物联网 (IoT) 产品开发之路是商用物联网解决方案开发系列的一部分。该系列涵盖初步概念阶段、原型构建阶段和产品改进阶段，旨在开发切实可行的产品。该项目采用 Grove* 商用物联网开发人员套件，以及基于英特尔® 下一代计算设备 (NUC) 套件 DE3815TYKHE 小外形电脑和 Arduino* 101 开发板构建的原型。
本文展示了如何构建原型，以及如何使用相同的技术来部署英特尔物联网网关和工业传感器。这不需要特殊的设备或深入的专业知识，其目标是为物联网项目的原型开发阶段提供一些通用指导。
注：这一开发板在美国称为“Arduino* 101”，在其他地方称为“Genuino* 101”。在本文中称为“Arduino 101”开发板。
本文介绍了如何构建 智能自动售货机原型。 如欲了解详情，请查看 物联网产品开发之路：构建智能自动售货机。
请访问 GitHub，获得该项目的最新代码示例和文档。
简介
完整的智能自动售货机如图 1 所示。通过该实践开发人员可以学习到如何：
- 连接英特尔 NUC 套件 DE3815TYKHE。
- 使用英特尔® 物联网开发人员套件中的 MRAA 和 UPM 与 IO 和传感器库交互；该套件是一款完整的软硬件解决方案，可帮助开发人员探索物联网和实施创新项目。
- 在英特尔® System Studio 中运行该代码示例；该工具是一个 IDE，可创建与传感器和制动器交互的应用，支持快速开发面向英特尔物联网平台的软件。
- 使用 Microsoft Azure* 平台设置并连接至云服务，从而为解决方案的不同组件提供云分析和通信中枢。
功能
该项目支持模拟智能自动售货机的以下功能：:
- 贩卖多种商品
- 跟踪售货机内的产品存货情况
- 库存水平低于预设的阈值以下时发送告警
- 确定电源启动和故障
- 售货机门打开时发送通知
- 显示线圈状态
- 监控机器内部温度并发送告警
- 提供日志记录历史维护、库存和相关事件
- 提供用于购买产品的配套应用
工作原理
该智能自动售货机原型使用传感器来触发各种不同的操作：
- 按钮模拟从售货机选择指定产品
- 步进电机分发产品
- 红色和绿色 LED 分别代表故障和 OK 状态
- 温度传感器监控售货机内部温度
- LCD 显示售货机状态
所有数据流均通过作为媒介的云服务形成。例如，如果客户使用移动应用选择一款产品，相关信息便会传送至云端以及售货机本身。借助这种方法，便可在云端控制存货水平。
同样，与产品、定价和维护事件相关的数据在云端集中管理，这有助于进行全面的趋势分析和报告。例如，服务告警可以发送至服务人员，而且管理应用可得到更新以便进行追踪。请注意，虽然智能自动售货机原型在设计的时候考虑了上述功能，但在此次演示中并未实施。
设置英特尔® NUC 套件 DE3815TYKHE
本节将指导如何在 NUC 上安装英特尔® 物联网网关软件套件。
注：如果您具备 Grove 商用物联网开发人员套件，那么 NUC 上便已经预装了英特尔物联网网关软件套件。
- 如果没有帐号，需要在英特尔® 物联网平台市场上创建一个。
- 下载英特尔物联网网关软件套件，按照电子邮件中的说明下载映像文件。
- 解压该存档文件，然后将 .img文件写入 4GB U 盘：
在 Microsoft Windows* 上可以使用类似 Win32 Disk Imager* 的工具：https://sourceforge.net/projects/win32diskimager。
在 Linux* 上使用sudo dd if=GatewayOS.img of=/dev/sdX bs=4M; sync，其中sdX表示 U 盘。 - 将 U 盘从系统上拔出，然后插入包含显示器、键盘和电源线的英特尔 NUC。
- 打开 NUC，然后在启动时按 F2进入 BIOS。
- 如果要通过 U 盘启动：
a. 在 Advanced 菜单选择 Boot。
b. 在 Boot Configuration、 OS Selection下，选择 Linux。
c. 在 Boot Devices下，确保 选中 USB框。
d. 保存更改并重启。
e. 按 F10进入启动选择菜单，然后选择 U 盘。 - 使用 root:root登录系统。
- 使用下面的命令在本地存储上安装 Wind River Linux：
~# deploytool -d /dev/mmcblk0 --lvm 0 --reset-media –F注：由于本地存储应用容量有限，不建议设置恢复区。重新使用 U 盘，恢复至出厂映像。
- 使用
poweroff命令关闭网关。然后，拔下 U 盘并重新打开网关，以便从本地存储设备启动。 - 插入以太网线缆，然后使用
ifconfig eth0命令查找分配给网关的 IP 地址（假设您已完成相应网络设置）。
如果所在的网络与网关相同，您可以通过开发设备远程使用网关。如果想使用英特尔® 物联网网关开发中心（而非命令行），可在浏览器中输入 IP 地址，并进行首次设置。 - 使用英特尔物联网网关开发中心将 MRAA和 UPM库更新至官方库(https://01.org)发布的最新版本。输入以下命令，也可达到相同的效果：
~# smart update ~# smart upgrade ~# smart install upm
- 使用以下命令安装 Java* 8 支持（执行前面的命令后）。这将移除预编译的 OpenJDK* 7，并安装 OpenJDK* 8，后者支持 MRAA 和 UPM：
~# smart remove openjdk-bin ~# smart install openjdk-8-jre
- 插入 Arduino 101 开发板，然后重启 NUC。将 Firmata* 方案闪存至 Arduino 101，这样就可以与 MRAA 和 UPM 结合使用了。
设置 Arduino 101 开发板
有关 Arduino* 101 开发板的设置说明，请访问 https://www.arduino.cc/en/Guide/Arduino101。
连接其他组件
本节将介绍如何连接 NUC 和其他硬件组件。表 1 汇总了用于该原型的材料清单，图 2 所示为如何安装这些组件。
表 1.智能自动售货机原型组件。
组件 | 详细信息 | |
|---|---|---|
基本系统 | 英特尔® NUC 套件 DE3815TYKHE | |
Arduino* 101 开发板 | ||
USB Type A 转 Type B 线缆 | 用于将 Arduino 101 开发板连接至 NUC | |
Grove* Starter Kit Plus IoT Edition 的组件 | 基座护罩 V2 | |
带有驱动程序的齿轮步进电机 | http://www.seeedstudio.com/depot/Gear-Stepper-Motor-with-Driver-p-1685.html | |
按钮模块 | ||
温度传感器模块 | http://www.seeedstudio.com/depot/Grove-Temperature-Sensor-p-774.html | |
绿色 LED | http://www.seeedstudio.com/depot/Grove-Green-LED-p-1144.html | |
红色 LED | ||
触摸装置 | http://www.seeedstudio.com/depot/Grove-Touch-Sensor-p-747.html | |
带有 RGB 背光模块的 LCD | http://www.seeedstudio.com/depot/Grove-LCD-RGB-Backlight-p-1643.html |
安装英特尔® System Studio
英特尔® System Studio 是 Eclipse* 的一款插件，支持您在英特尔 NUC 或其他兼容板上连接、更新和编程物联网项目。它能够帮助您使用 C 和 C++ 语言编写应用，并提供专门针对英特尔®物联网开发人员套件设计的两个库：
在 Windows* 上安装
Note: 7-Zip* 支持超长路径名称（压缩文件中的某些文件经常拥有超长的路径名称），因此只有使用7-Zip 软件才能解压该安装程序文件。
- 从以下网址下载 7-Zip 软件：http://www.7-zip.org/download.html。
- 右击下载的可执行文件，并选择 以管理员身份运行。
- 点击 下一步并按照安装向导中的说明安装应用。
- 使用 7-zip，解压安装程序文件。
警告：确保将安装程序文件解压至路径名称中不包含空格的文件夹位置。例如，文件夹 C:\My Documents\ISS不符合要求；C:\Document\ISS符合要求。
在 Linux* 上安装
- 下载 英特尔® System Studio for Linux*安装程序文件。
- 打开一个新的终端窗口。
- 导航至包含安装程序文件的目录。
- 输入命令：
tar -jxvf file解压 tar.bz2文件，其中file代表安装程序文件的名称。例如tar -jxvf iss-iot-linux.tar.bz2。使用的命令可能会略有不同，具体取决于安装程序文件的名称。
在 Mac* OS X* 上安装
- 下载英特尔 System Studio for Mac* OS X* 安装程序文件。
- 打开一个新的终端窗口。
- 导航至包含安装程序文件的目录。
- 输入命令：
tar -jxvf file解压 tar.bz2文件，其中file代表安装程序文件的名称。例如tar -jxvf iss-iot-mac.tar.bz2。使用的命令可能会略有不同，具体取决于安装程序文件的名称。
注：如果您看到消息提示 "iss-iot-launcher can’t be opened because it is from an unidentified developer"，请右击文件并选择 Open with。选择 Terminal应用。在打开的对话框中，单击 Open。
启动英特尔® System Studio
- 导航至包含安装程序文件的目录。
- 启动英特尔 System Studio：
- 在 Windows* 中，双击 iss-iot-launcher.bat启动英特尔 System Studio。
- 在 Linux* 中，运行 iss-iot-launcher.sh。
- 在 Mac* OS X* 中，运行 iss-iot-launcher。
注：使用 iss-iot-launcher文件（而不是英特尔® System Studio 可执行文件）将启动英特尔 System Studio 以及所有必要的环境设置。每次可使用 iss-iot-launcher文件来启动英特尔® System Studio。
安装 Microsoft* Azure* 组件
Azure* 云能够在网络中维护智能自动售货机的产品信息，追踪售货机收到的事件，而且未来还能够分析数据，并根据不同的状况触发响应措施（例如库存较低或者机器故障）。
实施 Azure* C++ API
使用 C++ API 连接至 Azure* 需要编译以下所有库，以便构建 Casablanca 项目：
- Boost:http://www.boost.org/doc/libs/1_59_0/more/getting_started/index.html
- GlibMM:http://ftp.gnome.org/pub/GNOME/sources/glibmm/2.40/
- SigC++:http://ftp.gnome.org/pub/GNOME/sources/libsigc++/2.5/
- XML++:http://ftp.gnome.org/pub/GNOME/sources/libxml++/2.37/（安装旧版本 - dependency glib 2.40 或更低版本）
- util-linux:https://www.kernel.org/pub/linux/utils/util-linux/v2.25/（uuid 需要）
- Casablanca:https://casablanca.codeplex.com/wikipage?title=Setup%20and%20Build%20on%20Linux&referringTitle=Documentation
- Azure CPP SDK:https://github.com/Azure/azure-storage-cpp
在 Azure* 中创建 web 应用
- 创建一个 Azure* 账户。请查看 https://azure.microsoft.com/zh-cn/documentation/articles/storage-create-storage-account/。
- 创建 Azure* App 服务。请查看 https://tryappservice.azure.com/。点击 Web app | Next | Empty site | Create。
- 创建 Azure* 表存储。请查看https://azure.microsoft.com/zh-cn/documentation/articles/storage-nodejs-how-to-use-table-storage/。
- 要在 UI 中查看表，请使用，请使用 Azure* 存储浏览器。请查看https://azurestorageexplorer.codeplex.com/。
编译 Boost
wget -O boost_1_58_0.tar.gz ‘http://downloads.sourceforge.net/project/boost/boost/1.58.0/boost_1_58_0.tar.gz?r=http%3A%2F%2Fsourceforge.net%2Fprojects%2Fboost%2Ffiles%2Fboost%2F1.58.0%2F&ts=1438814166&use_mirror=iweb’ tar czvf boost_1_58_0.tar.gz cd boost_1_58_0 ./bootstrap.sh ./b2
编译 Casablanca
克隆 Casablanca:
git clone https://git.codeplex.com/casablanca
https://github.com/Microsoft/cpprestsdk
编译 Casablanca:
https://casablanca.codeplex.com/wikipage?title=Setup%20and%20Build%20on%20Linux&referringTitle=Documentation git clone https://github.com/Azure/azure-storage-cpp.git
https://github.com/Azure/azure-storage-cpp.git
SQLite3 安装和表初始化
SQLite3 IPK 软件包安装：
root@galileo:~# opkg install sqlite3 Installing sqlite3 (3:3.8.6.0-r0.0) on root. Downloading http://iotdk.intel.com/repos/1.5/iotdk/i586/sqlite3_3.8.6.0-r0.0_i586.ipk. Configuring sqlite3.
产品数据库创建和初始化：
root@galileo:~# sqlite3 Vending_Prototype/products.sqlite3
SQLite version 3.8.6 2014-08-15 11:46:33
Enter ".help" for usage hints.
sqlite> create table products(name varchar(255) primary key, price smallint, quantity smallint);
sqlite> insert into products values('Coke',150,2);
sqlite> insert into products values('Pepsi',130,3);事件数据库创建和初始化：
root@galileo:~# sqlite3 Vending_Prototype/events.sqlite3 SQLite version 3.8.6 2014-08-15 11:46:33 Enter ".help" for usage hints. sqlite> sqlite> create table events(time INT, type smallint, key varchar(255), value smallint);
SQLite3 Node.js 软件包安装：
npm install sqlite3
Azure* 安装
npm install azure-storage
结论
正如本文所介绍的，物联网开发人员可通过网关、管理、移动和云软件功能来构建原型，而且成本较低，不需要专业的技能。借助Grove* 商用物联网开发人员套件和 Arduino* 101 开发板，项目团队能够快速进行原型开发，以便测试物联网概念的可行性，进而为物联网产品开发之路提供有力的支持。
请访问 GitHub，获得该项目的最新代码示例和文档。
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