使用AWS和英特尔Edison构建连接的马拉卡

描述

介绍

今天，我们将构建一个像Maraca一样的简单连接设备。当您摇动设备时，它将开始将数据流式传输到 AWS。然后，您将能够在您的 AWS 账户中托管的仪表板上实时查看该数据。

马拉卡斯，有时被称为伦巴振动器和其他各种名称，是起源于拉丁美洲的打击乐器——拨浪鼓。它们被归类为 idiphones。玩家握住它们的把手，通常是成对的，然后摇晃它们。

将核心连接到 Edison 和 AWS 环境后，最终的 Connected Maraca 系统将如下所示：

 

第 1 部分：设置您的英特尔 Edison

打开包装盒后，带有 Arduino 扩展板的 Intel Edison，按照这些一次性步骤设置、连接和刷新最新映像。

 

第 1 步：组装您的英特尔 Edison 开发板

要设置您的爱迪生，请将您的爱迪生卡入分线板。接下来，将 J9 跳线移至“顶部”位置。最后，使用提供的两条 micro-USB 电缆将 Edison 连接到计算机。

单击此处以获取有关如何组装电路板的更多说明。

 

第 2 步：闪现你的爱迪生。

接下来，您需要刷新您的 Edison 板。首先，从 Intel 的下载页面下载最新的 Yocto 镜像和 Flash Tool Lite：

• 英特尔物联网下载

注意： 当您安装并打开 Flash Tool Lite 时，它​​可能会被命名为“Phone”Flash Tool Lite。这很正常！

 

确保您的 Intel Edison 已使用两条微型 USB 电缆连接到您的计算机。打开 Flash Tool Lite，您应该会在应用程序中看到您的开发板。按着这些次序：

1. 浏览并选择您在上面下载的 Yocto 图像。

    

   

    

2. 单击“开始闪烁”。此时，它可能会要求您断开并重新连接Edison。如果是这样，请拔下 USB 电缆并重新插入。

    

   

    

3. 等到板子完成闪烁。这将需要重新启动电路板。

   
   

    

   

    

恭喜！你已经成功地刷新了你的爱迪生。

 

第 3 步：连接到您的英特尔 Edison。

为了连接到设备，您需要进行串行连接。在 Mac 或 Linux 操作系统上，您可以使用 screen 实用程序执行此操作。在 Windows 机器上，您可以使用 PuTTy 执行此操作。

注意： 一旦您建立了串行连接，如果您看到一个空白屏幕 - 按两次 Enter。

 

在 Mac 上：

• 打开一个新的终端窗口并输入screen /dev/tty.usbs. 按“制表符”自动完成该行。最后，115200 -L在行尾添加并按两次回车。

 

在 PC 上：

• 下载 PuTTy 后，选择“串行”并将波特率设置为 115200。在设备管理器中，您可以找到 Edison 正在使用的 COM 端口。连接，当您看到一个空白窗口时，按两次 Enter。

 

在 Linux 上：

• 在使用 screen 命令连接到 Edison 之前，您需要安装 screen。键入这些命令，然后按两次 Enter。：

  $ sudo apt-get 安装屏幕
  $ sudo 屏幕 /dev/ttyUSB0 115200
  

第 4 步：设置和配置您的 Intel Edison。

连接到设备后，通过键入配置 Edison configure_edison --setup。

 

第 5 步：设置 Arduino IDE 并上传基本草图以测试您的系统。

如果您没有安装 Arduino IDE，请按照此处的步骤进行安装。

要测试所有设置是否正确，请尝试使用 Arduino IDE 上传并运行“闪烁 LED”草图。

1. 打开文件 > 示例 > 基础 > 闪烁
2. 在 Tools > Board 下，确保您已选择“Intel Edison”。如果没有出现，请按照此处的步骤操作。
3. 在工具 > 端口下，选择dev/cu.usbmodem...
4. 单击验证，然后在编译后单击上传
5. 看看 Edison 上的板载 LED 是否在闪烁！

 

第 2 部分：创建您的 AWS 环境

您的 AWS 环境由许多不同的 AWS 服务组成，这些服务为您的 Connected Maraca 生成的发送者数据提供安全、传输和存储。您的 AWS 环境将包括使用以下服务预置的资源：

Lambda  +  Kinesis  +  DynamoDB  +  Cognito  +  S3  +  SNS  + IAM  +  CloudFormation

 

以下是系统的工作方式：

AWS 中的所有服务都是通过一组丰富的 REST API 提供的。您可以利用众多SDK之一通过 API 以编程方式使用服务。或者，您可以通过基于 Web 的AWS 管理控制台调用服务。为了构建我们的 AWS 环境，我们将通过控制台手动调用多项服务。但请记住，我们今天执行的每一步都可以完全以编程方式完成，这也是 AWS 云如此强大的众多原因之一。

要创建您的 AWS 环境，我们将使用 CloudFormation 模板。CloudFormation 模板使用 JSON 格式的文档来快速可靠地预置 AWS 资源，称为“堆栈”。

第 1 步：创建 CloudFormation 堆栈。

注意： 在本教程中，我们将在 AWS俄勒冈地区 ( us-west-2 ) 中设置资源。在继续之前，请确保屏幕右上角的区域下拉菜单显示Oregon。

 

1. 通过单击服务> CloudFormation打开 CloudFormation 控制台页面

2. 按蓝色的创建堆栈按钮。

    

   

    

3. 命名你的堆栈。接下来，将以下 URL 复制并粘贴到 S3 模板 URL 字段中：

4. 创建并输入一个新的设备 ID，该 ID 将用于在连接的应用程序中识别您的设备。您可以在此字段中输入任何内容，但必须介于 5 到 10 个字符之间，并且不能包含空格或特殊字符。

   
   

    

   

    

5. 选择“Edison”作为DeviceType。

6. 按下一步。添加任何可以帮助您在将来识别此堆栈的标签。

7. 按下一步。此屏幕将为您提供堆栈的概览。注意：您可以在此处估算此环境每月的成本。

8. 按创建。您的堆栈现在将启动。

 

第 2 步：记下创建的输出。

成功启动 CloudFormation 堆栈后，您将能够看到它创建的输出。这些是您在配置 Connected Maraca 和网站可视化工具时将使用的值。要查看输出，请单击输出选项卡。它看起来像这样：

 

第 3 部分：创建 Lambda 函数

为了处理来自设备的数据，我们将使用 Kinesis 流和 Lambda 函数。

这是将用于处理写入 Kinesis 流的数据的Lambda 函数。您将剪切该函数中的源代码并将其粘贴到 Lambda 控制台中。

注意： 在本教程中，我们将在 AWS俄勒冈地区 ( us-west-2 ) 中设置资源。在继续之前，请确保屏幕右上角的区域下拉菜单显示Oregon。

 

1. 通过单击服务> Lambda打开 Lambda 控制台页面

2. 按蓝色的立即开始按钮。

    

   

    

3. 输入函数的名称和可选的描述。

    

   

    

4. 在上面列出的 URL 中剪切并粘贴 Javascript 文件中的源代码。将字符串“[TABLE_NAME]”替换为在 CloudFormation 堆栈中创建的设备表的名称。

    

   

    

5. 选择在上一步中从 CloudFormation 堆栈创建的角色。它的名称应该类似于 [StackName]-DeviceExecutionRole-XXXXX

    

   

    

6. 按创建。该函数现已创建。

    

   

    

7. 通过选择“Actions->Add Event Source”向函数添加事件源

8. 选择由 CloudFormation 堆栈创建的 Kinesis 流作为事件源。

    

   

    

9. 按提交。您现在应该会在函数下方的“事件源”列表中看到 Kinesis 流。

    

   

    

恭喜！！您现在已成功设置 AWS 后端基础设施。

第 4 部分：组装互联马拉卡

Connected Maraca 简介：它会做什么？

Connected Maraca 将以三种模式之一运行：

1. DynamoDB 模式：它将项目发布到 DynamoDB 表，列为 、。
2. Kinesis 模式：它将带有 device_id、时间戳和传感器数据的 JSON 记录发送到 Kinesis Stream。
3. SNS 模式：它将向 SNS 主题发布时间戳。

关于应用程序的一些注意事项：

• 该应用程序默认使用 DynamoDB 模式。
• 插座 D7 上的按钮（“模式”按钮）更改（循环）当前支持的服务
• RGB LED 指示当前模式（蓝色：发电机，橙色：kinesis，紫色：sns）
• 更改模式时蜂鸣器发出哔哔声，串行控制台输出验证新模式
• 摇动马拉卡触发器将记录发布到当前模式 AWS 服务
• 串行控制台输出显示消息发送和响应信息
• 发送消息和收到 AWS 目标服务响应之间的 RBG 模式 LED 变暗

 

第 1 步：确保您拥有所有正确的组件

现在让我们组装连接的马拉卡。您将需要以下部件：

注意： 有关 Grove Kit 中所有组件的更详细描述，请查看 Grove Wiki。

第 2 步：连接所有组件

拥有所有组件后，将Grove 底座护罩连接到 Edison Arduino 板上。您将把各种 Grove Kit 组件连接到基础护罩。完成后，请按照下列步骤操作：

1. 将 Shield 上的 3.3 至 5V 开关设置为 3.3V
2. Grove Button连接到底座屏蔽插座D7
3. Grove 蜂鸣器连接到底座屏蔽插座D6
4. Grove LED连接到基本屏蔽插座D3
5. Grove 3 轴加速度计连接到任何底部I2C端口

 

第 5 部分：构建并运行您的 Connected Maraca

在本节中，我们将使用 Arduino IDE 构建连接的马拉卡。

首先，您需要下载 AWS/Edison Connected Maraca 示例代码：

AWS_Edison_Maraca_Sample.zip

 

第 1 步：打开 Connected Maraca 草图并将其上传到您的 Edison。

按着这些次序：

1. 解压上面的 Maraca 示例文件。

2. 打开 Arduino IDE。

3. 解压后的文件夹中有三个文件夹（库）可以导入 Arduino IDE：HardwareLibrary、AWSEdisonLibrary 和 AWSArduinoLibrary。要导入它们，请单击草图 > 导入库 > 添加库。

    

    

    

    

   

    

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4. 打开文件夹Edison_Maraca并双击Edison_Maraca.ino文件

5. 修改keys.cpp并在 CloudFormation 输出中添加提供给您的信息。要到达此处，请单击 AWS 服务 CloudFormation，然后在您成功部署的堆栈下，单击“输出”选项卡。

6. 按验证，然后按上传。它们是 IDE 窗口左上角的图标。

    

    

    

    

   

    

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7. 这将在您的 Edison 上上传并启动应用程序。

这是一个指导您完成整个过程的视频：

注意： 本视频演示了在 Arduino IDE 中设置 Connected Maraca 项目所需的关键步骤。请记住，您还需要在 keys.cpp 文件中添加其余的常量。如上所述，您可以通过单击 CloudFormation 中的“输出”选项卡找到这些（Kinesis 流名称、DynamoDB 表名称等）。

 

第 2 步：查看串行监视器上的输出

您可以通过单击工具 > 串行监视器来实时监视输出。它应该显示如下内容：

注意： 当您按住连接到 Edison 的按钮时，它会将交付模式更改为 AWS。这三个选项是 DynamoDB、Kinesis 和 SNS。

 

尝试到SSID: 
连接无线网络
SSID：冷凝水
IP 地址  。 .   . 
信号强度 (RSSI)：-  dBm
设置完成！循环主程序
初始：运动
发布Kinesis
{ ：，：，：，：[{ ： }]}
Kinesis 记录发布Stream
按钮按下改变。新：DynamoDB
发布DynamoDB
DynamoDB PutItem 成功！
按钮按下改变。新：SNS
发布SNS
发送消息ID：a500139f-  c1c-  -  -  f44c782b2d9
按钮按下改变。新：运动
发布Kinesis
{ ：，：，：，：[{ ： }]}
Kinesis 记录发布Stream
按钮按下改变。新：DynamoDB
按钮按下改变。新：SNS
按钮按下改变。新：运动
发布Kinesis
{ ：，：，：，：[{ ： }]}
Kinesis 记录发布Stream
按钮按下改变。新：DynamoDB
发布DynamoDB
DynamoDB PutItem 成功！
按钮按下改变。新：SNS
发布SNS
发送消息ID： afc97f-  a1f-  -bbfe-  a4e1cce71e

您现在使用 Arduino 成功地将数据从英特尔 Edison 发送到云端。

恭喜！您已成功构建 Connected Maraca！当你摇动你的马拉卡时，你的数据将显示在房间前面的排行榜上。

（可选）第 6 部分：可视化您的数据

可视化应用程序是通过 S3 交付的静态 Angular.JS 网站。由于该站点完全由 HTML、CSS 和 Javascript 组成，因此保护调用 AWS 服务的 Javascript 代码所使用的凭证非常重要。

为了提供对您环境中创建的资源的安全访问，我们将使用 Cognito 服务。Cognito 与 IAM 服务集成，允许您创建策略来定义如何访问环境中的资源。例如，您可能不希望全世界都能够在 DynamoDB 中的表中读取和写入数据。但是您可能希望允许某些用户或应用程序访问这些表。使用 Cognito 和 IAM，您可以将访问您的 DynamoDB 表的权限仅限于您信任的用户或应用程序，同时禁止访问其他所有内容。

第 1 步：创建 Cognito 身份池。

注意： 在本教程中，我们将使用 Cognito 服务，该服务仅在 AWS N. Virginia区域 ( us-east-1 ) 中可用。在继续之前，请确保屏幕右上角的区域下拉菜单显示N. Virginia。

 

1. 通过单击服务> Cognito打开 Cognito 控制台页面

2. 按蓝色的开始按钮。

    

   

    

3. 命名您的 Cognito 身份池。您可以使用任何您想要的名称。

4. 在未经身份验证的身份部分下，选中该框以启用对未经身份验证的身份的访问。

5. 单击创建池按钮。您现在将看到以下屏幕：

    

   

    

6. 单击查看详细信息并记下在此过程中创建的未经身份验证的IAM 角色的名称。按允许。

恭喜！您已经设置了 Cognito 身份池。

现在已经创建了 Cognito 身份池，我们可以将其链接到定义可视化应用程序所需权限的 IAM 角色。此角色实质上允许对 DynamoDB 表中的数据进行只读访问。

 

第 2 步：在 IAM 中附加可视化策略

1. 通过单击服务> IAM打开 IAM 控制台页面

2. 在左侧菜单中，单击角色。

3. 查找设置 Cognito 身份池时创建的未经身份验证的角色。单击角色名称以编辑角色。

4. 在托管策略下，单击附加策略。

    

   

    

5. AWS 有许多现成的托管策略，可用于定义对您的 IAM 用户、组和角色的访问权限。当您启动 CloudFormation 堆栈时，为可视化创建了一个托管策略。搜索“可视化”，应显示托管策略。

    

   

    

6. 单击复选框并按附加策略。

恭喜！您已成功将您的可视化策略附加到您的 Cognito 未经身份验证的 IAM 角色！现在，您已准备好配置和上传 Web 应用程序。

 

第 3 步：上传并配置您的 S3 可视化网站。

要配置和安装可视化网站，首先下载应用程序并按照以下步骤操作：

可视化.tar.gz

 

1. 将 tarball 解压到笔记本电脑的本地目录中。

2. 在文本编辑器中打开文件visual/scripts/config.js 。

3. 将所有具有“[TOKEN]”形式的配置值替换为所需的值。您将使用的值都是您在第 2 部分中创建的 CloudFormation 堆栈的输出。

4. 保存对文件的更改。

5. 通过单击服务> S3打开 S3 控制台页面

6. 找到在您启动 CloudFormation 堆栈时创建的可视化存储桶。单击存储桶名称以打开存储桶。

7. 点击左上角的上传。

    

   

    

8. 在某些浏览器中，您可以简单地将文件拖放到页面上指定的框中。在其他情况下，您可以使用增强上传器复制文件夹中的所有文件。

    

   

    

或者，如果您设置了 AWS CLI 工具，则可以从命令行将可视化文件上传到您的 S3 存储桶。以下是用于复制文件的命令，其中 [YOUR S3 VISUALIZATION BUCKET] 是 CloudFormation 堆栈中名为“VisualizationBucketName”的输出参数的值：

   --recusive 可视化 : 

现在，如果您单击 CloudFormation 输出中提供的链接，您将看到带有流设备数据的可视化网站。

恭喜！！您已完成互联马拉卡！