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RaspberryPiのCPUクロックや温度をSORACOM Harvestで可視化する

Last updated at 2017-06-15Posted at 2017-02-04

#概要
本コンテンツは、JAWS DAYS 2017のIoTハンズオン向けに作成したものです。
RaspberryPiに3Gドングルを接続し、SORACOM HarvestでRaspberryPiのCPU温度やクロックの変化を可視化します。RaspberryPi以外にセンサー類を必要としませんので、手軽に試すことができます。

##SORACOM Harvestとは
SORACOM Harvest(以下、Harvest) とは、IoT デバイスからのデータ収集および可視化サービスです。SORACOM Air が提供するセルラー通信を使って、IoT デバイスのセンサーデータ等を手間なくクラウドにアップロードすることができます。アップロードされたデータは、SORACOMプラットフォーム上に 40 日間に渡って保存されます。お客様は、保存されたデータを SORACOM のユーザーコンソールでグラフ化することができます。(公式サイトより引用)

SORACOM Harvest Getting Started
###使い方は簡単、HTTP(またはUDP/TCP)でPOSTするだけ
IoTデバイスからのデータをクラウドにアップロードする場合、通常は暗号化して認証情報をつける必要があります。SORACOM Harvestの場合、SORACOMのエンドポイントにJSON形式のデータをcurlコマンドなどでHTTP POSTするだけと非常にお手軽です。SIM自体が認証キーとなるので認証情報は不要で、暗号化しないためCPUリソースをあまり消費しません。しかもキャリア閉域網内で処理されるため、非常にセキュアです。当然ながら、SORACOM Airで接続していない場合はHarvestを利用することはできません。

#必要な機材

PC
RaspberryPi 2または3
micro USB電源
micro SDカード (8GB以上)
SORACOM Air SIM
3G USBドングル (本手順ではFS01BUまたはAK-020を使用)

#前提条件

SORACOMアカウントをもっていること。アカウント開設手順はこちら
RaspberryPiにRaspbianがインストール済みで、PCからSSHでログインまたはHDMI接続のモニタでターミナル操作ができること。手順はこちら。Raspbianは[Release date:2017-01-11]で動作確認しています

#[ToDo 1] RaspberryPiをSORACOM Airでインターネット接続する
RaspberryPiにSORACOM Air SIMの入った3G USBドングルを接続し、インターネットに接続します。手順はSORACOM公式ハンズオン用テキストを参照します。テキスト内の1章と3章のみ使用しますので注意して下さい。
1章ユーザーコンソールを使用してAir SIMを管理する
3章 Air SIMを使って、インターネットに接続する
※connect_air.shを実行してインターネット接続が完了したらその画面はそのままにし、別ウインドウでSSH接続して続きを進めてください。

##3章中の$ curl ifconfig.ioでIPv6アドレスが返ってきたら
以下のコマンドを試してみてください。

$ curl globalip.me
54.250.252.xx (IPアドレスが表示されます)

##アップデートとvimのインストール
SORACOMによるインターネット接続が確立したら、RaspberryPiのターミナル画面で下記を実行します。

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install -y vim

#[ToDo 2] SORACOMユーザーコンソールでHarvestの設定をする
グループを作成してHarvest機能をONに設定し、SIMをグループに追加します。SORACOM Harvestは有料サービスです。利用していなくても毎日課金されますので、使わなくなったら機能をOFFにしましょう。

SORACOMユーザーコンソールにログインする
右上のMENUボタン -> [SIMグループ]の順にクリックする
[＋追加]をクリックする
任意のグループ名を入力し[グループ作成]をクリックする
作成したグループをクリックする
[SORACOM Harvest 設定]を展開し[ON]に変更する
[保存]をクリックする
注意を読み[OK]をクリックする
右上のMENUボタン -> [SIM 管理]の順にクリックする
使用中のSIMを選択し、[操作] -> [所属グループ変更]の順にクリックする
先ほど作成したグループを選択し[グループ変更]をクリックする
グループが変更されたことを確認する

#[ToDo 3] RaspberryPiのCPU情報を表示させる
RaspberryPiにはじめから入っているvcgencmdというコマンドを使ってCPUの情報を取得します。以下、RaspberryPiにSSH接続して実行して下さい。
##CPUクロックを取得

$ vcgencmd measure_clock arm
frequency(45)=600062000

##CPU温度を取得

$ vcgencmd measure_temp
temp=41.2'C

##CPU電圧を取得

$ vcgencmd measure_volts
volt=1.2000V

#[ToDo 4] CPUクロック／温度のデータをSORACOM HarvestにPOSTする
PythonでCPUクロック／温度のデータをSORACOM Harvestに3秒に1回POSTします。CPUクロックは数値が大きいので10M(10,000,000)で割った値を使用します。

$ vim cpu-harvest.py

cpu-harvest.py

#coding: utf-8

import commands
import time
import json
import requests

try:
	while 1:
		# 開始時刻を記録
		start_time = time.time()
		# Raspbianの制御コマンド（vcgencmd）を実行
		# CPU温度を取得
		temp = commands.getoutput("vcgencmd measure_temp").split('=')
		# CPUクロックを取得
		clock = commands.getoutput("vcgencmd measure_clock arm").split('=')
		# 温度とクロックを表示
		print temp[1] ,
		print clock[1]
		# 数値型に変換(温度とクロックのレンジを合わせるために、クロックは10Mで割る)
		temp_n = float(temp[1][0:-2])
		clock_n = int(clock[1]) / 10000000
		# JSONを整形
		json_data = {"clock/10M": clock_n, "temp": temp_n}
		encode_json_data = json.dumps(json_data)
		# SORACOM Harvestに送信
		print requests.post('http://harvest.soracom.io', data=encode_json_data, headers={'Content-Type': 'application/json'})
		# 終了時刻を記録
		stop_time = time.time()
		# (3 - 送信にかかった時間)秒待ってループ
		wait = start_time - stop_time + 3
		if wait > 0:
			time.sleep(wait)
# キーボード例外を検出
except KeyboardInterrupt:
	# 何も処理をしない
	pass

Pythonコードを実行します。停止する場合は**ctrl + C**。
<Response [201]>が表示されない場合は、「[ToDo 2] SORACOMユーザーコンソールでHarvestの設定をする」で設定が誤っていないか確認して下さい。

$ python cpu-harvest.py
43.3'C 900000000
<Response [201]>
42.8'C 900000000
<Response [201]>
42.2'C 600000000
<Response [201]>

#[ToDo 5] SORACOM Harvestでグラフ表示させる

SORACOMユーザーコンソールにログインする
使用中のSIMを選択し、[操作] -> [データを確認]の順にクリックする
自動更新を[ON]に変更する
しばらく待つとグラフが表示される

#[ToDo 6] UnixBenchを実行してCPUクロック／温度を変化させる
UnixBenchというGoogleが配布しているベンチマークツールを実行することで、CPUに負荷をかけてクロックや温度を変化させることができます。[ToDo 4]とは別のウインドウで実行(ターミナルを複数立ち上げる)することで、グラフ表示を続けながらCPUに負荷をかけることができます。

##UnixBenchをダウンロードしてコンパイルする

$ wget https://storage.googleapis.com/google-code-archive-downloads/v2/code.google.com/byte-unixbench/UnixBench5.1.3.tgz
$ tar zxvf UnixBench5.1.3.tgz
$ cd UnixBench
$ make

##UnixBenchを実行する
-c 4は4コアで実行の意味。

$ ./Run -c 4

   #    #  #    #  #  #    #          #####   ######  #    #   ####   #    #
   #    #  ##   #  #   #  #           #    #  #       ##   #  #    #  #    #
   #    #  # #  #  #    ##            #####   #####   # #  #  #       ######
   #    #  #  # #  #    ##            #    #  #       #  # #  #       #    #
   #    #  #   ##  #   #  #           #    #  #       #   ##  #    #  #    #
    ####   #    #  #  #    #          #####   ######  #    #   ####   #    #

   Version 5.1.3                      Based on the Byte Magazine Unix Benchmark

   Multi-CPU version                  Version 5 revisions by Ian Smith,
                                      Sunnyvale, CA, USA
   January 13, 2011                   johantheghost at yahoo period com

##SORACOM Harvestで変化を見る

#あとかたづけ
##SORACOM Air SIMは使うけどHarvestは使わない
[ToDo 2]を参考に[SORACOM Harvest 設定]をOFFにしてください。
##SORACOM Air自体使わない
###利用中断
SIMを「利用中断中」状態にすると基本料金の課金が1日5円に減額されます。ただし、「利用中断中」状態への変更1回につきSIM 1枚あたり300円の設定変更料金が発生します。
###解約
解約するとそのSIMは一切利用できなくなりますが、料金はかからなくなります。

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