安装AWS IoT Greengrass核心软件

首先在AWS IoT 控制台配置AWS IoT Greengrass。在Greengrass界面，创建组waterflower，详细步骤可参见链接：https://docs.aws.amazon.com/zh_cn/greengrass/latest/developerguide/gg-config.html。

创建过程中，会下载安全资源 tar.gz文件，并下载AWS IoT Greengrass 核心软件安装包（适用于 Raspbian 的 Armv7l 软件包）。

将下载的文件利用scp上传到树莓派设备上：

Python

$scp greengrass-linux-armv7l-1.10.0.tar.gz pi@raspberry-IP-address:/home/pi
$scp <hash>-setup.tar.gz pi@raspberry-IP-address:/home/pi

登录到树莓派设备，进入到对应下载文件的目录并解压这两个到相应路径下：

Python

$sudo tar -xzvf greengrass-linux-armv7l-1.10.0.tar.gz -C /
$sudo tar -xzvf <hash>-setup.tar.gz -C /greengrass

下载AWS IoT服务器根证书：

Python

$cd /greengrass/certs/
$sudo wget -O root.ca.pem https://www.amazontrust.com/repository/AmazonRootCA1.pem

启动AWS IoT Greengrass：

Python

$cd /greengrass/ggc/core/
$sudo ./greengrassd start

确定传感器和AWS IoT Greengrass的交互模式

传感器作为本地设备，和AWS IoT Greengrass之间可以采用两种交互模式：一种是标准的IoT模式，即每个传感器作为独立的设备，有自己的X.509证书，通过MQTT协议与AWS IoT Greengrass Core进行通信，AWS IoT Greengrass Core则通过MQTT协议对继电器设备发出控制命令。如果需要，AWS IoT Greengrass Core也负责对收集的各个传感器消息进行汇总并上传给AWS IoT Core。另一种是简化模式，即每个传感器作为树莓派本地设备，AWS IoT Greengrass上的AWS Lambda函数利用本地资源访问功能通过GrovePi SDK对传感器和继电器设备进行读取和写入操作。

第一种模式的扩展性好，支持容器化部署，每个传感器作为IoT 设备加入到AWS IoT Greengrass组中，但每个设备都需要编写相应的代码。这种模式的参考范例也比较容易找到。第二种模式编程简单，两个Lambda函数就可以搞定。在本文中将介绍如何用第二种模式实现。

编写和打包AWS Lambda函数

首先编写读取和报告传感器状态的Lambda函数，这里命名为wfSensorLambda.py。

为了利用GrovePi SDK来读取传感器数据，并在本地LCD屏上设置文本和颜色，需要引入两个包：

Python

import grovepi
from grove_rgb_lcd import *

读取传感器数据的代码如下：

Python

# Get value from temperature sensor
temp_value = grovepi.temp(temp_sensor,"1.2")

# Get value from moisture sensor
mois_value = grovepi.analogRead(mois_sensor)

# Get value from light sensor
light_value = grovepi.analogRead(light_sensor)

# Get status from relay
switch_status = grovepi.digitalRead(relay)

在LCD屏上设置颜色和文本的代码如下：

Python

setRGB(R, G, B)
setText("Temp: %.1f C *%s\nMoisture: %d " %(temp_value,moment,mois_value))

由于LCD屏的RGB背光色有255个值，为了通过LCD屏的颜色能一目了然地了解当前土壤湿度情况，我们需要将土壤湿度值按照颜色梯度映射到这255个值然后进行显示，从而实现土壤湿度值的颜色显示。这里实现了两个函数来计算最终的RGB值，代码如下：

Python

def calcColorAdj(variance):     # Calc the adjustment value of the background color
    "Because there is 200 mapping to 255 values, 1.275 is the factor for 400 spread"
    factor = 1.275;
    adj = abs(int(factor * variance));
    if adj > 255:
        adj = 255;
    return adj;

def calcBG(humidity):
    "This calculates the color value for the background"
    variance = humidity - justRight;   # Calculate the variance
    adj = calcColorAdj(variance);   # Scale it to 8 bit int
    bgList = [0,0,0]               # initialize the color array
    if(variance < 0):
        bgR = 0;                    # too dry, no red
        bgB = adj;                  # green and blue slide equally with adj
        bgG = 255 - adj;

    elif(variance == 0):             # perfect, all on green
        bgR = 0;
        bgB = 0;
        bgG = 255;

    elif(variance > 0):             #too wet - no blue
        bgB = 0;
        bgR = adj;                  # Red and Green slide equally with Adj
        bgG = 255 - adj;

    bgList = [bgR,bgG,bgB]          #build list of color values to return
    return bgList;

报告传感器状态则比较简单，直接调用greengrass SDK的publish函数即可。

由于需要周期性地采集传感器的数据，因此，这个Lambda函数需要长时间运行，这里我们利用threading的Timer实现每5秒采集一次传感器数据：

Python

Timer(5, greengrass_sensor_run).start()

wfSensorLambda.py的完整源代码可以从这里获取。

为了实现对继电器和水泵的控制，我们还需要编写一个实现设备控制的AWS Lambda函数，这里命名为wfSwitchLambda.py。它有两个作用：一是根据传感器数据和设定阈值，执行相应的决策逻辑，控制继电器状态以启动或关闭水泵；二是接收来自AWS IoT的阈值设置消息，更新阈值。

为了避免浇水过快而传感器不能及时感知的问题，在控制逻辑中针对不同环境条件采取了反转模式或步进模式来启停水泵。主要代码如下：

Python

temp_value = float(event['temp'])
        mois_value = int(event['moisture'])
        light_value = int(event['light'])
        status = int(event['switch'])
        if mois_value < threshold:
            if ((light_value > light_threshold) and (temp_value > temp_threshold)):         ##反转模式
                if status:
                    state = "off"
                else:
                    state = "on"
            else:			 ## 步进模式
                state = "on-1"
        else:
            if status:
                state = "off"

        grovepi.pinMode(relay,"OUTPUT")
        if state == "on":      	 # 反转模式
            try:
                grovepi.digitalWrite(relay,1)
                logger.info("Triggering relay turned ON!")
            except Exception as e:
                logger.error("Failed to switch ON relay: " + repr(e))
        elif state == "on-1":	# 步进模式
            try:
                grovepi.digitalWrite(relay,1)
                logger.info("Triggering relay turned ON - one time!")
                time.sleep(1)
                grovepi.digitalWrite(relay,0)
            except Exception as e:
                logger.error("Failed to switch ON relay[one time]: " + repr(e))
        elif state == "off":
            try:
                grovepi.digitalWrite(relay,0)
                logger.info("Triggering relay turned OFF!")
            except Exception as e:
                logger.error("Failed to switch OFF relay: " + repr(e))
        else:
            logger.info("No need to change!")

wfSwitchLambda.py 的完整源代码可以从这里获取。

在编写好Lambda函数后，需要将其打包成zip文件。打包时，需要注意将greengrasssdk目录一起打包到zip文件中，greengrasssdk目录可以从AWS Greengrass Core SDK for Python中获取。打包命令如下：

Python

$zip -r wf_sensor_lambda.zip greengrasssdk wfSensorLambda.py
$zip -r wf_switch_lambda.zip greengrasssdk wfSwitchLambda.py

然后，打开 AWS Lambda 控制台，分别创建这两个函数 wfSensor 和 wfSwitch：

Runtime请选择 Python 3.7
对于代码输入种类，请选择上传zip文件
对于Handler（处理程序），分别输入wfSensorLambda.function_handler 和 wfSwitchLambda.switch_handler
分别上传wf_sensor_lambda.zip 和 wf_switch_lambda.zip
发布函数后，建议为函数创建别名

本文转载自AWS技术博客。

原文链接：https://amazonaws-china.com/cn/blogs/china/diy-auto-watering-at-the-edge-with-aws-iot-greengrass-hand-to-hand-internet-of-things/

创作场景

利用 AWS IoT Greengrass 在边缘 DIY 自动浇花 | 手把手玩转物联网（三）