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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": "2025-08-24T22:49:39+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": "zh"
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}
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-->
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# 将您的 IoT 设备连接到云端 - Wio Terminal
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在本课程的这一部分，您将把 Wio Terminal 连接到 IoT Hub，以发送遥测数据并接收命令。
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## 将设备连接到 IoT Hub
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下一步是将您的设备连接到 IoT Hub。
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### 任务 - 连接到 IoT Hub
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1. 在 VS Code 中打开 `soil-moisture-sensor` 项目。
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1. 打开 `platformio.ini` 文件。移除 `knolleary/PubSubClient` 库依赖项。该库用于连接到公共 MQTT 代理，但连接到 IoT Hub时不需要。
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1. 添加以下库依赖项：
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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` 库提供与 Wio Terminal 的实时时钟交互的代码，用于跟踪时间。其余库允许您的 IoT 设备连接到 IoT Hub。
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1. 在 `platformio.ini` 文件底部添加以下内容：
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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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这设置了一个编译器标志，在编译 Arduino IoT Hub 代码时需要。
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1. 打开 `config.h` 头文件。移除所有 MQTT 设置，并添加以下设备连接字符串常量：
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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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将 `<connection string>` 替换为您之前复制的设备连接字符串。
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1. 连接到 IoT Hub 使用基于时间的令牌。这意味着 IoT 设备需要知道当前时间。与 Windows、macOS 或 Linux 等操作系统不同，微控制器不会自动通过互联网同步当前时间。这意味着您需要添加代码从 [NTP](https://wikipedia.org/wiki/Network_Time_Protocol) 服务器获取当前时间。一旦时间被检索，可以将其存储在 Wio Terminal 的实时时钟中，允许在设备未断电的情况下稍后请求正确时间。添加一个名为 `ntp.h` 的新文件，并包含以下代码：
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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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这些代码的细节超出了本课程的范围。它定义了一个名为 `initTime` 的函数，该函数从 NTP 服务器获取当前时间并用它设置 Wio Terminal 的时钟。
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1. 打开 `main.cpp` 文件，移除所有 MQTT 代码，包括 `PubSubClient.h` 头文件、`PubSubClient` 变量的声明、`reconnectMQTTClient` 和 `createMQTTClient` 方法，以及对这些变量和方法的任何调用。该文件应仅包含连接到 WiFi、获取土壤湿度并创建 JSON 文档的代码。
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1. 在 `main.cpp` 文件顶部添加以下 `#include` 指令，以包含 IoT Hub 库和设置时间的头文件：
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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` 函数末尾添加以下调用以设置当前时间：
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```cpp
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initTime();
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```
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1. 在文件顶部的 `#include` 指令下方添加以下变量声明：
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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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这声明了一个 `IOTHUB_DEVICE_CLIENT_LL_HANDLE`，用于连接到 IoT Hub 的句柄。
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1. 在此下方添加以下代码：
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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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这声明了一个回调函数，当连接到 IoT Hub 的状态发生变化（例如连接或断开连接）时会被调用。状态会发送到串口。
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1. 在此下方添加一个函数以连接到 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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此代码初始化 IoT Hub 库代码，然后使用 `config.h` 头文件中的连接字符串创建连接。此连接基于 MQTT。如果连接失败，错误信息会发送到串口——如果您在输出中看到此信息，请检查连接字符串。最后设置连接状态回调。
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1. 在 `setup` 函数中调用此函数，位置在 `initTime` 调用下方：
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```cpp
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connectIoTHub();
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```
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1. 与 MQTT 客户端类似，此代码运行在单线程上，因此需要时间处理由 Hub 发送和发送到 Hub 的消息。在 `loop` 函数顶部添加以下内容以实现此功能：
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```cpp
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IoTHubDeviceClient_LL_DoWork(_device_ll_handle);
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```
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1. 构建并上传此代码。您将在串口监视器中看到连接：
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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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在输出中，您可以看到 NTP 时间被获取，然后设备客户端连接。连接可能需要几秒钟，因此在设备连接时，您可能会在输出中看到土壤湿度。
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> 💁 您可以使用像 [unixtimestamp.com](https://www.unixtimestamp.com) 这样的网站将 NTP 的 UNIX 时间转换为更易读的格式。
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## 发送遥测数据
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现在您的设备已连接，您可以将遥测数据发送到 IoT Hub，而不是 MQTT 代理。
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### 任务 - 发送遥测数据
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1. 在 `setup` 函数上方添加以下函数：
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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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此代码从传递的字符串参数创建一个 IoT Hub 消息，将其发送到 Hub，然后清理消息对象。
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1. 在 `loop` 函数中调用此代码，位置在将遥测数据发送到串口的行之后：
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```cpp
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sendTelemetry(telemetry.c_str());
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```
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## 处理命令
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您的设备需要处理来自服务器代码的命令以控制继电器。这是通过直接方法请求发送的。
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## 任务 - 处理直接方法请求
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1. 在 `connectIoTHub` 函数之前添加以下代码：
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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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此代码定义了一个回调方法，当 IoT Hub 库收到直接方法请求时会调用该方法。请求的方法通过 `method_name` 参数传递。此函数将调用的方法打印到串口，然后根据方法名称打开或关闭继电器。
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> 💁 这也可以通过单个直接方法请求实现，将继电器的期望状态作为有效负载传递，该有效负载可以通过方法请求传递并从 `payload` 参数中获取。
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1. 在 `directMethodCallback` 函数末尾添加以下代码：
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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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直接方法请求需要响应，响应分为两部分——文本响应和返回码。此代码将创建以下 JSON 文档作为结果：
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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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然后将其复制到 `response` 参数中，并在 `response_size` 参数中设置响应的大小。此代码随后返回 `IOTHUB_CLIENT_OK`，表示方法已正确处理。
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1. 在 `connectIoTHub` 函数末尾添加以下代码以连接回调：
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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` 函数将调用 `IoTHubDeviceClient_LL_DoWork` 函数以处理 IoT Hub 发送的事件。由于 `delay` 的原因，这仅每 10 秒调用一次，这意味着直接方法每 10 秒才会处理一次。为了提高效率，可以将 10 秒的延迟分成多个较短的延迟，每次调用 `IoTHubDeviceClient_LL_DoWork`。为此，在 `loop` 函数上方添加以下代码：
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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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此代码将重复循环，调用 `IoTHubDeviceClient_LL_DoWork` 并每次延迟 100 毫秒。它会根据 `delay_time` 参数的值重复多次。这意味着设备最多等待 100 毫秒来处理直接方法请求。
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1. 在 `loop` 函数中，移除对 `IoTHubDeviceClient_LL_DoWork` 的调用，并将 `delay(10000)` 替换为以下代码以调用新函数：
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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) 文件夹中找到此代码。
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😀 您的土壤湿度传感器程序已连接到 IoT Hub！
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**免责声明**：
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