描述

概述

在這個(gè)項(xiàng)目中，我們將使用運(yùn)行Windows 10 IoT的Raspberry Pi 2來監(jiān)控 PIR 運(yùn)動(dòng)傳感器，該傳感器觸發(fā) USB 網(wǎng)絡(luò)攝像頭拍攝照片并使用 C#將其上傳到Microsoft Azure 存儲(chǔ)。此外，我們將連接一個(gè) LED 作為簡(jiǎn)單的狀態(tài)指示器。我們還將創(chuàng)建一個(gè)Microsoft Azure Web App網(wǎng)站，以便從任何支持互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備遠(yuǎn)程查看圖片。

該項(xiàng)目面向有興趣了解有關(guān)在 Raspberry Pi 2 和/或 Microsoft Azure 服務(wù)上運(yùn)行的 Windows 10 IoT 的更多信息的初學(xué)者。它假定您具有一些 C# 的基本知識(shí)，但不一定了解 Raspberry Pi 或 Azure/ASP.NET 編程。這個(gè)項(xiàng)目中的所有代碼都是用 Microsoft 的Visual Studio 2015 Community Edition（有史以來最好的 IDE，毫無疑問）的免費(fèi)版本編寫的。

該項(xiàng)目可以看作具有以下不同的部分：

???? ? 運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器（PIR 傳感器）

???? ? 照相機(jī)、拍照件（Webcam）

???? ? “將圖片文件上傳到 Azure 存儲(chǔ)”部分 (Azure)

???? ? 一個(gè)簡(jiǎn)單的 LED 狀態(tài)燈 (LED)

???? ? 還有一個(gè)單獨(dú)的 Azure 網(wǎng)站，顯示從 Azure 存儲(chǔ)中最新上傳的照片（ASP.NET 網(wǎng)站）

我有意構(gòu)建代碼以盡可能清楚地標(biāo)記和分割上述代碼區(qū)域，以防您只對(duì)學(xué)習(xí)特定部分感興趣（例如，“從網(wǎng)絡(luò)攝像頭拍照”，或“從 Raspberry 檢測(cè)運(yùn)動(dòng)” π”）。

注意：最后一個(gè) Azure 網(wǎng)站部分是可選的。Azure 門戶提供了一種在線查看所有上傳照片的方法。但是你會(huì)發(fā)現(xiàn)創(chuàng)建一個(gè)提供更好查看體驗(yàn)的 Azure 網(wǎng)站非常容易。

在現(xiàn)實(shí)世界中，此解決方案最好作為無頭應(yīng)用程序運(yùn)行，但此處將其作為通用 Windows 應(yīng)用程序(C#) 提供，以幫助您在屏幕上監(jiān)視各種狀態(tài)并使所有邏輯更易于調(diào)試。您應(yīng)該能夠非常輕松地修改應(yīng)用程序以在 Windows 10 IoT 的無頭模式下運(yùn)行（請(qǐng)注意，該應(yīng)用程序仍將按預(yù)期運(yùn)行，沒有附加屏幕輸出）。

啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)用程序會(huì)初始化 GPIO 端口（用于 PIR 傳感器讀取和 LED 顯示）和網(wǎng)絡(luò)攝像頭。一個(gè)函數(shù)綁定到 PIR 信號(hào)引腳的“ValueChanged”類型的事件處理程序，在檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)時(shí)調(diào)用。它調(diào)用函數(shù)使用 USB 網(wǎng)絡(luò)攝像頭拍照，然后將圖像上傳到Microsoft Azure Blob Storage。

樹莓派配置

此解決方案要求 Raspberry Pi 具有 Internet 連接，以便將圖片上傳到 Azure。它可以使用有線網(wǎng)絡(luò)連接，盡管在現(xiàn)實(shí)世界的安裝中這在邏輯上可能不可行。USB Wi-Fi加密狗也可以使用。本文介紹將 Raspberry Pi 的 Wi-Fi 連接到網(wǎng)絡(luò)的步驟。

該解決方案還依賴于 USB 網(wǎng)絡(luò)攝像頭（任何兼容 Windows 10 的網(wǎng)絡(luò)攝像頭都可以）。在啟動(dòng)應(yīng)用程序之前插入相機(jī)并確保 Raspberry Pi 能夠識(shí)別它。當(dāng)它被識(shí)別并準(zhǔn)備好使用時(shí)，您會(huì)在 IoT 啟動(dòng)桌面屏幕上的已連接設(shè)備列表中看到它（注意：它可能不會(huì)在其描述中顯示“網(wǎng)絡(luò)攝像頭”）。

PIR 運(yùn)動(dòng)傳感器

在使用不同的傳感器類型進(jìn)行測(cè)試后，我發(fā)現(xiàn)PIR（熱釋電“被動(dòng)”紅外線）是該解決方案的完美選擇。它們價(jià)格低廉、體積小、功耗低，并且可以有效地檢測(cè)合理距離內(nèi)的人體運(yùn)動(dòng)（Adafruit的網(wǎng)站上有一篇關(guān)于PIR 傳感器工作原理的精彩文章）。其他可用于代替 PIR 的傳感器可能包括紅外線斷束、超聲波測(cè)距儀或磁性門開關(guān)（在開門時(shí)觸發(fā)）。

。您可以參考此示例項(xiàng)目。

LED 狀態(tài)燈

該項(xiàng)目包括一個(gè)用作狀態(tài)指示燈的LED接線。點(diǎn)亮?xí)r，PIR 運(yùn)動(dòng)傳感器已準(zhǔn)備好感應(yīng)運(yùn)動(dòng)。它會(huì)在網(wǎng)絡(luò)攝像頭拍攝照片并上傳到Microsoft Azure 存儲(chǔ)時(shí)關(guān)閉，然后在準(zhǔn)備好再次檢測(cè)運(yùn)動(dòng)時(shí)重新打開。

解決方案的其他組件本身不需要 LED 代碼和接線即可工作。它只是作為解決方案的簡(jiǎn)單狀態(tài)指示燈添加。它還演示了 GPIO 輸出信號(hào)編碼的使用（相對(duì)于用于 PIR 傳感器的 GPIO 輸入信號(hào)編碼）。

LED 邏輯從 InitializeGPIO() 函數(shù)開始，我們?cè)谄渲兄付ㄊ褂?GPIO 引腳 5 為 LED 供電。還有一個(gè)簡(jiǎn)單的 ShowLED() 函數(shù)來控制 LED 燈（傳入 TRUE 以打開燈，傳入 FALSE 以關(guān)閉燈）。當(dāng)系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒并等待檢測(cè)到移動(dòng)時(shí)，我們打開 LED，當(dāng)系統(tǒng)忙于上傳圖片時(shí)，我們將其關(guān)閉。

上傳到 Microsoft Azure 邏輯

從客戶端應(yīng)用程序處理 Azure 文件非常容易，您將在將文件上傳到我們的 Azure Blob 存儲(chǔ)所需的一個(gè)函數(shù)中看到，該函數(shù)恰當(dāng)?shù)孛麨?UploadPictureToAzure()。前幾行從 3 個(gè) Azure 類變量中收集我們的 Azure 憑據(jù)信息和 Azure 容器名稱，然后用于獲取對(duì) blob 容器的引用。然后最后一行從 CloudBlockBlob 對(duì)象調(diào)用異步上傳函數(shù)。非常簡(jiǎn)單，不是嗎？

不要忘記用您的實(shí)際 Azure 值更新這些行（在 MainPage.xaml.cs 的頂部）（如果您還沒有這些值，您將從下一節(jié)中獲得這些值）：

?

private readonly string Azure_StorageAccountName = "";

private readonly string Azure_ContainerName = "";

private readonly string Azure_AccessKey = "";

注意：PiMotionSensorPhotoUpload項(xiàng)目使用WindowsAzure.Storage NuGet 包。當(dāng)您第一次編譯項(xiàng)目時(shí)，這應(yīng)該會(huì)使用默認(rèn)的 Visual Studio 選項(xiàng)自動(dòng)安裝。如果沒有，您需要在解決方案資源管理器中右鍵單擊該項(xiàng)目并選擇“管理 NuGet 程序包”，然后搜索并安裝“WindowsAzure.Storage”

微軟 Azure（項(xiàng)目要求）

我們需要設(shè)置一個(gè)Azure 存儲(chǔ)帳戶（將照片存儲(chǔ)為 blob）和一個(gè) Azure Web 應(yīng)用程序（托管查看圖片的網(wǎng)站）。

我們將利用的一個(gè)方便的功能是您可以使用以下 URL 格式輕松直接地訪問存儲(chǔ)帳戶中的 blob：

http://<存儲(chǔ)帳戶名稱>.blob.core.windows.net/<容器名稱>/

示例：? http ://raspberrypiproject.blob.core.windows.net/images/PICTURE.JPG

設(shè)置 Azure 存儲(chǔ)

在 Azure 門戶中，按照以下說明創(chuàng)建 Azure 存儲(chǔ)的新實(shí)例：

(1) 點(diǎn)擊NEW (2) 點(diǎn)擊DATA + STORAGE (3) 點(diǎn)擊STORAGE ACCOUNT (4) 點(diǎn)擊CREATE

然后它會(huì)提示您輸入存儲(chǔ)帳戶的名稱（任何名稱都可以，但請(qǐng)記住它，因?yàn)槲覀兩院髸?huì)引用它）并查看/選擇其他詳細(xì)信息，如定價(jià)層和訂閱帳戶以將其綁定到。完成后單擊“創(chuàng)建”。

創(chuàng)建存儲(chǔ)帳戶可能需要幾分鐘時(shí)間。要檢查狀態(tài)，您可以監(jiān)視門戶底部的通知。創(chuàng)建存儲(chǔ)帳戶后，它將顯示聯(lián)機(jī)狀態(tài)并可供使用。

單擊存儲(chǔ)帳戶以顯示其摘要頁(yè)面，然后單擊容器。將容器視為文件分組。創(chuàng)建一個(gè)新容器并記住名稱。這將是我們上傳圖片的區(qū)域。

復(fù)制存儲(chǔ)訪問密鑰

創(chuàng)建存儲(chǔ)帳戶時(shí)，Azure 會(huì)生成兩個(gè) 512 位存儲(chǔ)訪問密鑰，每當(dāng)外部代碼訪問存儲(chǔ)帳戶時(shí)，這些密鑰都會(huì)用于身份驗(yàn)證。通過提供兩個(gè)存儲(chǔ)訪問密鑰，Azure 使你能夠重新生成其中一個(gè)密鑰，而不會(huì)中斷你的存儲(chǔ)服務(wù)或?qū)υ摲?wù)的訪問。

在 Azure 門戶中，使用儀表板上的管理密鑰復(fù)制存儲(chǔ)訪問密鑰以在連接字符串中使用。連接字符串需要存儲(chǔ)帳戶名稱和用于身份驗(yàn)證的訪問密鑰。

1. 在 Azure 門戶中，單擊存儲(chǔ)，然后單擊存儲(chǔ)帳戶的名稱以打開儀表板。

2. 單擊管理密鑰。（“管理訪問密鑰”窗口打開。）

3. 要復(fù)制存儲(chǔ)訪問密鑰（主要或次要），請(qǐng)選擇密鑰文本。然后單擊鼠標(biāo)右鍵，然后單擊“復(fù)制”。

我們需要在將圖片上傳到 Azure 的 Raspberry Pi 代碼區(qū)域使用存儲(chǔ)帳戶名稱、容器名稱和存儲(chǔ)訪問密鑰。我們還將在查看圖像的 Azure 網(wǎng)站代碼區(qū)域中使用它們。

創(chuàng)建 Azure Web 應(yīng)用程序

這個(gè)項(xiàng)目實(shí)際上是圍繞 Raspberry Pi 方面的事情，但我們會(huì)讓你很容易地創(chuàng)建這個(gè) Azure 網(wǎng)站部分，即使你除了運(yùn)行上面的說明來設(shè)置 Azure 存儲(chǔ)帳戶之外沒有其他經(jīng)驗(yàn)。

在 Azure 門戶中，按照以下說明創(chuàng)建將托管我們網(wǎng)站的 Azure Web 應(yīng)用程序的新實(shí)例：

(1) 點(diǎn)擊NEW (2) 點(diǎn)擊WEB + MOBILE (3) 點(diǎn)擊WEB APP (4) 填寫App Name（這個(gè)名字會(huì)顯示在你的網(wǎng)站URL中）&審核/選擇其他參數(shù)
(5) 點(diǎn)擊CREATE

Azure 可能需要幾分鐘才能完全創(chuàng)建您的站點(diǎn)（您可以從 Azure 門戶的儀表板監(jiān)控進(jìn)度）

當(dāng)我們還在 Azure 門戶中時(shí)，我們還需要一件東西。單擊 Azure 門戶中新創(chuàng)建的 WebApp 以彈出其詳細(xì)信息窗口。

單擊頂部菜單中的“獲取發(fā)布配置文件”按鈕，它會(huì)下載一個(gè) *.publishsettings 文件。我們稍后將使用此文件來輕松發(fā)布網(wǎng)站。

Visual Studio 2015 中的 AzureWebsite 解決方案

當(dāng)您從GitHub下載代碼時(shí)，您會(huì)看到一個(gè)解決方案文件同時(shí)包含 Raspberry Pi 客戶端應(yīng)用程序和 ASP 網(wǎng)站。這樣做只是為了方便。Raspberry Pi 項(xiàng)目是要啟動(dòng)的默認(rèn)項(xiàng)目，因此您需要右鍵單擊 AzureWebsite 項(xiàng)目并選擇“設(shè)置為啟動(dòng)項(xiàng)目”以使用該網(wǎng)站項(xiàng)目。

打開 Web.config 文件并找到第 12 和 13 行中定義的鍵。 ?

在第 12 行中，將文本ENTER_YOUR_ACCOUNT_NAME_HERE替換?為您之前設(shè)置的存儲(chǔ)帳戶名稱。還將文本ENTER_YOUR_ACCOUNT_KEY_HERE替換為您之前設(shè)置的存儲(chǔ)訪問密鑰之一。

在第 13 行，將文本ENTER_YOUR_CONTAINER_NAME_HERE替換為?您之前設(shè)置的存儲(chǔ)容器的名稱。

這些就是您需要進(jìn)行的所有更改！您可以通過按F5來測(cè)試更改，以啟動(dòng)調(diào)試器。該網(wǎng)站應(yīng)該出現(xiàn)，如果您有任何圖片上傳到您的存儲(chǔ)容器，您現(xiàn)在就會(huì)看到它們（但您可能還沒有任何圖片）。

注意：如果您收到有關(guān)“Microsoft.CodeDom.Providers.DotNetCompilerPlatform”的錯(cuò)誤，請(qǐng)確保通過 Visual Studio 中的“管理 NuGet 包”選項(xiàng)安裝或升級(jí) NUGET 包。我已經(jīng)看到 Visual Studio 2015 的全新安裝拋出此錯(cuò)誤，直到包升級(jí)。

運(yùn)行本地調(diào)試版本后，即可輕松發(fā)布到 Azure 站點(diǎn)。在 Visual Studio 2015 中，選擇BUILD、PUBLISH AZUREWEBSITE。在“Publish Web”窗口中，選擇左上角的第一個(gè)選項(xiàng)PROFILE。然后選擇導(dǎo)入選項(xiàng)。文件選擇器窗口將讓您選擇您剛剛在上述步驟中下載的 *.publishsettings 文件。此時(shí)，您可以永久發(fā)布您的站點(diǎn)，或者直到您通過 Azure 門戶將其刪除。發(fā)布設(shè)置現(xiàn)在將保存在您的項(xiàng)目中以供將來使用（它存儲(chǔ)在解決方案的 Properties/PubilshProfiles 文件夾中，僅供參考）。

獲取要編譯的解決方案

（證書）

從 GitHub 下載代碼以進(jìn)行編譯后，您需要快速完成一件事情。您需要從您的 PC 輸入一個(gè)證書（因?yàn)檫@是一個(gè) Windows 通用應(yīng)用程序，它需要一個(gè)證書來編譯）。

在 Visual Studio 中打開代碼后，請(qǐng)執(zhí)行以下步驟：

1) 在解決方案資源管理器中，從項(xiàng)目中刪除“ PiMotionSensorPhotoUpload_TemporaryKey.pfx ”文件（右鍵單擊并選擇刪除）。

2) 在Solution Explorer中，雙擊“ Package.appxmanifest ”，然后會(huì)彈出 Package properties 窗口。

3) 單擊“打包”選項(xiàng)卡（選項(xiàng)卡橫跨頂部）

4) 點(diǎn)擊選擇證書按鈕

5) 在彈出的窗口中，打開“ Configure Certificate ”下拉菜單并選擇“ Create test certificate... ”

6) 證書窗口會(huì)要求輸入名稱（輸入你想要的任何名稱）和密碼（任何密碼，必須是6個(gè)字符）

現(xiàn)在嘗試編譯，一切都會(huì)好起來的。

還有一點(diǎn)需要注意，特別是如果您從 GitHub 下載 ZIP 文件的代碼：確保解決方案文件的文件夾路徑（“PiMotionSensorPhotoUpload.sln”所在的文件夾）少于 256 個(gè)字符。如果文件夾路徑太大，您將收到大量編譯錯(cuò)誤，主要源于無法恢復(fù)所有 NuGet 包的主要錯(cuò)誤。要修復(fù)此問題，請(qǐng)將解決方案文件夾（“PiMotionSensorPhotoUpload.sln”所在的文件夾）復(fù)制到 C 盤的根目錄，然后再次嘗試打開/編譯。

概括

如您所見，為運(yùn)行Windows 10 IoT的Raspberry Pi開發(fā)應(yīng)用程序并與Azure 存儲(chǔ)集成非常容易。之前對(duì) C# 有一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)的 Raspberry Pi 新手會(huì)發(fā)現(xiàn)自己很熟悉。豐富的Visual Studio環(huán)境和強(qiáng)大的調(diào)試體驗(yàn)，將幫助您了解更多樹莓派的特性。?

?