Windows 10 iot для raspberry

Привет, Хабр.

Наверное каждый разработчик на определенном этапе задумывался о собственном IoT-проекте. Internet of Things сейчас поистине вездесущ и многим из нас хочется попробовать свои силы. Но не все знают, с чего начать и за что браться в первую очередь. Сегодня давайте посмотрим, как легко и непринужденно запустить свой собственный IoT-проект под Raspberry Pi 2, используя Windows 10 IoT Core и DeviceHive.

Деплоим Windows 10 приложения на Raspberry Pi 2

Для начала давайте установим Windows 10 IoT Core на Raspberry Pi. Для этого нам потребуется Windows 10 IoT Core Dashboard, который можно взять вот здесь. Там же можно при желании скачать отдельно ISO-образ, но особого смысла в этом нет — инструмент сделает это за вас.

Затем мы загружаем образ на misroSD-флешку.

Картинка с сайта: habr.com

Подключаем флешку к Raspberry и включаем. Первую загрузку ОС придется подождать, мгновенной она, конечно, не будет. Когда устройство «оживет» — подключаем Raspberry к локальной сети по Ethernet. Снова открываем Windows 10 IoT Core Dashboard и видим в списке «Мои устройства» заветную строчку. К слову, можно обойтись и без проводного подключения – список WiFi-донглов, поддерживаемых Windows 10 IoT Core, находится тут.

Далее нам понадобится Visual Studio 2015. Если она у вас все еще не установлена (хотя вы бы вряд ли читали эту статью в таком случае), можно скачать Community Edition.

Создаем новый или же открываем существующий Windows Universal проект. Кстати, если в проекте не нужен UI, можно создать Headless Application, выбрав тип проекта Windows IoT Core Background Application.

Картинка с сайта: habr.com

Выбираем деплой на Remote Machine.

Картинка с сайта: habr.com

Вводим адрес Raspberry. Посмотреть его можно на стартовом экране Win10 IoT Core или в Windows 10 IoT Core Dashboard.

Собственно, Internet of Things

Раз уж у нас статья о embedded — «моргать светодиодами» придется в любом случае. Хорошо, что мы имеем дело с DeviceHive, у которого заготовлены инструменты на все случаи жизни и все платформы. Поэтому светодиод будет виртуальный и тоже на .NET.

Клонируем master-ветку DeviceHive.NET репозитория с GitHub. На момент написания статьи рабочие примеры для Win10 IoT были именно там.

Открываем solution DeviceHive.Device и в файле Program.cs проекта VirtualLed настраиваем доступ к песочнице DeviceHive.

using (var service = new RestfulDeviceService("http://playground.devicehive.com/api/rest"))
{
    // create a DeviceHive network where our device will reside
    var network = new Network("Network WPNBEP", "Playground Network", "%NETWORK_KEY%");

    //...
}

Если вы интересуетесь IoT, но по какой-то немыслимой причине еще не обзавелись DeviceHive Playground – это можно сделать здесь.

Картинка с сайта: habr.com

А управлять нашим «светодиодом» будет… Нет, пока не Raspberry, а клиент виртуального светодиода. Пример находится в проекте VirtualLedClient солюшена DeviceHive.Client. Его тоже нужно настроить в файле Program.cs:

var connectionInfo = new DeviceHiveConnectionInfo("http://playground.devicehive.com/api/rest", "%ACCESS_KEY%");

Самое интересное

Наше приложение на Raspberry Pi будет не просто кнопочкой включения/выключения светодиода, а практически полноценной админкой всех IoT-устройств нашей DeviceHive-сети. При желании, конечно, можно упростить его до той самой «кнопочки» или наоборот расширить, например, до клиента, управляющего роботом телеприсутствия.

Готовое приложение находится в том же репозитории, в solution DeviceHive.WindowsManager.Universal. Не будем останавливаться на нюансах гайдлайнов Win10 – корни приложения растут еще из Win8. Не будет тут и MVVM – все и так знают, как его применять. Давайте сосредоточимся на главном: нам нужна консоль мониторинга и управления устройствами, подключенными к DeviceHive, под Windows 10 на Raspberry Pi2.

Картинка с сайта: habr.com

Для DeviceHive реализовано три клиентских библиотеки:

• DeviceHive.Client – для «большого» .NET 4.5 и выше. Использует WebSocket4Net.
• DeviceHive.Client.Portable – для Windows 8.1 и Windows Phone 8.1. Использует нативные WebSockets.
• DeviceHive.Client.Universal – для всех редакций Windows 10, в том числе для Win10 IoT Core. Именно она используется в нашем приложении.

Наследуем ClientService от DeviceHiveClient и инициализируем его сеттингами:

DeviceHiveConnectionInfo connInfo;
if (!String.IsNullOrEmpty(Settings.Instance.CloudAccessKey))
{
    connInfo = new DeviceHiveConnectionInfo(Settings.Instance.CloudServerUrl, Settings.Instance.CloudAccessKey);
}
else
{
    connInfo = new DeviceHiveConnectionInfo(Settings.Instance.CloudServerUrl, Settings.Instance.CloudUsername, Settings.Instance.CloudPassword);
}
current = new ClientService(connInfo, new RestClient(connInfo));

А также указываем не использовать LongPolling, а только WebSocket, дабы не упираться в лимит одновременных HTTP-запросов:

SetAvailableChannels(new Channel[] {
    new WebSocketChannel(connectionInfo, restClient)
});

Картинка с сайта: habr.com

Загружаем список девайсов и группируем их по сетям в MainPage:

var deviceList = await ClientService.Current.GetDevicesAsync();
var networkList = (await ClientService.Current.GetNetworksAsync()).FindAll(n => n.Id != null);
foreach (Network network in networkList)
{
    var devices = deviceList.FindAll(d => d.Network?.Id == network.Id);
    if (devices.Count > 0)
    {
        networkWithDevicesList.Add(new NetworkViewModel(network) { Devices = devices });
    }
}

А вот и наш виртуальный светодиод:

Картинка с сайта: habr.com

Переходим на DevicePage, подгружаем информацию о нем:

Device = await ClientService.Current.GetDeviceAsync(deviceId);

Картинка с сайта: habr.com

Переключаемся на вкладку с уведомлениями. Уведомления отправляются от управляемого устройства к управляющему устройству. В нашем случае – от VirtualLedClient к VirtualLed.
Инициализируем автоподгружающийся список с «бесконечным» скроллом:

NotificationFilter filter = new NotificationFilter()
{
    End = filterNotificationsEnd,
    Start = filterNotificationsStart,
    SortOrder = SortOrder.DESC
};
var list = new IncrementalLoadingCollection<Notification>(async (take, skip) =>
{
    filter.Skip = (int)skip;
    filter.Take = (int)take;
    return await ClientService.Current.GetNotificationsAsync(deviceId, filter);
}, 20);

Если не определена конечная дата фильтрации списка нотификаций, подписываемся на новые уведомления, которые будут приходить через вебсокет:

notificationsSubscription = await ClientService.Current.AddNotificationSubscriptionAsync(new[] { deviceId }, null, async (notificationReceived) =>
{
    await Dispatcher.RunAsync(CoreDispatcherPriority.Normal, () =>
    {
        lock (NotificationsObservable)
        {
            if (!NotificationsObservable.Any(c => c.Id == notificationReceived.Notification.Id))
            {
                NotificationsObservable.Insert(0, notificationReceived.Notification);
            }
        }
    });
});

Если попробовать переключать наш виртуальный светодиод, то уведомления о его новом состоянии тут же отобразятся в списке.

Картинка с сайта: habr.com

Если поменять настройки фильтрации, то автоподгружающийся список заново инициализируется с новым фильтром.

Картинка с сайта: habr.com

Теперь пришла очередь вкладки команд. Команды похожи на нотификации, но направлены от управляющего устройства к управляемому, а также могут иметь статус и результат выполнения.

CommandFilter filter = new CommandFilter()
{
    End = filterCommandsEnd,
    Start = filterCommandsStart,
    SortOrder = SortOrder.DESC
};
var list = new IncrementalLoadingCollection<Command>(async (take, skip) =>
{
    filter.Skip = (int)skip;
    filter.Take = (int)take;
    return await ClientService.Current.GetCommandsAsync(deviceId, filter);
}, 20);

Аналогично подписываемся на новые команды:

commandsSubscription = await ClientService.Current.AddCommandSubscriptionAsync(new[] { deviceId }, null, async (commandReceived) =>
{
    await Dispatcher.RunAsync(CoreDispatcherPriority.Normal, () =>
    {
        lock (CommandsObservable)
        {
            if (!CommandsObservable.Any(c => c.Id == commandReceived.Command.Id))
            {
                CommandsObservable.Insert(0, commandReceived.Command);
            }
        }
    });
});

Картинка с сайта: habr.com

Поскольку мы делаем инструмент не только для мониторинга, но и для управления устройствами в DeviceHive сети, нужно реализовать возможность отправки команд:

var parameters = commandParams.Text != "" ? JObject.Parse(commandParams.Text) : null;
var command = new Command(commandName.Text, parameters);
await ClientService.Current.SendCommandAsync(deviceId, command, CommandResultCallback);

При отправке команды мы подписались на ее обновление методом CommandResultCallback. Обрабатываем результат выполнения команды:

foreach (Command cmd in CommandsObservable)
{
  if (command.Id == cmd.Id)  
  {
        // Command class doesn't implement INotifyPropertyChanded to update its result,
        // so old command is replaced by command with result:
        var index = commandsObservable.IndexOf(cmd);
        commandsObservable.RemoveAt(index);
        commandsObservable.Insert(index, command);
        break;
    }
}

Картинка с сайта: habr.com

Чтобы не копировать команды вручную, нужно предусмотреть клонирование команд. Выделяем, клонируем, если нужно – редактируем, отправляем.

Картинка с сайта: habr.com

Задача выполнена! Как видите, Raspberry Pi 2 c Windows 10 IoT Core и DeviceHive – отличное решение для практически любой задачи в контексте Internet of Things. Прикрутите пару кнопок, dashboard и подключите Raspberry Pi к телевизору в гостиной – мониторинг и управление умным домом готово. Купили лишних Raspberry? Не вопрос, библиотека DeviceHive.Client умеет работать не только в качестве управляющего клиента, но и в качестве управляемого девайса – реализуем Headless Application, подключаем датчики/реле и устанавливаем Raspberry Pi по дому. Ограничивает вас лишь ваша фантазия.

Заключение

Появление Windows 10 IoT Core – это именно то, чего ждали embedded-разработчики. Когда ресурсов даже самого мощного микроконтроллера на .NET Micro Framework (для которого, кстати, тоже есть реализация DeviceHive) не хватает, а ставить полноценный компьютер на Windows – все равно, что стрелять из пушки по воробьям, то Windows 10 IoT Core – настоящее спасение. И пусть пока есть нюансы с аппаратным ускорением графики и недостатком драйверов для некоторых USB-устройств – это всё простительно. Ведь еще недавно мы только мечтали, чтобы Windows-приложения, работающие на настольных ПК и планшетах запускались не только на телефонах, но и на микрокомпьютерах. А теперь – это реальность, добро пожаловать в «сегодня».

Картинка с сайта: habr.com

Об авторе

Антон Седышев — Senior .NET-разработчик «DataArt »

В IT работает с далекого 2003, к команде DataArt присоединился в 2012. Ранее занимался разработкой веб- и мобильных проектов, автоматизицией логистических процессов на складах крупной международной компании. Сейчас выступает в роли ведущего .NET-разработчика и идеолога Microsoft-сообщества DataArt. Занимается разработкой приложений на Windows Phone и Windows 10, сервисом DeviceHive и embedded-технологиями вообще. В свободное время работает над собственным OpenSource embedded-проектом по интеграции .NET Micro Framework устройства в автомобили BMW.

Windows 10 IOT Core is a version of Windows 10 that is optimized for small devices with or without a monitor and runs on Raspberry Pi 3 and 3, the Sword Dragon 410c and the Minnow Board MAX. The Windows 10 IOT core builds outstanding solutions with a rich, scalable Universal Windows Platform (UWP) API. If you are new to Windows 10 IOT, this article describes how to install Windows 10 IOT on the Raspberry Pi 3.

If you do not know, you can get a free upgrade if you are currently running Windows 8, Windows 8.1 or Windows 7. However, Microsoft also makes a completely free version of Windows 10 for the Raspberry Pi 3/3, This ultra-low-cost circuit board computer. It is also very easy to get. We installed the IOT version of the Windows operating system within two and a half hours.

All you need is a Raspberry Pi 3/3 mini SD memory card with an SD adapter (Microsoft recommends a minimum of 8GB) and a Windows computer with an internet connection and an SD card slot or USB card reader. Unfortunately, one of the steps requires an .EXE file and the process will not work with Apple Computer.

One thing to note before you’re so excited is that the Raspberry Pi 3 runs a special developer’s version of Windows 10 designed for IOT devices. This is a very easy way to run the application with a full version.

Step-by-Step process to install Windows 10 IoT on the Raspberry Pi 3

Step 1: Get the Board and Software tools Ready

Collect the requirements

• PC running Windows 10
• Raspberry pie 5v Micro USB power supply, the current is at least 1.0A. If you plan to use more power-consuming USB peripherals, use a higher-current power supply (> 2.0A).
• 8GB Micro SD Card – Class 10 or higher.
• HDMI cable and monitor Ethernet Cable
• Micro SD Card Reader – Due to the problem of most built-in mini SD card readers, we recommend using an external USB micro SD card reader

Картинка с сайта: technicalustad.com

Step 2: Install the Windows 10 IOT Core Software’s    

• Download the Windows 10 IOT Core image from here. Save the ISO to a local folder.
• Double-click ISO (IOT Core Raspberry Pi.iso). It will be automatically mounted as a virtual drive so you can access the content.
• Install Windows_10_IoT_Core_RPi3.msi. After the installation is complete, flash.ffu will be located at C: Program Files (x86) Microsoft IOT FFU RaspberryPi3.
• After the installation is complete, eject the virtual CD-ROM – This can be done by navigating to the top-level folder of File Explorer, right-clicking the virtual drive and selecting “Eject”.

Картинка с сайта: technicalustad.com

Step 3: Put the Windows 10 IOT Core Image ISO files on Your micro SD Card

• Insert the Micro SD card into the SD card reader.
• Use IoTCoreImageHelper.exe to refresh the SD card. Search for “WindowsIOT” from the Start menu of your current window so then you select the shortcut “WindowsIoTImageHelper”.
• Select the SD card to flash, then provide the location of the FFU to blink the image.
• Safely remove the USB SD card reader by clicking “Safely Remove Hardware” in the taskbar or by finding the USB device in File Explorer, right-clicking and selecting “Eject”. Failure to do so may result in corruption of the image …….

Картинка с сайта: technicalustad.com

Step 4: Hook Up Your Raspberry pi 3 board

Insert the prepared micro SD card into the Raspberry Pi 3 (the slot is shown with arrow # 1 in the figure below).

Connect the local network cable to the Ethernet port on the circuit board.

Make sure your development computer is on the same network.

Connect the HDMI monitor to the HDMI port on the board.

Connect the power supply to the micro USB port on the board.

Картинка с сайта: technicalustad.com

Step 5: Boot Windows 10 IOT Core

Windows 10 IOT Core will be started automatically after power is connected. This process will take a few minutes. After seeing the Windows logo, the screen may turn black for about a minute – do not worry, it is up and running. You may also see a screen prompting you to choose a language for your Windows 10 IOT Core device – connect the mouse and select your options, or wait about 1-2 minutes for the screen to disappear.

Once the device is up, Default App will launch and display the IP address of RPi3.

Step 6: Connecting to Your Device

You can use Windows Device Portal to connect to your device through your favorite web browser. In addition to advanced diagnostic tools, this Device Portal provides will be configuration and device management help you to troubleshoot with real-time performance of Windows IOT devices such as raspberry pi 3.

Step 7: Finish Off

Now you should be ready with a windows 10 raspberry pi. If you have any doubt just ask in the comments.

You may also like to read these articles

How to Build your own Super Computer with Raspberry Pi 3 Cluster

How to Build Project using CO2 Sensor with Raspberry pi Introduction

Hope this article “How to install Windows 10 IoT on the Raspberry Pi 3” helps you to install Windows 10 IoT on the Raspberry Pi 3. If you have any query, feel free to comment.