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<!--
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CO_OP_TRANSLATOR_METADATA:
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{
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"original_hash": "28320305a35ea3bc59c41fe146a2e6ed",
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"translation_date": "2025-08-26T14:51:15+00:00",
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"source_file": "2-farm/lessons/4-migrate-your-plant-to-the-cloud/wio-terminal-connect-hub.md",
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"language_code": "hk"
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}
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-->
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# 將您的 IoT 裝置連接到雲端 - Wio Terminal
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在這部分課程中，您將把 Wio Terminal 連接到 IoT Hub，以傳送遙測數據並接收指令。
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## 將裝置連接到 IoT Hub
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下一步是將您的裝置連接到 IoT Hub。
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### 任務 - 連接到 IoT Hub
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1. 在 VS Code 中打開 `soil-moisture-sensor` 專案。
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1. 打開 `platformio.ini` 檔案。移除 `knolleary/PubSubClient` 函式庫的依賴。這個函式庫是用來連接到公共 MQTT broker 的，但連接到 IoT Hub 時不需要。
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1. 添加以下函式庫依賴：
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```ini
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seeed-studio/Seeed Arduino RTC @ 2.0.0
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arduino-libraries/AzureIoTHub @ 1.6.0
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azure/AzureIoTUtility @ 1.6.1
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azure/AzureIoTProtocol_MQTT @ 1.6.0
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azure/AzureIoTProtocol_HTTP @ 1.6.0
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azure/AzureIoTSocket_WiFi @ 1.0.2
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```
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`Seeed Arduino RTC` 函式庫提供與 Wio Terminal 的實時時鐘互動的程式碼，用於追蹤時間。其餘的函式庫則讓您的 IoT 裝置能夠連接到 IoT Hub。
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1. 在 `platformio.ini` 檔案的底部添加以下內容：
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```ini
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build_flags =
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-DDONT_USE_UPLOADTOBLOB
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```
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這會設置一個編譯器標誌，在編譯 Arduino IoT Hub 程式碼時需要用到。
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1. 打開 `config.h` 標頭檔案。移除所有 MQTT 設定，並添加以下裝置連接字串的常數：
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```cpp
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// IoT Hub settings
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const char *CONNECTION_STRING = "<connection string>";
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```
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將 `<connection string>` 替換為您之前複製的裝置連接字串。
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1. 連接到 IoT Hub 使用的是基於時間的權杖。這意味著 IoT 裝置需要知道當前時間。與 Windows、macOS 或 Linux 等操作系統不同，微控制器不會自動通過網際網路同步當前時間。因此，您需要添加程式碼從 [NTP](https://wikipedia.org/wiki/Network_Time_Protocol) 伺服器獲取當前時間。一旦獲取時間，它可以存儲在 Wio Terminal 的實時時鐘中，這樣即使裝置未斷電，也能在稍後請求正確的時間。新增一個名為 `ntp.h` 的檔案，並添加以下程式碼：
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```cpp
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#pragma once
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#include "DateTime.h"
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#include <time.h>
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#include "samd/NTPClientAz.h"
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#include <sys/time.h>
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static void initTime()
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{
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WiFiUDP _udp;
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time_t epochTime = (time_t)-1;
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NTPClientAz ntpClient;
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ntpClient.begin();
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while (true)
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{
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epochTime = ntpClient.getEpochTime("0.pool.ntp.org");
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if (epochTime == (time_t)-1)
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{
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Serial.println("Fetching NTP epoch time failed! Waiting 2 seconds to retry.");
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delay(2000);
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}
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else
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{
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Serial.print("Fetched NTP epoch time is: ");
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char buff[32];
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sprintf(buff, "%.f", difftime(epochTime, (time_t)0));
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Serial.println(buff);
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break;
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}
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}
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ntpClient.end();
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struct timeval tv;
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tv.tv_sec = epochTime;
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tv.tv_usec = 0;
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settimeofday(&tv, NULL);
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}
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```
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這段程式碼的細節超出了本課程的範圍。它定義了一個名為 `initTime` 的函式，用於從 NTP 伺服器獲取當前時間，並用它來設置 Wio Terminal 的時鐘。
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1. 打開 `main.cpp` 檔案，移除所有 MQTT 程式碼，包括 `PubSubClient.h` 標頭檔案、`PubSubClient` 變數的宣告、`reconnectMQTTClient` 和 `createMQTTClient` 方法，以及對這些變數和方法的任何調用。這個檔案應該只包含連接 WiFi、獲取土壤濕度並用它創建 JSON 文件的程式碼。
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1. 在 `main.cpp` 檔案的頂部添加以下 `#include` 指令，以包含 IoT Hub 函式庫和設置時間的標頭檔案：
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```cpp
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#include <AzureIoTHub.h>
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#include <AzureIoTProtocol_MQTT.h>
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#include <iothubtransportmqtt.h>
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#include "ntp.h"
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```
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1. 在 `setup` 函式的末尾添加以下調用來設置當前時間：
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```cpp
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initTime();
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```
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1. 在檔案頂部的 `#include` 指令下方添加以下變數宣告：
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```cpp
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IOTHUB_DEVICE_CLIENT_LL_HANDLE _device_ll_handle;
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```
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這宣告了一個 `IOTHUB_DEVICE_CLIENT_LL_HANDLE`，即 IoT Hub 連接的句柄。
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1. 在這之下添加以下程式碼：
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```cpp
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static void connectionStatusCallback(IOTHUB_CLIENT_CONNECTION_STATUS result, IOTHUB_CLIENT_CONNECTION_STATUS_REASON reason, void *user_context)
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{
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if (result == IOTHUB_CLIENT_CONNECTION_AUTHENTICATED)
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{
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Serial.println("The device client is connected to iothub");
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}
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else
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{
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Serial.println("The device client has been disconnected");
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}
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}
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```
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這定義了一個回調函式，當連接到 IoT Hub 的狀態發生變化（例如連接或斷開）時會被調用。狀態會被發送到序列埠。
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1. 在這之下添加一個函式來連接到 IoT Hub：
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```cpp
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void connectIoTHub()
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{
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IoTHub_Init();
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_device_ll_handle = IoTHubDeviceClient_LL_CreateFromConnectionString(CONNECTION_STRING, MQTT_Protocol);
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if (_device_ll_handle == NULL)
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{
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Serial.println("Failure creating Iothub device. Hint: Check your connection string.");
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return;
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}
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|
IoTHubDeviceClient_LL_SetConnectionStatusCallback(_device_ll_handle, connectionStatusCallback, NULL);
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}
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```
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這段程式碼初始化 IoT Hub 函式庫程式碼，然後使用 `config.h` 標頭檔案中的連接字串創建連接。這個連接基於 MQTT。如果連接失敗，錯誤會被發送到序列埠——如果您在輸出中看到這個錯誤，請檢查連接字串。最後，設置連接狀態回調。
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1. 在 `setup` 函式中，在調用 `initTime` 的下方調用這個函式：
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```cpp
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connectIoTHub();
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```
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1. 與 MQTT 客戶端一樣，這段程式碼運行在單線程上，因此需要時間來處理由 Hub 發送和接收的消息。在 `loop` 函式的頂部添加以下內容來實現：
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```cpp
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IoTHubDeviceClient_LL_DoWork(_device_ll_handle);
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```
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1. 編譯並上傳這段程式碼。您會在序列監視器中看到連接：
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```output
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Connecting to WiFi..
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Connected!
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Fetched NTP epoch time is: 1619983687
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Sending telemetry {"soil_moisture":391}
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The device client is connected to iothub
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```
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在輸出中，您可以看到 NTP 時間被獲取，然後裝置客戶端連接。連接可能需要幾秒鐘，因此在裝置連接時，您可能會在輸出中看到土壤濕度。
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> 💁 您可以使用像 [unixtimestamp.com](https://www.unixtimestamp.com) 這樣的網站將 NTP 的 UNIX 時間轉換為更易讀的格式。
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## 傳送遙測數據
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現在您的裝置已連接，您可以將遙測數據傳送到 IoT Hub，而不是 MQTT broker。
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### 任務 - 傳送遙測數據
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1. 在 `setup` 函式上方添加以下函式：
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```cpp
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void sendTelemetry(const char *telemetry)
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{
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IOTHUB_MESSAGE_HANDLE message_handle = IoTHubMessage_CreateFromString(telemetry);
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IoTHubDeviceClient_LL_SendEventAsync(_device_ll_handle, message_handle, NULL, NULL);
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IoTHubMessage_Destroy(message_handle);
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}
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```
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這段程式碼從作為參數傳遞的字串創建一個 IoT Hub 消息，將其發送到 Hub，然後清理消息物件。
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1. 在 `loop` 函式中，在將遙測數據發送到序列埠的那一行之後調用這段程式碼：
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```cpp
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sendTelemetry(telemetry.c_str());
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```
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## 處理指令
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您的裝置需要處理來自伺服器程式碼的指令，以控制繼電器。這是通過直接方法請求發送的。
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### 任務 - 處理直接方法請求
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1. 在 `connectIoTHub` 函式之前添加以下程式碼：
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```cpp
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int directMethodCallback(const char *method_name, const unsigned char *payload, size_t size, unsigned char **response, size_t *response_size, void *userContextCallback)
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{
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Serial.printf("Direct method received %s\r\n", method_name);
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if (strcmp(method_name, "relay_on") == 0)
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{
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digitalWrite(PIN_WIRE_SCL, HIGH);
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}
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else if (strcmp(method_name, "relay_off") == 0)
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{
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digitalWrite(PIN_WIRE_SCL, LOW);
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}
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}
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```
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這段程式碼定義了一個回調方法，當 IoT Hub 函式庫收到直接方法請求時會調用。請求的方法名稱會通過 `method_name` 參數傳遞。這個函式會將調用的方法名稱打印到序列埠，然後根據方法名稱打開或關閉繼電器。
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> 💁 這也可以通過單一的直接方法請求來實現，將繼電器的期望狀態作為有效負載傳遞，該有效負載可以通過 `payload` 參數獲取。
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1. 在 `directMethodCallback` 函式的末尾添加以下程式碼：
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```cpp
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char resultBuff[16];
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sprintf(resultBuff, "{\"Result\":\"\"}");
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*response_size = strlen(resultBuff);
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*response = (unsigned char *)malloc(*response_size);
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memcpy(*response, resultBuff, *response_size);
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return IOTHUB_CLIENT_OK;
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```
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直接方法請求需要一個回應，回應分為兩部分——作為文字的回應和返回碼。這段程式碼會創建以下 JSON 文件作為結果：
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```JSON
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{
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"Result": ""
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}
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```
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然後將其複製到 `response` 參數中，並在 `response_size` 參數中設置這個回應的大小。這段程式碼最後返回 `IOTHUB_CLIENT_OK`，表示方法已正確處理。
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1. 在 `connectIoTHub` 函式的末尾添加以下程式碼來連接回調：
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```cpp
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IoTHubClient_LL_SetDeviceMethodCallback(_device_ll_handle, directMethodCallback, NULL);
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```
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1. `loop` 函式會調用 `IoTHubDeviceClient_LL_DoWork` 函式來處理 IoT Hub 發送的事件。由於 `delay` 的原因，這個函式每 10 秒才會被調用一次，這意味著直接方法每 10 秒才會被處理一次。為了提高效率，可以將 10 秒的延遲分解為多個較短的延遲，每次調用 `IoTHubDeviceClient_LL_DoWork`。為此，在 `loop` 函式之前添加以下程式碼：
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```cpp
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void work_delay(int delay_time)
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{
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int current = 0;
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do
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{
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IoTHubDeviceClient_LL_DoWork(_device_ll_handle);
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delay(100);
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current += 100;
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} while (current < delay_time);
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}
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```
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這段程式碼會重複循環，調用 `IoTHubDeviceClient_LL_DoWork`，每次延遲 100 毫秒。它會根據 `delay_time` 參數的值執行多次，這意味著裝置最多等待 100 毫秒來處理直接方法請求。
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1. 在 `loop` 函式中，移除對 `IoTHubDeviceClient_LL_DoWork` 的調用，並將 `delay(10000)` 替換為以下程式碼來調用這個新函式：
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```cpp
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|
work_delay(10000);
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|
```
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> 💁 您可以在 [code/wio-terminal](../../../../../2-farm/lessons/4-migrate-your-plant-to-the-cloud/code/wio-terminal) 資料夾中找到這段程式碼。
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😀 您的土壤濕度感測器程式已成功連接到 IoT Hub！
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**免責聲明**：
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本文件已使用人工智能翻譯服務 [Co-op Translator](https://github.com/Azure/co-op-translator) 進行翻譯。儘管我們致力於提供準確的翻譯，但請注意，自動翻譯可能包含錯誤或不準確之處。原始文件的母語版本應被視為權威來源。對於重要資訊，建議使用專業人工翻譯。我們對因使用此翻譯而引起的任何誤解或錯誤解釋概不負責。 |
