Azure IoT Hub 接続サンプル

Azure IoT Hub へ接続する​Azure IoT Hub Device C SDKを使ったサンプルです。 ターゲットデバイスは、​GR-SAKURAで、Ethernet上のHTTPかMQTTで通信します。 MQTTは、mbedTLS版でのみ確認できています。 ​GR-PEACH版はこちらを参照してください。

サンプルを動作させるには、下記の手順でAzure側にデバイスを追加し、そのデバイスの接続文字列を取得し、ソースコード「app_iothub_client/src/client.c」の以下の個所を書き換える必要があります。

static const char* connectionString = "[device connection string]";

ダウンロード

GR-SAKURAのソースコードはWolfSSL版がこちらで、mbedTLS版がこちらにあります。 リストの下にある「Download in other formats:」の「Zip Archive」をクリックすると、zipファイルでダウンロードできます。

開発環境

ビルドはGCC+Makefileで行います。RX向けGCCは​こちらから入手できます。 IDEとして​e² studioV7.4.0を使用しました。 Rubyの実行環境が必要なので、​​こちらからダウンロードして、コマンドプロントから実行できるよう、環境変数でパスを通してください。 e² studio V7.4.0のプロジェクトファイルも含まれているので、展開したフォルダをワークスペースとして開き、プロジェクトのインポートをこのフォルダに対して行うことで、取り込むことができます。

フォルダ構成

app_iothub_client			サンプルプログラム	TOPPERS License
asp3_dcre			RTOS ​TOPPERS/ASP3	TOPPERS License
asp3_dcre	tinet		​TINET 1.7をRuby版CFG対応し、IGMPを追加したもの	TOPPERS License
asp3_dcre	mbed		​mbed HAL APIの利用と実装	Apache 2.0 License
asp3_dcre	syssvc	tlsf	メモリアロケータ​tlsf	BSD License
azure_iothub			​Azure IoT Hub Device C SDK (tag 2019-04-11)	MIT License
azure_iothub	deps	parson	​parson jsonパーサー	MIT License
azure_iothub	c-utility	adapters	TOPPERS向けの実装を追加	TOPPERS License
curl-7.57.0			HTTPクライアント​cURL	Curl License
musl-1.1.18			標準Cライブラリ​musl	MIT License
ntshell	fatfs		FATファイルシステム ​FatFs	FatFs License
ntshell	ntshell		仮想ターミナル​NT-Shell	MIT License etc.
ntshell	src		Socket API、標準入出力、ファイルディスクリプタ	TOPPERS License
wolfssl-3.15.7			SSL/TLS ライブラリ​wolfSSL	GPL/商用
mbedtls-2.16.1			SSL/TLS ライブラリ​mbedTLS	Apache 2.0 License
zlib-1.2.11			圧縮・伸張ライブラリ​zlib	zlib License

標準Cライブラリ

GCC付属の標準Cライブラリnewlibではなく、muslを使用しています。 付属のnewlibでは、dirent.hやsocket.hがないので、curlやviのコンパイルに向いていません。 Linux向けのmuslを使用することで、POSIX向けのソースコードのコンパイルが難無く行えます。 ただし、未実装のAPIがあるとリンクエラーになります。 このソフトでは、ntshell/srcにコードがありますが、サンプルを動作させる最小限の実装を行っています。

Azure IoT Hub について

本サンプルの作成には以下のドキュメントを参考にしました。

​https://github.com/ms-iotkithol-jp/IoTKitHoLV4
​https://docs.microsoft.com/ja-jp/azure/iot-hub/quickstart-send-telemetry-c

Azureの利用は「IoT Hub Free エディション」を使用しました。

​https://azure.microsoft.com/ja-jp/pricing/details/iot-hub/

開発手順

ワークスペースの読み込み

タウンロードしたファイルを、適当なフォルダに展開します。
この説明では「E:\e2studio\azure_iot_hub」に展開します。

パス名にスペースや漢字などを含むと問題になることがあります。
英数字とアンダーバーのみのフォルダ名で構成されたパス名にします。

e2studioを起動し、ワークスペースの場所に展開したフォルダを指定します。

起動直後の「ようこそ」画面

「ようこそ」ページを閉じます。

メニューから「ファイル」→「インポート」を選択します。

「一般」の中にある「既存プロジェクトをワーク・スペースへ」を選択し、「次へ」ボタンを押します。

「プロジェクトのインポート」画面が表示されます。

「ルート・ディレクトリの選択」にソースを展開したフォルダを入力します。
「参照」ボタンを押して、そのまま「OK」ボタンを押せば入力されます。

インポートが成功すると下記のように、「プロジェクト・マネージャ」にプロジェクトが表示されます。

ビルド

メニューから「プロジェクト」→「すべてビルド」を選択すると、ビルドが開始されます。

ビルドが終了すると、「プロジェクト・マネージャ」の「app_iothub_client」の下に「バイナリー」の項目が追加されます。

デバッグ

​E1エミュレータを使ったデバッグの説明をします。

​USB Serial変換ケーブルなどでGR-SAKURAと接続し、TeraTermでシリアルポートに接続します。ポーレートは「115,200bps」です。

「プロジェクト・マネージャ」の「app_iothub_client」の「バイナリー」の下に「app_iothub_client.elf」があるので、それを右クリックします。
出てきたメニューから「デバッグ」→「デバッグの構成」を選択します。

「デバッグの構成」画面の「Renesas GDB Hardware Debugging」で右クリックし、「新規」を選択します。

表示された「メイン」タブの「プロジェクト」が「app_iothub_client」、「C/C++ アプリケーション」が「Debug\app_iothub_client.elf」になっていることを確認します。

「Debugger」タブでは、「Debug hardware」に「E1(RX)」を選択し、「Target Device」にGR-SAKURAのCPU「R5F63NB」を選択します。
現在販売されているのはGR-SAKURA2で、CPUは「R5F563NYD」です。RAMが256KByteとGR-SAKURAの倍になっています。

「Connection Settings」タブでは、「EXTAL周波数」を「12.0000」に、「エミュレーターから電源を供給する」と「いいえ」変更します。

そのほかの画面には変更はありません。

#startup

下にある「デバッグ」ボタンを押すと、プログラムのロードが始まり、「パースペクティブ切り替えの確認」画面が表示されますので、「はい」を押します。

プログラムのロードが終わると「start.S」ファイルで停止しています。

「デバッグ構成」画面の「Startup」タブのスクロールして下にある「再開」チェックボックスにチェックを入れると、停止せず実行されるようになります。

実行

実行するとTeraTermの画面に以下のように表示が出ます。

「Enter」キーを入力すると、プロンプト「NTShell」が表示されます。

試しに「Help」+「Enter」を入力すると、コマンド一覧が表示されます。

DHCPサーバーからIPアドレスの取得を待ちます。
また、証明書の検証には実際の時刻が必要なので、NTPで時刻同期するまで待ちます。
「iothub」+「Enter」で、Azure IoT Hubへメッセージを5つ送信します。

送られたメッセージを確認するには、上記サイトの「​ハブから利用統計情報を読み取る」の手順で行います。

謝辞

日本マイクロソフトの太田様には、Azure IoT Hubの操作や設定、メッセージの確認方法など、詳しく教えて頂きました。ありがとうございました。

日本マイクロソフト株式会社　太田　寛 様のSNS @embedded_george　 ms-iotkithol-jp

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ホームネットワークＷＧ 長島 宏明