AWS IoT Device Shadowを使ってみた！（Part3）
本記事は、最終目標である遠隔からDevice Shadow機能を使ってIoT Device制御をまとめたものです。 なお、4つの記事の中で今回は 下記の「 Part3 」です
主な全体記事の流れです。
■ Part1 : API Gatewayから起動するLambda関数の作成
■ Part3 : AWS IoT Deviceとshadow作成
■ Part4 : iPhoneアプリ作成 と 遠隔Camera起動確認
AWS構成図
赤点線で囲んだ箇所を今回作成します。
AWS IoTアクセス
AWS IoTコンソールにアクセスします。
IoTポリシーの作成
AWS IoTのコンソールの左メニュの「 安全性」-> 「 ポリシー 」をクリックします。
ポリシー登録画面に遷移し、ポリシーを登録します。「作成 」ボタンをクリックし、ポリシーの作成画面に遷移します。
「 名前 」、「 アクション」、「リソースARN」、「 効果 ]を入力＆選択します。今回は名前は「 RaspberryPi_Camera-Policy 」にしています。
モノの作成
AWS IoTのコンソールの左メニュの「 管理 」-> 「 モノ 」をクリックします。
モノの登録画面遷移し、IoT Deviceを登録します。「 作成ボタン 」をクリックします。
単一のAWS IoTモノを作成します。「 単一のモノを作成する 」ボタンをクリックします。
「 名前 」、「 Thing Shadow 」を入力します。今回はIoT Deviceは「Raspberry Pi」を使用するため「RaspberryPi_Camera」としています。
「Thing Shadow」はすでに設定内容が 「 "Welcome...... "」となっていますが、下記のように書き換えます。
最後に「 次へ 」ボタンをクリックします。
画像が見えないので「Thing Shadow」は下記をご参考にしてください。
{
"desired": {
"camera": "0"
},
"reported": {
"camera": "0"
},
証明書を作成します。「 __ 証明書を作成」ボタンをクリックします。
証明書、キーが発行されますので、ダウンロードしておきます。この証明書は、RaspberryPiにコピーして使用します。
ルートCAファイルは、別途RaspberryPiからダウンロードするため、ここではダウンロードはしません。
証明書、キーファイルのダウンロード完了後に「 有効化 」ボタンをクリックし、証明書を有効にします。
最後に「 ポリシーをアタッチ 」ボタンをクリックします。
最初に作成した「 ポリシー 」を選択し、「 モノの登録 」ボタンをクリックします。
以上で IoT CoreにIoT Deviceの登録が完了しました。
次はIoT Device（Raspberry Pi）で動作する、IoT Device Shadowのプログラムです。
ルートCAファイルのダウンロード
Raspberry PiにSSH接続してログインします。
$ ssh pi@192.168.10.10
保存するディレクトに移動し、ルートCAファイルダウンロードします。
$ cd /home/pi/Documents/testShadow/cert $ sudo wget -O root.ca.pem https://www.amazontrust.com/repository/AmazonRootCA1.pem
Raspberry Pi環境
certディレクトリ配下にはルートCA、証明書、キー情報ファイルを配置しますので、 本記事箇所でダウンロードした証明書、キー情報ファイルはコピーしてください。
imageディレクトリは、カメラ起動中にキャプチャした画像を保存する場所です。
testShadow/
|
|--- shadow_camera_test.py
|
|--- cert/
| |--- root.ca.pem # ルートファイル
| |--- xxxxxxxxxxx.cert.pem" #証明書ファイル
| |--- xxxxxxxxxxx.private.key" #privateキーファイル
|
|--- image/
ソースコード
「OpenCV」、「AWSIoTPythonSDK.MQTTLib」はインストールしておいてください。
ソースコードは、「AWSIoTPythonSDK」の「sample」ディレクトリにあるソースファイルを参考にしました。
AWSIoTPythonSDK
updateState()、customShadowCallback_Delta()、54行目〜77行目も一部変更していますが、ほぼ流用です。
カメラ起動中は1秒周期でキャプチャーした画像を保存します。
ソースコード内の「 ■ 」コメントがある箇所は自分の環境に合わせて修正してください。
from AWSIoTPythonSDK.MQTTLib import AWSIoTMQTTShadowClient import logging import time import json import argparse import cv2 import datetime # VideoCapture用インスタンス生成 cap = cv2.VideoCapture(0) # バッファサイズ1に変更 cap.set(cv2.CAP_PROP_BUFFERSIZE, 1) # カメラ状態保存処理 def cameraStatusSet(onoff): global cameraState # カメラ起動指示有無確認 if onoff == "1" : cameraState = 'on' else: cameraState = 'off' # IoT Device Shadow "reported" UpDate処理 def updateState(newState): JSONPayload = '{"state":{"reported":{"camera":' + str(newState) +'}}}' print("updating...\n") print(JSONPayload) deviceShadowHandler.shadowUpdate(JSONPayload, None, 5) cameraStatusSet(newState) # Custom Shadow callback def customShadowCallback_Delta(payload, responseStatus, token): print(responseStatus) payloadDict = json.loads(payload) print("++++++++DELTA++++++++++") print("camera: " + str(payloadDict["state"]["camera"])) print("version: " + str(payloadDict["version"])) print("+++++++++++++++++++++++\n\n") # reported Update newState = json.dumps(payloadDict["state"]["camera"]) updateState(newState) host = "xxxxxxxxxxxxxxxx-ats.iot.ap-northeast-1.amazonaws.com" # ■自環境に合わせて設定 port = 8883 # MQTT clientId = "RaspberryPi" # ■ ClientidはthingNameと同じにするとIoT Coreの # ■ shadow変換が見えなくなるので、違う名前にした thingName = "RaspberryPi_Camera"# ■AWS IoT Coreで「モノの作成」で生成した名前 rootCAPath = "./cert/root.ca.pem" certificatePath = "./cert/xxxxxxxxxxxx-certificate.pem.crt" # ■ 自環境に合わせて設定 privateKeyPath = "./cert/xxxxxxxxxxxx-private.pem.key" # ■ 自環境に合わせて設定 # Configure logging logger = logging.getLogger("AWSIoTPythonSDK.core") logger.setLevel(logging.DEBUG) streamHandler = logging.StreamHandler() formatter = logging.Formatter('%(asctime)s - %(name)s - %(levelname)s - %(message)s') streamHandler.setFormatter(formatter) logger.addHandler(streamHandler) # Init AWSIoTMQTTShadowClient myAWSIoTMQTTShadowClient = AWSIoTMQTTShadowClient(clientId) myAWSIoTMQTTShadowClient.configureEndpoint(host, port) myAWSIoTMQTTShadowClient.configureCredentials(rootCAPath, privateKeyPath, certificatePath) # AWSIoTMQTTShadowClient configuration myAWSIoTMQTTShadowClient.configureAutoReconnectBackoffTime(1, 32, 20) myAWSIoTMQTTShadowClient.configureConnectDisconnectTimeout(10) # 10 sec myAWSIoTMQTTShadowClient.configureMQTTOperationTimeout(5) # 5 sec # Connect to AWS IoT myAWSIoTMQTTShadowClient.connect() # Create a deviceShadow with persistent subscription deviceShadowHandler = myAWSIoTMQTTShadowClient.createShadowHandlerWithName(thingName, True) # Listen on deltas deviceShadowHandler.shadowRegisterDeltaCallback(customShadowCallback_Delta) # カメラON/OFF状態を初期化 cameraState = 'off' # Loop forever while True: # カメラOPEN状態 while(cap.isOpened()): # カメラ起動状態指示 ? if cameraState == 'on': # カメラで顔データを取得する ret, img = cap.read() # 日時取得 dt_now = datetime.datetime.now() dateStr = dt_now.strftime('%Y%m%d_%H%M%S_%f') dateStr1 = dt_now.strftime('%Y/%m/%d %H:%M:%S') # 画像内に日時を書き込み cv2.putText(img, dateStr1 ,(20,450), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.5, (0,255,0), 1, cv2.LINE_AA) # 画像ファイル保存 cv2.imwrite('./image/image_'+ dateStr + '.jpg',img) time.sleep(1)
IoT Device shadow起動
$ python3 shadow_camera_test.py
起動すると、標準出力で表示ログを出力します。
下記の表示イメージは、全て「AWSIoTPythonSDK.MQTTLib」ライブラリで出力しています。
2020-12-17 10:01:55,642 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.internal.clients - DEBUG - Initializing MQTT layer... 2020-12-17 10:01:55,644 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.internal.clients - DEBUG - Registering internal event callbacks to MQTT layer... 2020-12-17 10:01:55,644 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.mqtt_core - INFO - MqttCore initialized 2020-12-17 10:01:55,645 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.mqtt_core - INFO - Client id: RaspberryPi 2020-12-17 10:01:55,645 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.mqtt_core - INFO - Protocol version: MQTTv3.1.1 2020-12-17 10:01:55,645 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.mqtt_core - INFO - Authentication type: TLSv1.2 certificate based Mutual Auth. 2020-12-17 10:01:55,645 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.mqtt_core - INFO - Configuring offline requests queueing: max queue size: 0 2020-12-17 10:01:55,646 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.mqtt_core - INFO - Configuring offline requests queue draining interval: 0.100000 sec 2020-12-17 10:01:55,646 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.mqtt_core - INFO - Configuring endpoint... 2020-12-17 10:01:55,647 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.mqtt_core - INFO - Configuring certificates... 2020-12-17 10:01:55,647 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.mqtt_core - INFO - Configuring reconnect back off timing... 2020-12-17 10:01:55,648 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.mqtt_core - INFO - Base quiet time: 1.000000 sec 2020-12-17 10:01:55,648 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.mqtt_core - INFO - Max quiet time: 32.000000 sec 2020-12-17 10:01:55,648 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.mqtt_core - INFO - Stable connection time: 20.000000 sec 2020-12-17 10:01:55,649 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.mqtt_core - INFO - Configuring connect/disconnect time out: 10.000000 sec 2020-12-17 10:01:55,649 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.mqtt_core - INFO - Configuring MQTT operation time out: 5.000000 sec 2020-12-17 10:01:55,649 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.mqtt_core - INFO - Performing sync connect... 2020-12-17 10:01:55,649 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.mqtt_core - INFO - Performing async connect... 2020-12-17 10:01:55,649 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.mqtt_core - INFO - Keep-alive: 600.000000 sec 2020-12-17 10:01:55,650 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.internal.workers - DEBUG - Event consuming thread started 2020-12-17 10:01:55,651 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.mqtt_core - DEBUG - Passing in general notification callbacks to internal client... 2020-12-17 10:01:55,651 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.internal.clients - DEBUG - Filling in fixed event callbacks: CONNACK,DISCONNECT,MESSAGE 2020-12-17 10:01:55,774 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.internal.clients - DEBUG - Starting network I/O thread... 2020-12-17 10:01:55,848 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.internal.workers - DEBUG - Produced [connack] event 2020-12-17 10:01:55,849 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.internal.workers - DEBUG - Dispatching [connack] event 2020-12-17 10:01:55,850 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.internal.workers - DEBUG - No need for recovery 2020-12-17 10:01:55,851 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.internal.clients - DEBUG - Invoking custom event callback... 2020-12-17 10:01:55,852 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.mqtt_core - INFO - Performing sync subscribe... 2020-12-17 10:01:55,852 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.internal.workers - DEBUG - Adding a new subscription record:$aws/things/RaspberryPi_Camera/shadow/update/delta qos: 0 2020-12-17 10:01:55,853 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.internal.clients - DEBUG - Filling in custom suback event callback... 2020-12-17 10:01:55,907 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.internal.workers - DEBUG - Produced [suback] event 2020-12-17 10:01:55,908 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.internal.workers - DEBUG - Dispatching [suback] event 2020-12-17 10:01:55,908 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.internal.clients - DEBUG - Invoking custom event callback... 2020-12-17 10:01:55,909 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.internal.clients - DEBUG - This custom event callback is for pub/sub/unsub, removing itafter invocation... 2020-12-17 10:01:57,912 - AWSIoTPythonSDK.core.shadow.deviceShadow - INFO - Subscribed to delta topic for deviceShadow:RaspberryPi_Camera 2020-12-17 10:02:01,042 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.internal.workers - DEBUG - Produced [message] event 2020-12-17 10:02:01,042 - AWSIoTPythonSDK.core.protocol.internal.workers - DEBUG - Dispatching [message] eventdelta/RaspberryPi_Camera
参考までに、shadow差分を検知すると以下の画面ログが出力されます。
++++++++DELTA++++++++++ camera: 1 version: 12 +++++++++++++++++++++++ updating...
AWSとIoT Deviceの設定が全て終わりました。
遠隔から指示する場合、iphoneだけではなくPCからも制御可能です。 コマンドイメージはPart4の方で。
