将您的 IoT 设备连接到云端 - 虚拟 IoT 硬件和 Raspberry Pi

在本课程的这一部分，您将把虚拟 IoT 设备或 Raspberry Pi 连接到您的 IoT Hub，以发送遥测数据并接收命令。

将设备连接到 IoT Hub

下一步是将您的设备连接到 IoT Hub。

任务 - 连接到 IoT Hub

1. 在 VS Code 中打开 soil-moisture-sensor 文件夹。如果您使用的是虚拟 IoT 设备，请确保虚拟环境在终端中运行。

2. 安装一些额外的 Pip 包：

   pip3 install azure-iot-device

   azure-iot-device 是一个用于与 IoT Hub 通信的库。

3. 在 app.py 文件顶部的现有导入语句下方添加以下导入：

   from azure.iot.device import IoTHubDeviceClient, Message, MethodResponse

   这段代码导入了与 IoT Hub 通信的 SDK。

4. 删除 import paho.mqtt.client as mqtt 这一行，因为这个库不再需要。删除所有 MQTT 相关代码，包括主题名称、所有使用 mqtt_client 的代码以及 handle_command。保留 while True: 循环，只需删除该循环中的 mqtt_client.publish 行即可。

5. 在导入语句下方添加以下代码：

   connection_string = "<connection string>"

   将 <connection string> 替换为您在本课程前面为设备检索到的连接字符串。

   💁 这不是最佳实践。连接字符串不应该存储在源代码中，因为它可能会被提交到源代码控制中并被任何人发现。我们在这里这样做是为了简化操作。理想情况下，您应该使用环境变量和类似 python-dotenv 的工具。您将在后续课程中了解更多相关内容。

6. 在这段代码下方添加以下内容，以创建一个可以与 IoT Hub 通信的设备客户端对象并连接它：

   device_client = IoTHubDeviceClient.create_from_connection_string(connection_string)
   
   print('Connecting')
   device_client.connect()
   print('Connected')

7. 运行这段代码。您将看到您的设备已连接。

   pi@raspberrypi:~/soil-moisture-sensor $ python3 app.py 
   Connecting
   Connected
   Soil moisture: 379

发送遥测数据

现在您的设备已连接，您可以将遥测数据发送到 IoT Hub，而不是发送到 MQTT broker。

任务 - 发送遥测数据

1. 在 while True 循环中添加以下代码，就在 sleep 之前：

   message = Message(json.dumps({ 'soil_moisture': soil_moisture }))
   device_client.send_message(message)

   这段代码创建了一个包含土壤湿度读数的 JSON 字符串的 IoT Hub Message，然后将其作为设备到云端消息发送到 IoT Hub。

处理命令

您的设备需要处理来自服务器代码的命令以控制继电器。这是通过直接方法请求发送的。

任务 - 处理直接方法请求

1. 在 while True 循环之前添加以下代码：

   def handle_method_request(request):
       print("Direct method received - ", request.name)
   
       if request.name == "relay_on":
           relay.on()
       elif request.name == "relay_off":
           relay.off()

   这定义了一个方法 handle_method_request，当 IoT Hub 调用直接方法时会调用该方法。每个直接方法都有一个名称，这段代码期望一个名为 relay_on 的方法来打开继电器，以及一个名为 relay_off 的方法来关闭继电器。

   💁 这也可以通过一个单一的直接方法请求来实现，将继电器的期望状态作为一个有效负载传递，该有效负载可以通过方法请求传递并从 request 对象中获取。

2. 直接方法需要一个响应来告诉调用代码请求已被处理。在 handle_method_request 函数的末尾添加以下代码，以创建对请求的响应：

   method_response = MethodResponse.create_from_method_request(request, 200)
   device_client.send_method_response(method_response)

   这段代码向直接方法请求发送一个 HTTP 状态码为 200 的响应，并将其返回到 IoT Hub。

3. 在该函数定义下方添加以下代码：

   device_client.on_method_request_received = handle_method_request

   这段代码告诉 IoT Hub 客户端在调用直接方法时调用 handle_method_request 函数。

💁 您可以在 code/pi 或 code/virtual-device 文件夹中找到这段代码。

😀 您的土壤湿度传感器程序已连接到您的 IoT Hub！