将 Intel® NUC 连接到 Google Cloud Platform 服务

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引言

本文将向您展示如何使用 Intel® NUC 将 Arduino 101*（美国以外地区品牌为 Genuino 101*）上的传感器连接到 Google Cloud Platform*。您将了解如何读取 Arduino 101 的实时传感器数据，在 Intel® NUC 上本地查看，并将其发送到 Google Cloud Platform，以便在云端存储、处理和可视化这些数据。我们将在 Intel® NUC 上使用 Node-RED* 来创建处理流程，以执行驱动我们应用程序的输入、处理和输出功能。

设置和先决条件

• 连接到互联网的 Intel® NUC
• 通过 USB 连接到 Intel® NUC 的 Arduino 101
• 附加到 Arduino 101 并切换到 3V3 VCC 的 Grove* Base Shield
• 连接到 Base Shield 的 Grove 传感器：A1 上的灯，A2 上的旋转编码器，D4 上的按钮，D5 上的绿色 LED，D6 上的蜂鸣器，D7 上的继电器
• 在 Intel® NUC 上安装了 packagegroup-cloud-google 包
• 一个有效的 Google Cloud Platform 账户
• 您的开发者工作站上安装了 Python 2.7.x 和 pip

在 Intel® IoT Gateway Developer Hub 上读取传感器并显示数据

通过 Web 浏览器访问 Intel® NUC 的 IP 地址并使用 gwuser 作为默认用户名和密码来登录 Intel® IoT Gateway Developer Hub。您将看到有关 Intel® NUC 的基本信息，包括型号、版本、以太网地址和网络连接状态。

点击 Sensors 图标，然后点击 Program Sensors 按钮。这将打开 Node-RED 画布，您将在其中看到 Sheet 1，其中包含一个用于 RH-USB 传感器的默认流程。我们不会使用 RH-USB 传感器，因此您可以使用鼠标框选整个流程，然后按键盘上的 Delete 键将其删除。您将得到一个空白画布。

在 Node-RED 屏幕的左侧，您将看到一系列节点。这些是用于在 Intel® NUC 上创建 Node-RED 应用程序的构建块。我们将在本应用程序中使用几个节点。

	读取按钮按下		开/关 LED 指示灯
	测量光照强度		在 Intel® NUC 上格式化图表显示
	测量旋转位置		将数据发送到 Intel® NUC MQTT 图表监听器
	继电器打开/关闭		处理函数
	将数据发送到 Google Cloud Platform

将节点拖放到画布上，并按以下方式排列。对于其中一些节点，我们需要多个副本。使用鼠标在节点之间连接导线，如下图所示。我们稍后将使用 function 和 pubsub 节点，所以暂时不要包含它们。

当节点首次放置在画布上时，它们处于默认状态，在工作之前需要进行配置。通过双击节点并设置其配置面板中的参数来配置节点。

双击画布上的每个节点，并按以下表格所示设置其参数。在某些情况下，Name 字段留空以使用节点的默认名称。Pin 号对应于传感器或执行器连接的 Grove Base Shield 插槽。

节点	参数
Grove按键	Platform: Firmata, Pin: D4, Interval (ms): 1000
Grove Light	Platform: Firmata, Pin: A1, Unit: Raw Value, Interval (ms): 1000
Grove Rotary	Platform: Firmata, Pin: A2, Unit: Absolute Raw, Interval (ms): 1000
Grove LED	Platform: Firmata, Pin: D5, Mode: Output
Grove Relay (upper)	Platform: Firmata, Pin: D7, Interval (ms): 1000
Grove Relay (lower)	Name: Grove Buzzer, Platform: Firmata, Pin: D6 (我们将使用此节点控制蜂鸣器), Interval (ms): 1000
连接到 Grove Button 的 chart tag	Title: Button, Type: Status Text
连接到 Grove Light 的 chart tag	Title: Light, Type: Gauge, Units: RAW
连接到 Grove Rotary 的 chart tag	Title: Rotary, Type: Gauge, Units: RAW
mqtt	Server: localhost:1883, Topic: /sensors, Name: Charts

验证您的设置和接线连接，然后点击 Deploy 按钮来部署您的更改并使其在 Intel® NUC 上生效。部署流程后，您应该会在 Intel® IoT Gateway Developer Hub 屏幕的顶部看到数据显示，其中包含 Rotary、Light 和 Button 的实时值。转动旋钮和遮挡光线传感器应该会使数字发生变化，按下按钮应该会打开 LED、发出蜂鸣器声音并激活继电器。

创建 Google Cloud Platform* Pub/Sub API 实例

在我们可以将传感器数据发送到 Google Cloud Platform 之前，我们需要在您的 Google Cloud Platform 账户中创建一个 Google Cloud Platform Pub/Sub API 实例。登录 Google Cloud Platform 并创建一个名为 IoT Pub Sub 的新项目，并启用结算。系统将自动生成一个全局唯一的项目 ID。它将由字母和/或数字组成，每个项目都不同。我们的唯一项目 ID 是 small-dynamo-392814。为 IoT Pub Sub 项目启用 Pub/Sub API，然后导航到 Topics 屏幕。创建一个名为 intelnuc（小写）的新 pub/sub 主题。系统将根据项目名称自动生成完整的主题名称，最终的主题字符串应类似于 projects/small-dynamo-392814/topics/intelnuc。

接下来，导航到 API Manager > Credentials，并创建一个新的凭证类型为 Service account key。选择 Compute Engine default service account，选择 JSON 密钥类型，然后点击 Create。一个 service account key JSON 文件将自动下载到您的开发者工作站，您将在后续步骤中用到它的内容。

将传感器数据发布到 Google Cloud Platform* Pub/Sub

将一个 pubsub output node 拖放到画布上，然后双击编辑其参数。点击 Add new google-cloud-credentials… 右侧的铅笔图标，这将打开一个设置框。将 Name 设置为 Pub/Sub Credential，并在 Key 字段中，复制并粘贴您在上一步从 Google Cloud Platform 下载的服务帐户密钥 JSON 文件的全部内容。点击 Add 保存凭证信息并返回 pubsub 节点配置框。将 Topic 设置为 intelnuc，并将 Name 设置为 Google Cloud Publish。点击 Done 保存您的更改。

现在，将 四份 function node 拖放到画布上，并按如下方式设置它们的属性：

Function 1, Name = Format Button	Function 2, Name = Format Light
Function 3, Name = Format Rotary	Function 4, Name = Generate Payload

现在，在新的节点之间绘制导线，使完成的流程如下所示：

点击 Deploy 将更新后的流程部署到 Intel® NUC。此时，Arduino 101 传感器的数据每秒读取一次并发布到 Google Cloud Pub/Sub。Generate Payload 中的逻辑会等待所有三个传感器都有新的数据值可用后，生成一个合并的载荷消息，然后发送到 Google Cloud Pub/Sub。

为了确认 Google Cloud Pub/Sub 正在接收数据消息，请在 Google Cloud Platform 控制台中导航到 API Manager > Google Cloud Pub/Sub API 并查看 Traffic 图表，它看起来应该类似这样：

查看实时传感器数据

现在数据正在流向 Google Cloud Pub/Sub，我们可以通过订阅 intelnuc 主题来实时查看它。有几种方法可以做到这一点，在这里我们将使用 Google 的一个开源 Python* 程序，它可以订阅 intelnuc 主题并打印接收到的消息。源代码在您的开发者工作站上使用 Python 2.7 运行，并使用 pip 安装 Python 支持包。

将源代码 .zip 文件从 https://github.com/GoogleCloudPlatform/cloud-pubsub-samples-python/archive/master.zip 下载到您的开发者工作站。

解压缩归档文件，这将创建一个名为 cloud-pubsub-samples-python-master 的目录。

在您的开发者工作站上，发出以下 shell 命令（这些是适用于 MacOS* 或 Linux* 的；Windows* 命令类似），以配置和运行 Python 程序。您需要知道您之前从 Google Cloud Pub/Sub 下载的 service account key JSON文件 的完整路径，我们的完整路径和文件名是“/Users/nuc/key-53716c71ceb6.json”。

运行这些命令来安装程序使用的 Python 支持包，并为密钥文件设置环境变量。

$ cd cloud-pubsub-samples-python-master/cmdline-pull
$ pip install -r requirements.txt
$ export GOOGLE_APPLICATION_CREDENTIALS=/Users/nuc/key-53716c71ceb6.json

运行此命令为 intelnuc 主题创建一个名为 mysub 的新 Google Pub/Sub 订阅。这将用于从主题检索消息。请使用您实际的 Google Pub/Sub 项目名称替换 small-dynamo-392814。

$ python pubsub_sample.py small-dynamo-392814 create_subscription mysub intelnuc

运行此命令使用 mysub 订阅来读取和显示消息。

$ python pubsub_sample.py small-dynamo-392814 pull_messages mysub

您应该每秒看到一条新消息打印出来。这些是 Intel® NUC 发布的消息，包含按钮、旋转和光线传感器的读数以及时间戳。

{"button":0,"rotary":344,"light":566,"time":1490368653518}
{"button":0,"rotary":344,"light":563,"time":1490368654540}
{"button":0,"rotary":344,"light":561,"time":1490368655551}
{"button":0,"rotary":344,"light":565,"time":1490368656558}
{"button":0,"rotary":344,"light":568,"time":1490368657566}

按 Control-C 停止程序。

当您完成检索消息后，运行此命令删除 mysub 订阅。

$ python pubsub_sample.py small-dynamo-392814 delete_subscription mysub

当您完成此应用程序的测试后，请务必停止您的 Node-RED 流程（例如，通过关闭 Intel® NUC 或移除 Generate Payload 和 Google Cloud Publish 之间的导线并重新部署流程），以保留您免费配额中的 Google Cloud Pub/Sub 消息。否则，它们将被持续运行的 Node-RED 应用消耗掉。

下一步

此应用程序为将您的 Arduino 101 和 Intel® NUC 连接到 Google Cloud Platform 提供了基本的基础。从这里，您可以连接其他传感器并将它们的数据发送到 Google Cloud Pub/Sub，然后构建更复杂的应用程序来订阅 pub/sub 主题并存储、处理和/或可视化传入的传感器数据。