IIoT Edge-Entwicklung mit WebSockets: Sichere Echtzeit-Konnektivität

Adaptiert aus Industrial Internet Application Development, von Alena Traukina, Jayant Thomas, Prashant Tyagi, Kishore Reddipalli.

Kapitel 3. IIoT Edge-Entwicklung (Fortsetzung)

Von Alena Traukina, Jayant Thomas, Prashant Tyagi, Kishore Reddipalli

Anwendungsprotokolle – WebSocket

In diesem Abschnitt bauen wir eine einfache IoT-App, um Daten von einem XD-80 Lichtsensormodul an ein Empfängergerät zu senden, باستخدام einen Raspberry Pi Hub und das WebSocket-Protokoll:

WebSocket wird am häufigsten eingesetzt, wenn schneller Transfer von Echtzeitdaten nötig ist. Das Protokoll ermöglicht bidirektionale Interaktion zwischen Client und Server und das Streamen mehrerer Nachrichten über dieselbe TCP-Verbindung, was den Kommunikationsoverhead senkt.

In der folgenden Tabelle finden Sie eine detailliertere Beschreibung des Protokolls, um zu beurteilen, ob es für Ihre Bedürfnisse geeignet ist:

Tabelle 3: WebSocket Protokollspezifikationen

Benötigte Komponenten

Software:

• Node.js 6+ (Download)
• RPIO (npm)
• WebSocket (npm)
• Docker (Installation)

Hardware:

• Raspberry Pi 3 (Modell B)
• Netzteil (2A/5V)
• microSD Karte (8 GB+) und SD-Adapter
• XD-80 Lichtsensormodul
• Steckbrett und Dupont-Kabel
• Ethernet-Kabel für kabelgebundene Netzwerkverbindung

Gerät zusammenbauen

Bevor die Applikation gebaut wird, muss der XD-80 Sensor über ein Steckbrett mit dem Raspberry Pi verbunden werden.

SD-Karte vorbereiten

1. Laden Sie das neueste Raspbian LITE Image herunter (verfügbar unter Raspberry Pi Downloads).
2. Verbinden Sie Ihre SD-Karte mit einem Computer und nutzen Sie Etcher (balena.io/etcher), um das Raspbian .img File auf die SD-Karte zu flashen.
3. Aktivieren Sie SSH mit folgendem Befehl:

cd /Volumes/boot
touch ssh

4. Um Wi-Fi zu aktivieren, erstellen Sie wpa_supplicant.conf mit folgendem Inhalt:

network={
 ssid="YOUR_SSID"
 psk="YOUR_WIFI_PASSWORD"
}

Um eine Datei in der Linux-Konsole zu erstellen, können Sie den GNU nano Editor verwenden. Er ist in den meisten Linux-Distributionen vorinstalliert. Führen Sie einfach nano DATEINAME aus und folgen Sie den Anweisungen.

5. Erstellen Sie das Verzeichnis /home/pi/sensor
6. Erstellen Sie die Datei /home/pi/sensor/package.json mit folgendem Inhalt:

{
 "name": "sensor",
 "version": "1.0.0",
 "description": "",
 "main": "index.js",
 "scripts": {
 "start": "node index.js",
 "test": "echo \"Error: no test specified\" && exit 1"
 },
 "author": "",
 "license": "ISC",
 "dependencies": {
 "rpio": "^0.9.16",
 "ws": "^2.3.1"
 }
}

7. Erstellen Sie die Datei /home/pi/sensor/index.js mit folgendem Inhalt, ersetzen Sie REMOTE-SERVER-ADDRESS.com durch einen echten Wert:

var WebSocket = require('ws');
var rpio = require('rpio');

var ws;
var receiver = 'ws://REMOTE-SERVER-ADDRESS.com:8080';
rpio.open(11, rpio.INPUT);

var establishConnection = function () {
 ws = new WebSocket(receiver);
 ws.on('close', establishConnection);
 ws.on('error', establishConnection);
};
establishConnection();

var sendStatus = function () {
 var status = rpio.read(11) === 0;
 console.log('light status: ' + status);
 var data = JSON.stringify({
 device: 'raspberry',
 timestamp: Date.now(),
 light: status
 });

 try { ws.send(data); }
 catch (e) {console.log('failed to send data to ' + receiver);}

 setTimeout(sendStatus, 1000);
};
sendStatus();

8. Erstellen Sie die Datei /home/pi/sensor/Dockerfile mit folgendem Inhalt:

FROM hypriot/rpi-node:boron-onbuild