迭代。TencentOS tiny提供可靠和便捷的基础服务，开发者只要关心业务逻辑，极大提高了产品开发效率，大大缩短了用户产品的上市周期。