也许您的树莓派放在家里已经吃灰很久了，本实验带把树莓派用起来。指导我们如何一步步的在AWS 平台搭建自己的的物联网设备，主要使用树莓派加传感器，通过MQTT 协议把传感器信息上传到AWS IoT 平台，同时移动终端终端通过访问AWS IoT，实时获取传感器信息，进一步控制设备。
需要硬件设备：
- 树莓派一个
- 树莓派电源
- 内存卡一张（至少8G）
- 树莓派外壳
除了以上原来可能已经吃灰的设备，您可以在万能的X宝上轻松买到以下设备，我批量买入了十几套设备，每套成本算下来大约是5块钱。
- 一根二极管（一般都是一包买，本实验只需要用一根）
- 一个DHT11温湿度传感器（如果您对数据精确到有要求可以买DHT22）
- 面包板一个
- 杜邦线（两头母母）一排
如果您的树莓派还没有进行系统烧录，请根据树莓派官方指引进行操作： https://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/
本文实验使用的树莓派系统是： https://downloads.raspberrypi.org/raspbian_lite_latest
登录您的AWS IAM 控制台，创建一个IAM User用于在树莓派上进行设备注册。AWS 访问类型是编程访问即可，创建完这个IAM User之后，记下访问密钥 ID，以及私有访问密钥。
此IAM User 需要以下权限
{
"Version": "2012-10-17",
"Statement": [
{
"Sid": "VisualEditor0",
"Effect": "Allow",
"Action": [
"iot:CreateThing",
"iot:AttachThingPrincipal",
"iot:AttachPrincipalPolicy",
"iot:CreatePolicy",
"iot:CreateKeysAndCertificate"
],
"Resource": "*"
}
]
}烧录完树莓派系统之后，把树莓接入网络，找到树莓派IP地址，并使用VNC 或者 SSH 登录到树莓派上。
树莓派默认 SSH 账号密码：
用户名：pi 密码：raspberry
登录到树莓派之后，安装Git
sudo apt-get install git
安装 AWS Cli
sudo pip install awscli
配置AWS Cli
aws configure
在输入框中输入您在准备工作中创建的AWS Access Key ID(访问密钥 ID)，以及(AWS Secret Access Key)私有访问密钥，Default region name（默认区域就是您需要使用AWS IoT 平台的区域，北京Region为： cn=north-1）,Default output format 为json。
下载设备端代码：
git clone https://github.com/cncoder/aws-iot-raspberrypi.git
切换到aws-iot-raspberrypi目录下的证书目录
cd aws-iot-raspberrypi/cert
创建安全策略(raspberryXX):
策略名称，事物名称中输入raspberryXX **，**事物命名规则为raspberryXX, XX随机两位数字就可以了，假设是在实际生产中的序列号。
aws iot create-policy --policy-name "raspberryxx" --policy-document '{"Version": "2012-10-17","Statement": [{"Effect": "Allow","Action": "iot:*","Resource": "*"}]}'
创建设备影子(您可以理解为真实物理设备在云上的 一个影子或者映射)：
aws iot create-thing --thing-name "raspberryXX"
使用AWS Cli创建设备证书，激活并记录控制台返回的证书 ARN (certificateArn)
aws iot create-keys-and-certificate --set-as-active --certificate-pem-outfile certificate.pem --private-key-outfile private.pem.key | grep certificateArn
为证书附加安全策略和设备影子，这里的—principal替换成上一步记录下来的证书ARN, --policy-name使用您自己的编号
aws iot attach-principal-policy --policy-name "raspberryXX" --principal arn:XXXXX:XXXXX:cert/XXXXXXXX
aws iot attach-thing-principal --thing-name "raspberryXX" --principal arn:XXXXX:XXXXX:cert/XXXXXXXX
下载 AWS IoT 平台 CA 证书
wget -cO- https://www.symantec.com/content/en/us/enterprise/verisign/roots/VeriSign-Class%203-Public-Primary-Certification-Authority-G5.pem > rootCA.cert
完成这一节后，您会在本地cert 文件中看到三个文件(certificate.pem, private.pem.key和rootCA.cert)，这三个文件将用于后续连接到AWS IoT平台。此外，还可以在AWS IoT 控制台看到您所创建的证书，安全策略，设备影子。AWS 为不同需求的客户提供了不同的解决方案，在实际生产中，您可以选用熟悉的编程语言SDK，根据自己的情况使用不同的设备注册方式。
- 首先介绍一下DHT11：
DHT11是一个温湿度传感器，分为3个接口，分别为：VCC（+ 正极）, DATA, GND（- 负极）
VCC | 电源| +级，输入3V-5.5V|
DATA | 数据输出| 输出引脚|
GND | 接地 | -级别，接地引脚|
DHT11接线说明
- VCC接上3V3，可以选择1口或者17口
- DATA接上GPIO口，我选的是GPIO2，第3口
- GND接上接地口，我选的是第14口
把二极管接入到GPIO3
请注意二极管分为正负极，长的一端为正极，短的一端为负极。
完成以上设备注册操作之后，就可以使用MQTT 连接到AWS IoT了。之后就可以远程看到本地传感器设备的状态了，甚至通过web 界面控制二极管开关。
首先切换到 aws-iot-raspberrypi 目录
cd ..
安装AWS IoT SDK
sudo pip install AWSIoTPythonSDK
修改连接文件配置，我们通过vim 来编辑这个文件
vi ThingShadowAgent.py
endpoint：登录您的 AWS IoT 控制台(https://console.amazonaws.cn/iot/home?region=cn-north-1#/settings)， 选择左边的设置，页面中的终端节点就是endpoint，对于每个AWS 账户这是唯一的。
thingName：raspberry<组号>（上述注册设置的组名）
topic：”raspberry<组号>/sensor/data”
运行连接文件
python ThingShadowAgent.py
此时您可以看到树莓排有大量输出，并提示已经连接成功，发送MQTT数据了。
现在我们可以通过AWS IoT 控制台，到事物影子查看树莓派上传到AWS IoT平台数据 。
- 打开AWS IoT 控制台
- 选择左边管理 => 事物
- 点击您在上一节中创建的事物影子
在本次实验中，您会发现传感器上传某些时间点数据和和室内温度、空气湿度数据明显不一致，这是因为传感器的一些干扰数据并没有过滤，如果看回到树莓派输出，您会发现树莓派本地输出会把这些错误数据打印出来了，并提醒为wrong。我们充分利用这些错误的数据，在AWS上，使用IoT + 数据分析功能，把这些标识出来，进一步体现数据分析的实用性，重要性。
在前面一节”把树莓派接入到AWS IoT“，我们已经通过topic 把传感器数据发到AWS IoT 平台，现在，我们把这些传感器数据存储到S3 ，以便后续数据分析。
- 打开AWS IoT 控制台 (https://console.amazonaws.cn/iot/home?region=cn-north-1#/dashboard)
- 选择左边菜单栏的行动，您将看到规则页面
- 选择创建规则
- 名称：raspberry<组号>，描述可以留空不填
- 属性：*
- 主题筛选条件："raspberry<组号>/sensor/data"（示例：raspberry01/sensor/data）
- 选择添加操作，在下一屏幕中选择 "在 Amazon S3 存储桶中存储消息"，然后点击配置操作进入下一步
- 选择创建新资源会跳到S3控制台页面，然后选择页面中“创建的存储桶”，在页面输入raspberry<组号>作为您唯一的存储桶，之后返回IoT 控制台页面，点击页面中的刷新按钮，选择您刚刚创建的存储桶
- *键一栏输入：${timestamp()}sensordata
- IAM 角色选择“创建一个新角色”
- 最后确认无误点击右下方添加操作
配置完成之后，稍等片刻即可在您创建的S3存储桶中查看到上传上来的数据。之后您可以充分使用AWS 数据分析服务，并充分使用数据湖进行分析，例如AWS EMR，Elasticsearch，Redshift 等服务进行数据分析。在本实验中不一一展开说明。
启动一台AWS EC2，Linux或者Windows Server 都可以，并在安全组打开80以及22端口，安装Nodejs 环境。以下笔者启动的是一台Amazon Linux，安装Nodejs 步骤：
我们将使用 nvm 来安装Node.js，而且 nvm 可以安装多个版本的 Node.js 并允许您在它们之间切换。
curl -o- https://raw.githubusercontent.com/creationix/nvm/v0.33.8/install.sh | bash
在命令行键入以下命令来激活 nvm
. ~/.nvm/nvm.sh
安装Node.js 8 版本
nvm install 8
通过在命令行输入以下内容来测试Node.js是否已正确安装并正常运行。
node -e "console.log('Running Node.js ' + process.version)"
下载Web页面控制代码，并安装依赖
git clone https://github.com/cncoder/webserver-iotCtl-raspberrypi.git
cd webserver-iotCtl-raspberrypi
npm install
我们建议您为每个设备或者服务器提供一个唯一的证书，以便进行精细的管理，包括证书吊销。所以在这一节中，也需要注册设备并设置好证书，最后把证书放到cert目录。同样的您可以使用第一节的方法注册证书。 创建安全策略(raspberryXX):
策略名称输入webserver，在此服务器不需要创建事物。
aws iot create-policy --policy-name "webserver" --policy-document '{"Version": "2012-10-17","Statement": [{"Effect": "Allow","Action": "iot:*","Resource": "*"}]}'
使用AWS Cli创建设备证书，激活并记录控制台返回的证书 ARN (certificateArn)
aws iot create-keys-and-certificate --set-as-active --certificate-pem-outfile certificate.pem --private-key-outfile private.pem.key | grep certificateArn
为证书附加安全策略，不需要附加设备影子了，这里的—principal替换成上一步记录下来的证书ARN, --policy-name使用您自己的编号
aws iot attach-principal-policy --policy-name "webserver" --principal arn:XXXXX:XXXXX:cert/XXXXXXXX
下载 AWS IoT 平台 CA 证书
wget -cO- https://www.symantec.com/content/en/us/enterprise/verisign/roots/VeriSign-Class%203-Public-Primary-Certification-Authority-G5.pem > rootCA.cert
编辑 mobileserver.js 文件，修改其中thingname，以及endpoint。
thingname: 'raspberryXX'
host: 'XXXX.iot.cn-north-1.amazonaws.com.cn'
保存并运行mobileserver.js 文件
node mobileserver.js
此时您可以通过电脑浏览器访问您服务器的ip地址，进行远程查看传感器数据并控制设备了。
