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云专线 DC
虚拟专用网络 VPN
云连接 CC
VPC终端节点 VPCEP
企业路由器 ER
企业交换机 ESW
全球加速 GA
企业连接 EC
云原生应用网络 ANC
安全与合规
安全技术与应用
Web应用防火墙 WAF
企业主机安全 HSS
云防火墙 CFW
安全云脑 SecMaster
DDoS防护 AAD
数据加密服务 DEW
数据库安全服务 DBSS
云堡垒机 CBH
数据安全中心 DSC
云证书管理服务 CCM
威胁检测服务 MTD
态势感知 SA
认证测试中心 CTC
边缘安全 EdgeSec
应用中间件
微服务引擎 CSE
分布式消息服务Kafka版
分布式消息服务RabbitMQ版
分布式消息服务RocketMQ版
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分布式缓存服务 DCS
多活高可用服务 MAS
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统一身份认证服务 IAM
消息通知服务 SMN
云监控服务 CES
应用运维管理 AOM
应用性能管理 APM
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标签管理服务 TMS
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应用身份管理服务 OneAccess
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需求管理 CodeArts Req
流水线 CodeArts Pipeline
代码检查 CodeArts Check
编译构建 CodeArts Build
部署 CodeArts Deploy
测试计划 CodeArts TestPlan
制品仓库 CodeArts Artifact
移动应用测试 MobileAPPTest
CodeArts IDE Online
开源镜像站 Mirrors
性能测试 CodeArts PerfTest
应用管理与运维平台 ServiceStage
云应用引擎 CAE
开源治理服务 CodeArts Governance
华为云Astro轻应用
CodeArts IDE
Astro工作流 AstroFlow
代码托管 CodeArts Repo
漏洞管理服务 CodeArts Inspector
联接 CodeArtsLink
软件建模 CodeArts Modeling
Astro企业应用 AstroPro
CodeArts盘古助手
华为云Astro大屏应用
计算
弹性云服务器 ECS
Flexus云服务
裸金属服务器 BMS
云手机服务器 CPH
专属主机 DeH
弹性伸缩 AS
镜像服务 IMS
函数工作流 FunctionGraph
云耀云服务器(旧版)
VR云渲游平台 CVR
Huawei Cloud EulerOS
云化数据中心 CloudDC
网络
虚拟私有云 VPC
弹性公网IP EIP
弹性负载均衡 ELB
NAT网关 NAT
云专线 DC
虚拟专用网络 VPN
云连接 CC
VPC终端节点 VPCEP
企业路由器 ER
企业交换机 ESW
全球加速 GA
企业连接 EC
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CDN与智能边缘
内容分发网络 CDN
智能边缘云 IEC
智能边缘平台 IEF
CloudPond云服务
安全与合规
安全技术与应用
Web应用防火墙 WAF
企业主机安全 HSS
云防火墙 CFW
安全云脑 SecMaster
DDoS防护 AAD
数据加密服务 DEW
数据库安全服务 DBSS
云堡垒机 CBH
数据安全中心 DSC
云证书管理服务 CCM
威胁检测服务 MTD
态势感知 SA
认证测试中心 CTC
边缘安全 EdgeSec
大数据
MapReduce服务 MRS
数据湖探索 DLI
表格存储服务 CloudTable
可信智能计算服务 TICS
推荐系统 RES
云搜索服务 CSS
数据可视化 DLV
数据接入服务 DIS
数据仓库服务 GaussDB(DWS)
数据治理中心 DataArts Studio
湖仓构建 LakeFormation
智能数据洞察 DataArts Insight
应用中间件
微服务引擎 CSE
分布式消息服务Kafka版
分布式消息服务RabbitMQ版
分布式消息服务RocketMQ版
API网关 APIG
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多活高可用服务 MAS
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开天aPaaS
应用平台 AppStage
开天企业工作台 MSSE
开天集成工作台 MSSI
API中心 API Hub
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交换数据空间 EDS
云地图服务 KooMap
云手机服务 KooPhone
组织成员账号 OrgID
云空间服务 KooDrive
管理与监管
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消息通知服务 SMN
云监控服务 CES
应用运维管理 AOM
应用性能管理 APM
云日志服务 LTS
云审计服务 CTS
标签管理服务 TMS
配置审计 Config
应用身份管理服务 OneAccess
资源访问管理 RAM
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Astro工作流 AstroFlow
代码托管 CodeArts Repo
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软件建模 CodeArts Modeling
Astro企业应用 AstroPro
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存储
对象存储服务 OBS
云硬盘 EVS
云备份 CBR
高性能弹性文件服务 SFS Turbo
弹性文件服务 SFS
存储容灾服务 SDRS
云硬盘备份 VBS
云服务器备份 CSBS
数据快递服务 DES
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专属分布式存储服务 DSS
数据工坊 DWR
地图数据 MapDS
键值存储服务 KVS
容器
云容器引擎 CCE
云容器实例 CCI
容器镜像服务 SWR
云原生服务中心 OSC
应用服务网格 ASM
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云数据库 RDS
数据复制服务 DRS
文档数据库服务 DDS
分布式数据库中间件 DDM
云数据库 GaussDB
云数据库 GeminiDB
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云数据库 TaurusDB
人工智能
AI开发平台ModelArts
华为HiLens
图引擎服务 GES
图像识别 Image
文字识别 OCR
自然语言处理 NLP
内容审核 Moderation
图像搜索 ImageSearch
医疗智能体 EIHealth
企业级AI应用开发专业套件 ModelArts Pro
人脸识别服务 FRS
对话机器人服务 CBS
语音交互服务 SIS
人证核身服务 IVS
视频智能分析服务 VIAS
城市智能体
自动驾驶云服务 Octopus
盘古大模型 PanguLargeModels
IoT物联网
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全球SIM联接 GSL
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路网数字化服务 DRIS
IoT边缘 IoTEdge
设备发放 IoTDP
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ICP备案
商标注册
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语音通话 VoiceCall
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ROMA资产中心 ROMA Exchange
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视频直播 Live
视频点播 VOD
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视频接入服务 VIS
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云数据迁移 CDM
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专属云
专属计算集群 DCC
开发者工具
SDK开发指南
API签名指南
DevStar
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Huawei Cloud Toolkit
CodeArts API
云化转型
云架构中心
云采用框架
用户服务
账号中心
费用中心
成本中心
资源中心
企业管理
工单管理
客户运营能力
国际站常见问题
支持计划
专业服务
合作伙伴支持计划
我的凭证
华为云公共事业服务云平台
工业软件
工业数字模型驱动引擎
硬件开发工具链平台云服务
工业数据转换引擎云服务

IoT Device SDK使用指南(Java)

更新时间:2024-12-30 GMT+08:00
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mvn引用

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>com.huaweicloud</groupId>
        <artifactId>iot-device-sdk-java</artifactId>
        <version>1.2.0</version>
    </dependency>
</dependencies>

准备工作

  • 开发环境要求:已经安装JDK(版本1.8以上)和maven
  • 访问SDK下载页面,下载SDK,整个工程包含以下子工程:

    iot-device-sdk-java:sdk代码

    iot-device-demo:普通直连设备的demo代码

    iot-gateway-demo:网关设备的demo代码

    iot-bridge-sdk:网桥的sdk代码

    iot-bridge-demo:网桥的demo代码,用来演示如何将tcp设备桥接到平台

    iot-bridge-sample-tcp-protocol:子设备使用tcp协议链接网桥的样例

    iot-device-code-generator:设备代码生成器,可以根据产品模型自动生成设备代码

  • 编译安装:进入到SDK根目录,执行mvn install

创建产品

为了方便体验,我们提供了一个烟感的产品模型,烟感会上报烟雾值、温度、湿度、烟雾报警、还支持响铃报警命令。以烟感例,体验消息上报、属性上报等功能。

  1. 访问设备接入服务,单击“管理控制台”进入设备接入控制台,选择您的实例,单击实例卡片进入。查看MQTTS设备接入域名,保存该地址。
  2. 单击左侧导航栏“产品”,单击页面左侧的“创建产品”
  3. 根据页面提示填写参数,然后单击“确定”完成产品的创建。

    基本信息

    所属资源空间

    平台自动将新创建的产品归属在默认资源空间下。如需归属在其他资源空间下,下拉选择所属的资源空间。如无对应的资源空间,请先创建资源空间

    产品名称

    自定义。支持字母、数字、下划线(_)、连字符(-)的字符组合。

    协议类型

    选择“MQTT”

    数据格式

    选择“JSON”

    设备类型选择

    选择”自定义类型”

    设备类型

    填写“smokeDetector”

    高级配置

    产品ID

    不填写

    产品描述

    请根据实际情况填写。

上传产品模型

  1. 单击下载烟感产品模型smokeDetector,获取产品模型文件。
  2. 找到步骤3创建的产品,单击产品进入产品详情页。
  3. 选择“基本信息”页签,单击“上传模型文件”,上传步骤1获取的产品模型文件。

    图1 产品-上传产品模型

注册设备

  1. 选择左侧导航栏“设备 > 所有设备”,单击“注册设备”
  2. 根据页面提示信息填写参数,然后单击“确定”

    参数名称

    说明

    所属资源空间

    确保和步骤3创建的产品归属在同一个资源空间。

    所属产品

    选择步骤3创建的产品。

    设备标识码

    即nodeID,设备唯一物理标识。可自定义,由英文字母和数字组成。

    设备名称

    即device_name,可自定义。

    设备认证类型

    选择“密钥”

    密钥

    设备密钥,可自定义。若不填写密钥,物联网平台会自动生成密钥。

    设备注册成功后保存设备标识码、设备ID、密钥。

设备初始化

  1. 创建设备时,需要写入在注册设备时获取的设备ID、密码,以及1中获取的设备对接信息,注意格式为ssl://域名信息:端口号ssl://IP地址:端口号
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         // 获取证书路径:加载iot平台的ca证书,进行服务端校验,使用sdk默认的ca.jks即可。
         URL resource = MessageSample.class.getClassLoader().getResource("ca.jks");
         File file = new File(resource.getPath());
         //例如在iot-device-demo文件 MessageSample.java中修改以下参数
         IoTDevice device = new IoTDevice("ssl://域名信息:8883",
                    "5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo", "mysecret", file);
    
    注意:

    所有涉及设备ID和密码的文件均需要修改成对应的信息。

  2. 建立连接。调用init接口,该接口是阻塞调用,如果建立连接成功会返回0。
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          if (device.init() != 0) {
                return;
            }
    
    如果连接成功就会打印:
    1
    2023-07-17 17:22:59  INFO MqttConnection:105 - Mqtt client connected. address :ssl://域名信息:8883
    
  3. 创建设备并连接成功后,可以开始使用设备进行通信。调用IoT Device 的getClient接口获取设备客户端,客户端提供了消息、属性、命令等通讯接口。

消息上报

消息上报是指设备向平台上报消息。

  1. 从device中获取客户端,调用IoTDevice的getClient接口即可获取到客户端。
  2. 调用客户端的reportDeviceMessage接口来上报设备消息。在MessageSample这个例子中我们周期性上报消息:
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            while (true) {
                device.getClient().reportDeviceMessage(new DeviceMessage("hello"), new ActionListener() {
                    @Override
                    public void onSuccess(Object context) {
                        log.info("reportDeviceMessage ok");
                    }
    
                    @Override
                    public void onFailure(Object context, Throwable var2) {
                        log.error("reportDeviceMessage fail: " + var2);
                    }
                });
    
                //上报自定义topic消息,注意需要先在平台配置自定义topic
                String topic = "$oc/devices/" + device.getDeviceId() + "/user/wpy";
                device.getClient().publishRawMessage(new RawMessage(topic, "hello raw message "),
                    new ActionListener() {
                        @Override
                        public void onSuccess(Object context) {
                            log.info("publishRawMessage ok: ");
                        }
    
                        @Override
                        public void onFailure(Object context, Throwable var2) {
                            log.error("publishRawMessage fail: " + var2);
                        }
                    });
    
                Thread.sleep(5000);
            }
    
  3. 修改MessageSample类的main函数,替换自己的设备参数后运行MessageSample类,查看日志打印看到连接成功和发送消息的打印:
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    2024-04-16 16:43:09  INFO AbstractService:103 - create device, the deviceId is 5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo
    2024-04-16 16:43:09  INFO MqttConnection:233 - try to connect to ssl://域名信息:8883
    2024-04-16 16:43:10  INFO MqttConnection:257 - connect success, the uri is ssl://域名信息:8883
    2024-04-16 16:43:11  INFO MqttConnection:299 - publish message topic is $oc/devices/5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo/sys/events/up, msg =  {"object_device_id":"5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo","services":[{"paras":{"type":"DEVICE_STATUS","content":"connect success","timestamp":"1713256990817"},"service_id":"$log","event_type":"log_report","event_time":"20240416T084310Z","event_id":null}]}
    2024-04-16 16:43:11  INFO MqttConnection:140 - Mqtt client connected. address is ssl://域名信息:8883
    2024-04-16 16:43:11  INFO MqttConnection:299 - publish message topic is $oc/devices/5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo/sys/events/up, msg =  {"object_device_id":"5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo","services":[{"paras":{"device_sdk_version":"JAVA_v1.2.0","fw_version":null,"sw_version":null},"service_id":"$sdk_info","event_type":"sdk_info_report","event_time":"20240416T084311Z","event_id":null}]}
    2024-04-16 16:43:11  INFO MqttConnection:299 - publish message topic is $oc/devices/5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo/sys/events/up, msg =  {"object_device_id":"5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo","services":[{"paras":{"type":"DEVICE_STATUS","content":"connect complete, the url is ssl://域名信息:8883","timestamp":"1713256991263"},"service_id":"$log","event_type":"log_report","event_time":"20240416T084311Z","event_id":null}]}
    2024-04-16 16:43:11  INFO MqttConnection:299 - publish message topic is $oc/devices/5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo/sys/messages/up, msg =  {"name":null,"id":null,"content":"hello","object_device_id":null}
    2024-04-16 16:43:11  INFO MqttConnection:299 - publish message topic is $oc/devices/5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo/user/wpy, msg =  hello raw message 
    2024-04-16 16:43:11  INFO MessageSample:98 - reportDeviceMessage ok
    2024-04-16 16:43:11  INFO MessageSample:113 - publishRawMessage ok: 
    
  4. 在设备接入控制台,选择设备 > 所有设备-查看设备是否在线。
    图2 设备列表-设备在线
  5. 选择对应设备,单击“详情”,在设备详情页面启动设备消息跟踪。
    图3 消息跟踪-启动消息跟踪
  6. 平台收到了设备的消息。
    图4 消息跟踪-查看device_sdk_java消息跟踪

:消息跟踪会有一定的延时,如果没有看到数据,请等待后刷新。

属性上报

打开PropertySample类,这个例子中会定时的上报alarm、temperature、humidity、smokeConcentration这四个属性。

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      //定时上报属性
        while (true) {

            Map<String ,Object> json = new HashMap<>();
            Random rand = new Random();

            //按照物模型设置属性
            json.put("alarm", 1);
            json.put("temperature", rand.nextFloat()*100.0f);
            json.put("humidity", rand.nextFloat()*100.0f);
            json.put("smokeConcentration", rand.nextFloat() * 100.0f);

            ServiceProperty serviceProperty = new ServiceProperty();
            serviceProperty.setProperties(json);
            serviceProperty.setServiceId("smokeDetector");//serviceId要和物模型一致

            
               device.getClient().reportProperties(Arrays.asList(serviceProperty), new ActionListener() {
                @Override
                public void onSuccess(Object context) {
                    log.info("pubMessage success" );
                }

                @Override
                public void onFailure(Object context, Throwable var2) {
                    log.error("reportProperties failed" + var2.toString());
                }
            });

            Thread.sleep(10000);
        }
    }

修改PropertySample的main函数后直接运行PropertySample类,查看日志看到发送成功的打印

2024-04-17 15:38:37  INFO AbstractService:103 - create device, the deviceId is 5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo
2024-04-17 15:38:37  INFO MqttConnection:233 - try to connect to ssl://域名信息:8883
2024-04-17 15:38:38  INFO MqttConnection:257 - connect success, the uri is ssl://域名信息:8883
2024-04-17 15:38:38  INFO MqttConnection:299 - publish message topic is $oc/devices/5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo/sys/events/up, msg =  {"object_device_id":"661e35467bdccc0126d1a595_feng-sdk-test3","services":[{"paras":{"type":"DEVICE_STATUS","content":"connect success","timestamp":"1713339518043"},"service_id":"$log","event_type":"log_report","event_time":"20240417T073838Z","event_id":null}]}
2024-04-17 15:38:38  INFO MqttConnection:140 - Mqtt client connected. address is ssl://域名信息:8883
2024-04-17 15:38:38  INFO MqttConnection:299 - publish message topic is $oc/devices/5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo/sys/events/up, msg =  {"object_device_id":"661e35467bdccc0126d1a595_feng-sdk-test3","services":[{"paras":{"device_sdk_version":"JAVA_v1.2.0","fw_version":null,"sw_version":null},"service_id":"$sdk_info","event_type":"sdk_info_report","event_time":"20240417T073838Z","event_id":null}]}
2024-04-17 15:38:38  INFO MqttConnection:299 - publish message topic is $oc/devices/5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo/sys/events/up, msg =  {"object_device_id":"5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo","services":[{"paras":{"type":"DEVICE_STATUS","content":"connect complete, the url is ssl://域名信息:8883","timestamp":"1713339518464"},"service_id":"$log","event_type":"log_report","event_time":"20240417T073838Z","event_id":null}]}
2024-04-17 15:38:38  INFO MqttConnection:299 - publish message topic is $oc/devices/5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo/sys/properties/report, msg =  {"services":[{"properties":{"alarm":1,"temperature":55.435158,"humidity":51.950867,"smokeConcentration":43.89913},"service_id":"smokeDetector","event_time":null}]}
2024-04-17 15:38:38  INFO PropertySample:144 - pubMessage success

在平台设备详情页面可以看到最新上报的属性值:

图5 物模型-属性上报

属性读写

调用客户端的setPropertyListener方法来设置属性回调接口。在PropertySample这个例子中,我们实现了属性读写接口。

写属性处理:实现了alarm属性的写操作,其他属性不支持写操作。

读属性处理:将本地属性值按照接口格式进行拼装。

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            device.getClient().setPropertyListener(new PropertyListener() {

            //处理写属性
            @Override
            public void onPropertiesSet(String requestId, List<ServiceProperty> services) {
                // 遍历service
                for (ServiceProperty serviceProperty : services) {

                    log.info("OnPropertiesSet, serviceId is {}", serviceProperty.getServiceId());

                    // 遍历属性
                    for (String name : serviceProperty.getProperties().keySet()) {
                        log.info("property name is {}", name);
                        log.info("set property value is {}", serviceProperty.getProperties().get(name));
                    }

                }
                // 修改本地的属性值
                device.getClient().respondPropsSet(requestId, IotResult.SUCCESS);
            }

            /**
             * 处理读属性。多数场景下,用户可以直接从平台读设备影子,此接口不用实现。
             * 但如果需要支持从设备实时读属性,则需要实现此接口。
             */
            @Override
            public void onPropertiesGet(String requestId, String serviceId) {
                log.info("OnPropertiesGet, the serviceId is {}", serviceId);
                Map<String, Object> json = new HashMap<>();
                Random rand = new SecureRandom();
                json.put("alarm", 1);
                json.put("temperature", rand.nextFloat() * 100.0f);
                json.put("humidity", rand.nextFloat() * 100.0f);
                json.put("smokeConcentration", rand.nextFloat() * 100.0f);

                ServiceProperty serviceProperty = new ServiceProperty();
                serviceProperty.setProperties(json);
                serviceProperty.setServiceId("smokeDetector");

                device.getClient().respondPropsGet(requestId, Arrays.asList(serviceProperty));
            }
        });

  1. 属性读写接口需要调用respondPropsGet和respondPropsSet接口来上报操作结果。
  2. 如果设备不支持平台主动到设备读,onPropertiesGet接口可以空实现

运行PropertySample类,然后在平台上设备影子页面查看当前alarm属性值为1:

图6 设备影子-查看alarm属性

我们把alarm属性修改为0:

图7 设备影子-属性配置alarm

查看设备侧日志,看到设备收到属性设置,alarm被修改为0:

命令下发

设置命令监听器用来接收平台下发的命令,在回调接口里,需要对命令进行处理,并上报响应。

在CommandSample例子中实现了命令的处理,收到命令后仅进行打印,然后调用respondCommand上报响应。

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	device.getClient().setCommandListener(new CommandListener() {
            @Override
            public void onCommand(String requestId, String serviceId, String commandName, Map<String, Object> paras) {
                log.info("onCommand, serviceId = {}", serviceId);
                log.info("onCommand , name = {}", commandName);
                log.info("onCommand, paras =  {}", paras.toString());

                //处理命令

                //发送命令响应
                device.getClient().respondCommand(requestId, new CommandRsp(0));
            }

        });
		
		

直接运行CommandSample类,然后在平台上下发命令,命令的serviceId填smokeDetector、命令名填ringAlarm、参数携带duration为整数20。

查看日志,看到设备收到命令并上报了响应:

面向物模型编程

前面介绍了直接调用设备客户端的接口和平台进行通讯的方法,这种方式比较灵活,但用户需要妥善处理每一个接口,实现比较复杂。

SDK提供了一种更简单的方式,即面向物模型编程。面向物模型编程指基于SDK提供的物模型抽象能力,设备代码按照物模型定义设备服务,然后可以直接访问设备服务(即调用设备服务的属性读写接口),SDK就能自动和平台通讯,完成属性的同步和命令的调用。

相比直接调用客户端接口和平台进行通讯,面向物模型编程更简单,它简化了设备侧代码的复杂度,让设备代码只需要关注业务,而不用关注和平台的通讯过程。这种方式适合多数场景。

SmokeDetector例子演示了如何面向物模型编程:

  1. 按照物模型定义服务类和服务的属性(如果有多个服务,则需要定义多个服务类):
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    public static class SmokeDetectorService extends AbstractService {
    
            //按照设备模型定义属性,注意属性的name和类型需要和模型一致,writeable表示属性知否可写,name指定属性名
            @Property(name = "alarm", writeable = true)
            int smokeAlarm = 1;
    
            @Property(name = "smokeConcentration", writeable = false)
            float concentration = 0.0f;
    
            @Property(writeable = false)
            int humidity;
    
            @Property(writeable = false)
            float temperature;
    

    用@Property注解来表示是一个属性,可以用name指定属性名,如果不指定则使用字段名。

    属性可以加上writeable来控制权限,如果属性只读,则加上writeable = false,如果不加,默认认为可读写。

  2. 定义服务的命令。设备收到平台下发的命令时,SDK会自动调用这里定义的命令。

    接口入参和返回值的类型是固定的不能修改,否则会出现运行时错误。

    这里定义的是一个响铃报警命令,命令名为ringAlarm,下发参数为”duration”,表示响铃报警的持续时间。

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    //定义命令,注意接口入参和返回值类型是固定的不能修改,否则会出现运行时错误
            @DeviceCommand(name = "ringAlarm")
            public CommandRsp alarm(Map<String, Object> paras) {
                int duration = (int) paras.get("duration");
                log.info("ringAlarm  duration = " + duration);
                return new CommandRsp(0);
            }
    
  3. 定义getter和setter接口
    • 当设备收到平台下发的查询属性以及设备上报属性时,会自动调用getter方法。getter方法需要读取设备的属性值,可以实时到传感器读取或者读取本地的缓存
    • 当设备收到平台下发的设置属性时,会自动调用setter方法。setter方法需要更新设备本地的值。如果属性不支持写操作,setter保留空实现。
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     //setter和getter接口的命名应该符合java bean规范,sdk会自动调用这些接口
            public int getHumidity() {
    
                //模拟从传感器读取数据
                humidity = new Random().nextInt(100);
                return humidity;
            }
    
            public void setHumidity(int humidity) {
                //humidity是只读的,不需要实现
            }
    
            public float getTemperature() {
    
                //模拟从传感器读取数据
                temperature = new Random().nextInt(100);
                return temperature;
            }
    
            public void setTemperature(float temperature) {
                //只读字段不需要实现set接口
            }
    
            public float getConcentration() {
    
                //模拟从传感器读取数据
                concentration = new Random().nextFloat()*100.0f;
                return concentration;
            }
    
            public void setConcentration(float concentration) {
                //只读字段不需要实现set接口
            }
    
            public int getSmokeAlarm() {
                return smokeAlarm;
            }
    
            public void setSmokeAlarm(int smokeAlarm) {
    
                this.smokeAlarm = smokeAlarm;
                if (smokeAlarm == 0){
                    log.info("alarm is cleared by app");
                }
            }
    
  4. 在main函数中创建服务实例并添加到设备。
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          //创建设备
            IoTDevice device = new IoTDevice(serverUri, deviceId, secret);
    
            //创建设备服务
            SmokeDetectorService smokeDetectorService = new SmokeDetectorService();
            device.addService("smokeDetector", smokeDetectorService);
    
            if (device.init() != 0) {
                return;
            }
    
  5. 开启周期上报:
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    //启动自动周期上报
    smokeDetectorService.enableAutoReport(10000);
    

    备注:如果不想周期上报,也可以调用firePropertiesChanged接口手工触发上报。

    直接运行SmokeDetector类,查看日志在上报属性:

    在平台侧查看设备影子:

    图8 设备影子-查看alarm属性

    在平台上修改属性alarm,查看设备日志收到属性设置:

    在平台下发ringAlarm命令:

    查看设备日志看到ringAlarm命令被调用,并且上报了响应:

使用代码生成器

sdk提供了设备代码生成器,用户只需要提供产品模型文件,就能自动生成设备代码框架。代码生成器可以解析设备模型文件,然后对模型里定义的每个服务,生成对应的service类,然后生成一个设备主类,在main函数中创建设备并注册设备服务实例。

使用代码生成器生成设备代码的步骤:

  1. 下载huaweicloud-iot-device-sdk-java工程,解压缩后进入huaweicloud-iot-device-sdk-java目录执行“mvn install”

  2. 执行完成会在iot-device-code-generator的target下生成可执行jar包。

  3. 将产品模型文件保存到本地,比如我的模型文件“smokeDetector.zip”放到D盘。
  4. 访问SDK根目录,执行“java -jar .\iot-device-code-generator\target\iot-device-code-generator-1.2.0-with-deps.jar D:\smokeDetector.zip”

  5. 在huaweicloud-iot-device-sdk-java目录下会生成generated-demo包。

    至此,设备代码已经生成。

编译运行生成的代码:

  1. 访问“huaweicloud-iot-device-sdk-java\generated-demo”,执行“mvn install”,在target下生成jar包。

  2. 执行java -jar .\target\iot-device-demo-ganerated-1.2.0-with-deps.jar ssl://域名信息:8883 device_id secret,三个参数分别为设备接入地址、设备id和密码,运行生成的demo。
    D:\git\huaweicloud-iot-device-sdk-java\generated-demo>java -jar .\target\iot-device-demo-ganerated-1.2.0-with-deps.jar ssl://域名信息:8883 5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo secret
    2024-04-17 15:50:53  INFO AbstractService:73 - create device, the deviceId is 5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo
    2024-04-17 15:50:54  INFO MqttConnection:204 - try to connect to ssl://域名信息:8883
    2024-04-17 15:50:55  INFO MqttConnection:228 - connect success, the uri is ssl://域名信息:8883
    2024-04-17 15:50:55  INFO MqttConnection:268 - publish message topic is $oc/devices/5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo/sys/events/up, msg =  {"object_device_id":"5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo","services":[{"paras":{"type":"DEVICE_STATUS","content":"connect success","timestamp":"1713340255148"},"service_id":"$log","event_type":"log_report","event_time":"20240417T075055Z","event_id":null}]}
    2024-04-17 15:50:55  INFO MqttConnection:111 - Mqtt client connected. address is ssl://域名信息:8883
    2024-04-17 15:50:55  INFO MqttConnection:268 - publish message topic is $oc/devices/5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo/sys/events/up, msg =  {"object_device_id":"5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo","services":[{"paras":{"device_sdk_version":"JAVA_v1.2.0","fw_version":null,"sw_version":null},"service_id":"$sdk_info","event_type":"sdk_info_report","event_time":"20240417T075055Z","event_id":null}]}
    2024-04-17 15:50:55  INFO MqttConnection:268 - publish message topic is $oc/devices/5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo/sys/events/up, msg =  {"object_device_id":"5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo","services":[{"paras":{"type":"DEVICE_STATUS","content":"connect complete, the url is ssl://域名信息:8883","timestamp":"1713340255496"},"service_id":"$log","event_type":"log_report","event_time":"20240417T075055Z","event_id":null}]}
    2024-04-17 15:51:03  INFO smokeDetectorService:78 - report property alarm value =  50
    2024-04-17 15:51:03  INFO smokeDetectorService:104 - report property temperature value =  0.3648571367849047
    2024-04-17 15:51:03  INFO smokeDetectorService:91 - report property smokeConcentration value =  0.679772877336927
    2024-04-17 15:51:03  INFO smokeDetectorService:117 - report property humidity value =  15
    2024-04-17 15:51:03  INFO MqttConnection:268 - publish message topic is $oc/devices/5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo/sys/properties/report, msg =  {"services":[{"properties":{"alarm":50,"temperature":0.3648571367849047,"smokeConcentration":0.679772877336927,"humidity":15},"service_id":"smokeDetector","event_time":"20240417T075103Z"}]}

修改扩展生成的代码:

生成的代码已经完成了服务的定义和注册,用户只需要进行少量的修改即可。

  1. 命令接口,需要添加具体的实现逻辑

  2. getter方法,生成的代码是返回随机值,需要改为从传感器读取数据。
  3. setter方法,生成的代码只完成了属性的修改保存,还需要添加真实的逻辑处理,比如向传感器下发指令。

如何开发网关

网关是一个特殊的设备,除具备一般设备功能之外,还具有子设备管理、子设备消息转发的功能。SDK提供了AbstractGateway抽象类来简化网关的实现。该类提供了子设备管理功能,需要从平台获取子设备信息并保存(需要子类提供子设备持久化接口)、子设备下行消息转发功能(需要子类实现转发处理接口)、以及上报子设备列表、上报子设备属性、上报子设备状态、上报子设备消息等接口。

  • 使用AbstractGateway类

    继承该类,在构造函数里提供子设备信息持久化接口,实现其下行消息转发的抽象接口:

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        public abstract void onSubdevCommand(String requestId, Command command);
    
        public abstract void onSubdevPropertiesSet(String requestId, PropsSet propsSet);
    
        public abstract void onSubdevPropertiesGet(String requestId, PropsGet propsGet);
    
        public abstract void onSubdevMessage(DeviceMessage message);
    
  • iot-gateway-demo代码介绍

    工程iot-gateway-demo基于AbstractGateway实现了一个简单的网关,它提供tcp设备接入能力。关键类:

    SimpleGateway:继承自AbstractGateway,实现子设备管理和下行消息转发

    StringTcpServer:基于netty实现一个TCP server,本例中子设备采用TCP协议,并且首条消息为鉴权消息

    SubDevicesFilePersistence:子设备信息持久化,采用json文件来保存子设备信息,并在内存中做了缓存

    Session:设备会话类,保存了设备id和TCP的channel的对应关系

  • SimpleGateway类

    添加或删除子设备处理

    添加子设备:AbstractGateway的onAddSubDevices接口已经完成了子设备信息的保存。我们不需要再增加额外处理,因此SimpleGateway不需要重写onAddSubDevices接口

    删除子设备:我们不仅需要修改持久化信息,还需要断开当前子设备的连接。所以我们重写了onDeleteSubDevices接口,增加了拆链处理,然后调用父类的onDeleteSubDevices。

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     @Override
        public int onDeleteSubDevices(SubDevicesInfo subDevicesInfo) {
    
            for (DeviceInfo subdevice : subDevicesInfo.getDevices()) {
                Session session = nodeIdToSesseionMap.get(subdevice.getNodeId());
                if (session != null) {
                    if (session.getChannel() != null) {
                        session.getChannel().close();
                        channelIdToSessionMap.remove(session.getChannel().id().asLongText());
                        nodeIdToSesseionMap.remove(session.getNodeId());
                    }
                }
            }
            return super.onDeleteSubDevices(subDevicesInfo);
    
        }
    
  • 下行消息处理
    网关收到平台下行消息时,需要转发给子设备。平台下行消息分为三种:设备消息、属性读写、命令。
    • 设备消息:这里我们需要根据deviceId获取nodeId,从而获取session,从session里获取channel,就可以往channel发送消息。在转发消息时,可以根据需要进行一定的转换处理。
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       @Override
          public void onSubdevMessage(DeviceMessage message) {
      
              //平台接口带的都是deviceId,deviceId是由nodeId和productId拼装生成的,即
              //deviceId = productId_nodeId
              String nodeId = IotUtil.getNodeIdFromDeviceId(message.getDeviceId());
              if (nodeId == null) {
                  return;
              }
      
              //通过nodeId获取session,进一步获取channel
              Session session = nodeIdToSesseionMap.get(nodeId);
              if (session == null) {
                  log.error("subdev is not connected " + nodeId);
                  return;
              }
              if (session.getChannel() == null){
                  log.error("channel is null " + nodeId);
                  return;
              }
      
              //直接把消息转发给子设备
              session.getChannel().writeAndFlush(message.getContent());
              log.info("writeAndFlush " + message);
          }
      
    • 属性读写:

      属性读写包括属性设置和属性查询。

      属性设置:

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       @Override
          public void onSubdevPropertiesSet(String requestId, PropsSet propsSet) {
      
              if (propsSet.getDeviceId() == null) {
                  return;
              }
      
              String nodeId = IotUtil.getNodeIdFromDeviceId(propsSet.getDeviceId());
              if (nodeId == null) {
                  return;
              }
      
              Session session = nodeIdToSesseionMap.get(nodeId);
              if (session == null) {
                  return;
              }
      
              //这里我们直接把对象转成string发给子设备,实际场景中可能需要进行一定的编解码转换
              session.getChannel().writeAndFlush(JsonUtil.convertObject2String(propsSet));
      
              //为了简化处理,我们在这里直接回响应。更合理做法是在子设备处理完后再回响应
              getClient().respondPropsSet(requestId, IotResult.SUCCESS);
      
              log.info("writeAndFlush " + propsSet);
      
          }
      
      属性查询:
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       @Override
          public void onSubdevPropertiesGet(String requestId, PropsGet propsGet) {
      
              //不建议平台直接读子设备的属性,这里直接返回失败
              log.error("not supporte onSubdevPropertiesGet");
              deviceClient.respondPropsSet(requestId, IotResult.FAIL);
          }
      

    • 命令:处理流程和消息类似,实际场景中可能需要不同的编解码转换。
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      @Override
          public void onSubdevCommand(String requestId, Command command) {
      
              if (command.getDeviceId() == null) {
                  return;
              }
      
              String nodeId = IotUtil.getNodeIdFromDeviceId(command.getDeviceId());
              if (nodeId == null) {
                  return;
              }
      
              Session session = nodeIdToSesseionMap.get(nodeId);
              if (session == null) {
                  return;
              }
      
              //这里我们直接把command对象转成string发给子设备,实际场景中可能需要进行一定的编解码转换
              session.getChannel().writeAndFlush(JsonUtil.convertObject2String(command));
      
              //为了简化处理,我们在这里直接回命令响应。更合理做法是在子设备处理完后再回响应
              getClient().respondCommand(requestId, new CommandRsp(0));
              log.info("writeAndFlush " + command);
          }
      

  • 上行消息处理

    上行处理在StringTcpServer的channelRead0接口里。如果会话不存在,需要先创建会话:

    如果子设备信息不存在,这里会创建会话失败,直接拒绝连接

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     @Override
            protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String s) throws Exception {
                Channel incoming = ctx.channel();
                log.info("channelRead0" + incoming.remoteAddress() + " msg :" + s);
    
                //如果是首条消息,创建session
    //如果是首条消息,创建session
                Session session = simpleGateway.getSessionByChannel(incoming.id().asLongText());
                if (session == null) {
                    String nodeId = s;
                    session = simpleGateway.createSession(nodeId, incoming);
    
                    //创建会话失败,拒绝连接
                    if (session == null) {
                        log.info("close channel");
                        ctx.close();
                    }
                } 
    

    如果会话存在,则进行消息转发:

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    else {
                    //如果需要上报属性则调用reportSubDeviceProperties
                    DeviceMessage deviceMessage = new DeviceMessage(s);
                    deviceMessage.setDeviceId(session.getDeviceId());
                    simpleGateway.reportSubDeviceMessage(deviceMessage, null);
    
                }	
    

    到这里,网关的关键代码介绍完了,其他的部分看源代码。整个demo是开源的,用户可以根据需要进行扩展。比如修改持久化方式、转发中增加消息格式的转换、实现其他子设备接入协议。

  • iot-gateway-demo的使用
    1. 创建子设备的产品,步骤可参考创建产品
    2. 在创建的产品中定义模型,添加服务,服务ID为parameter。并且新增alarm和temperature两个属性,如下图所示
      图9 模型定义-子设备产品
    3. 修改StringTcpServer的main函数,替换构造参数,然后运行该类。
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       simpleGateway = new SimpleGateway(new SubDevicesFilePersistence(),
                      "ssl://iot-acc.cn-north-4.myhuaweicloud.com:8883",
                      "5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo", "mysecret");
      
    4. 在平台上看到该网关在线后,添加子设备。
      图10 设备-添加子设备
      表1 子设备参数

      参数名称

      参数描述

      所属产品

      子设备所属的产品,选择步骤1创建的产品。

      设备名称

      即device_name,可自定义,如subdev_name

      设备标识码

      即node_id,填写subdev。

      设备ID

      即devicee_id,可不填写,自动生成。

      此时网关上日志打印:

      2024-04-16 21:00:01 INFO SubDevicesFilePersistence:112 - add subdev, the nodeId is subdev

    5. 运行TcpDevice类,建立连接后,输入步骤3中注册的子设备的nodeId,如subdev。
      图11 子设备连接

      此时网关设备日志打印:

      2024-04-16 21:00:54  INFO StringTcpServer:196 - initChannel: /127.0.0.1:21889
      2024-04-16 21:01:00  INFO StringTcpServer:137 - channelRead0 is /127.0.0.1:21889, the msg is subdev
      2024-04-16 21:01:00  INFO SimpleGateway:100 - create new session ok, the session is Session{nodeId='subdev', channel=[id: 0xf9b89f78, L:/127.0.0.1:8080 - R:/127.0.0.1:21889], deviceId='subdev_deviceId'}
    6. 在平台上看到子设备上线。
      图12 设备列表-设备在线
    7. 子设备上报消息
      图13 子设备上报消息

      查看日志看到上报成功

      2024-04-16 21:02:36  INFO StringTcpServer:137 - channelRead0 is /127.0.0.1:21889, the msg is hello
      2024-04-16 21:02:36  INFO MqttConnection:299 - publish message topic is $oc/devices/5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo/sys/messages/up, msg = {"name":null,"id":null,"content":"hello","object_device_id":"subdev_deviceId"]
      2024-04-16 21:02:36  INFO MqttConnection:299 - publish message topic is $oc/devices/5e06bfee334dd4f33759f5b3_demo/sys/gateway/sub_devices/properties/report, msg = {"devices":[{"services":[{"properties":{"temprature":2,"alarm":1},"service_id":"parameter","event_time":null}],"device_id":"subdev_deviceId"}]]
    8. 查看消息跟踪

      在平台上找到网关,选择 设备详情-消息跟踪,打开消息跟踪。继续让子设备发送数据,等待片刻后看到消息跟踪:

      图14 消息跟踪-直连设备
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