AWS IoT の Thing Shadow と AWS Lambda の Schedule Event で Crystal Signal Pi に通知する

Raspberry Pi で作る LED 警告灯ソリューション、Crystal Signal Pi のプリント基板キットが届いたので早速組み立て、AWS IoT の Thing Shadow と AWS Lambda の Schedule Event で通知するところまでやってみました。

Schedule Event で Lambda 関数が実行される毎に点灯の仕方を変えています。

Crystal Signal Pi とは

詳しくは Crystal Signal Pi 公式サイトを参照ください。

事前準備

本記事では主に AWS CLI を使ってリソースを作成していきます。

AWS CLI をアップデート

$ sudo pip install --upgrade awscli

バージョン確認

$ aws --version
aws-cli/1.11.32 Python/2.7.12 Darwin/15.6.0 botocore/1.4.89

AWS IoT 側の準備

Thing を作成

$ aws iot create-thing --thing-name crystalSignalPi

Shadow を登録

$ aws iot-data update-thing-shadow --thing-name crystalSignalPi  \
  --payload '{"state": {"desired" : {"blinkColor" : "green"}}}' \
  outfile.json

AWS Lambda 側の準備

今回の AWS Lambda 関数作成に必要なものから作成していきます。

assume ロールの決定

$ cat << EOF > lambdaExecution.json
{
  "Version": "2012-10-17",
  "Statement": [
    {
      "Action": "sts:AssumeRole",
      "Principal": {
        "Service": "lambda.amazonaws.com"
      },
      "Effect": "Allow",
      "Sid": ""
    }
  ]
}
EOF

IAM ロールの作成

$ aws iam create-role \
        --role-name lambdaExecution \
        --assume-role-policy-document file://lambdaExecution.json

ポリシーの適用

$ aws iam attach-role-policy \
        --role-name lambdaExecution \
        --policy-arn arn:aws:iam::aws:policy/AWSIoTDataAccess

Lambda 関数

$ cat << EOF > changeBlinkColor.js
console.log('Loading function');
var aws = require('aws-sdk');

var endpoint  = 'XXXXXXXXXXXXX.iot.ap-northeast-1.amazonaws.com';
var thingName = 'crystalSignalPi';

exports.handler = function(event, context) {
    var iotdata = new aws.IotData( { endpoint: endpoint } );
    var params = { thingName: thingName };
    iotdata.getThingShadow(params, function (err, data) {
        if (!err) {
            var payload = JSON.parse(data.payload);
            var currentBlinkColor = payload.state.desired.blinkColor;
            console.log("Current Color : " + currentBlinkColor);

            var desiredBlinkColor;
            if(currentBlinkColor == 'red') {
                desiredBlinkColor = 'green';
            } else {
                desiredBlinkColor = 'red';
            }
            var desiredState = {
                state: {
                    desired: {
                        blinkColor: desiredBlinkColor
                    },
                    reported: {
                        blinkColor: currentBlinkColor
                    }
                }
            };

            var params = {
                thingName: thingName,
                payload: JSON.stringify(desiredState)
            };
            iotdata.updateThingShadow(params, function (err, data) {
                if (!err) {
                    context.succeed();
                } else {
                    context.fail(err);      
                }
            });
        } else {
            context.fail(err);      
        }
    });
};
EOF

$ zip changeBlinkColor.zip changeBlinkColor.js

Lambda 関数の作成

$ aws lambda create-function \
        --function-name changeBlinkColor \
        --zip-file fileb:///path/to/changeBlinkColor.js.zip \
        --runtime nodejs4.3 \
        --role arn:aws:iam::XXXXXXXXXXXX:role/lambdaExecution \
        --handler changeBlinkColor.handler

Schedule 作成

$ aws lambda add-permission \
        --function-name changeBlinkColor \
        --statement-id "changeBlinkColor00" \
        --action 'lambda:InvokeFunction' \
        --principal events.amazonaws.com \
        --source-arn arn:aws:events:ap-northeast-1:XXXXXXXXXXXX:rule/changeColorBatch

Event のルールを設定

$ aws events put-rule \
        --name "changeColorBatch" \
        --schedule-expression "cron(*/5 * * * ? *)" \
        --state ENABLED

$ aws events put-targets \
        --rule "changeColorBatch" \
        --targets Arn=arn:aws:lambda:ap-northeast-1:XXXXXXXXXXXX:function:changeBlinkColor,Id=XXXXX

Crystal Signal Pi を組み立てる

公式サイトのマニュアルを見ながら Crystal Signal Pi を組み立て、設定していきます。

• 半田付け、組み立てマニュアル
• ソフトウェア使用マニュアル

Raspberry Pi と AWS IoT の連携

pip のインストール

$ sudo apt-get install python-pip

AWS IoT Device SDK for Pythonのインストール

$ sudo pip install AWSIoTPythonSDK

git のインストール

$ sudo apt-get install git

サンプルコードのダウンロード

$ git clone https://github.com/aws/aws-iot-device-sdk-python.git
$ cd aws-iot-device-sdk-python
$ sudo python setup.py install

IAM ユーザーの作成

デバイス用に IAM ユーザーを作成、Managed policy AWSIoTFullAccess をアタッチ

アクセスキーの設定

クレデンシャル情報を設定

サンプルコードをコピー

$ mkdir -p crystal-signal-pi
$ cd crystal-signal-pi
$ cp ../samples/basicShadow/basicShadowDeltaListener.py ./shadowDeltaListener.py

証明書の準備、配置

コピーしたサンプルコードと同じディレクトリに配置

コードを編集

shadowDeltaListener.py

# coding: utf-8
from AWSIoTPythonSDK.MQTTLib import AWSIoTMQTTShadowClient
import sys
import logging
import time
import json
import getopt
import pycurl

# Shadow JSON schema:
#
# Name: Bot
# {
#   "state": {
#       "desired":{
#           "property":<INT VALUE>
#       }
#   }
#}

# Custom Shadow callback
def customShadowCallback_Delta(payload, responseStatus, token):
    # payload is a JSON string ready to be parsed using json.loads(...)
    # in both Py2.x and Py3.x
    print(responseStatus)
    payloadDict = json.loads(payload)
    print("++++++++DELTA++++++++++")
    property = "blinkColor"
    blinkColor = str(payloadDict["state"][property])
    print("property: " + blinkColor)
    #print("version: " + str(payloadDict["version"]))
    print("+++++++++++++++++++++++\n\n")
    if blinkColor == "red":
        url = "http://localhost/ctrl/?color=100,0,0&mode=1&repeat=0&period=250&json=1"
    else:
        url = "http://localhost/ctrl/?color=0,80,0&mode=1&repeat=0&period=1000&json=1"

    curl = pycurl.Curl()
    curl.setopt(pycurl.URL, url)
    curl.setopt(pycurl.CUSTOMREQUEST, 'GET')
    curl.perform()

# Read in command-line parameters
useWebsocket = True
host = "XXXXXXXXXXXXX.iot.ap-northeast-1.amazonaws.com"
rootCAPath = "rootCA.pem"
certificatePath = "XXXXXXXXXX-certificate.pem.crt"
privateKeyPath = "XXXXXXXXXX-private.pem.key"
thingName = "crystalSignalPi"

# 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 = None
myAWSIoTMQTTShadowClient = AWSIoTMQTTShadowClient("basicShadowDeltaListener", useWebsocket=True)
myAWSIoTMQTTShadowClient.configureEndpoint(host, 443)
myAWSIoTMQTTShadowClient.configureCredentials(rootCAPath)

# 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
Bot = myAWSIoTMQTTShadowClient.createShadowHandlerWithName(thingName, True)

# Listen on deltas
Bot.shadowRegisterDeltaCallback(customShadowCallback_Delta)

# Loop forever
while True:
    pass

python-pycurl のインストール

$ sudo apt-get install python-pycurl

コードを実行

$ python shadowDeltaListener.py

おわりに

今回はまず、AWS IoT との連携までやってみました。
次回は光での通知だけでなく、Polly を使って音声と連携した使い方も試してみたいと思います。