언제나 제자리걸음..

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[목차]

1. IoT 사물 / 인증서 / 정책 생성

2. Python + paho-mqtt 를 사용하여 주제 구독, 게시 및 테스트

3. AWS Lambda에 연결하고 텔레그램 봇 메시지 보내기

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2. Python + paho-mqtt 를 사용하여 주제 구독, 게시 및 테스트

AWS IoT 용 파이썬 패키지도 있는 것 같았지만, 메서드명도 괴랄하고 어떻게 쓰는지 한눈에 안보여서 사용하지 않았다.

Prepare your Raspberry Pi to work with AWS IoT (Getting started with IoT #2)

글을 참고하여, 작성해보았는데, 잘되어서 걍 이거 쓸 듯.

테스트용 AWS MQTT 클라이언트 사용

우선 AWS 에서 MQTT 테스트용 클라이언트를 제공한다.

일단 임의로 test/1 토픽을 구독해본다

구독할 토픽 이름을 임의로 설정하고, 주제 구독을 누른다. 와일드카드(+) 도 사용가능하다.

그럼 이런 화면이 나오는데, 좌측에 구독 중인 주제들이 보이고, 구독한 주제에 대해 메시지가 있으면 하단에 표시된다.

구독하고 있는 주제로 바로 게시도 가능하니, 해볼 경우 이렇게 나온다.

라즈베리파이 + Python

(사실 꼭 라즈베리일 필요는 없다. 나도 처음 해볼 땐 파이에서 했지만, 지금은 맥에서 그냥 진행.)

특정 버전 이상의 ssl 이 필요하지만, 내 기억에 파이에 기본으로 설치되어 있었던 것으로 기억한다.

파이썬3 기준으로 할거니 2로 쓰고 싶으신 분은 알아서 필요한 부분을 수정.

pip 이 없다면 이것부터 설치

$ curl https://bootstrap.pypa.io/get-pip.py | sudo python3

paho-mqtt 설치

$ sudo python3 -m pip install paho-mqtt

Python 코드는 아래처럼 작성하면 된다. 적당히 mqtt.py 정도로 만들자.

대충 mqtt 연결을 수립하고, 연결되면 test/2 주제를 구독하기 시작하며,

test/2 주제로 메시지가 게시되면 json 으로 load 해서 message 키의 값을 출력하는 코드이다.

import time, json, ssl
import paho.mqtt.client as mqtt

ENDPOINT = ''
THING_NAME = 'test-thing'

def on_connect(mqttc, obj, flags, rc):
	if rc == 0: # 연결 성공
		print('connected!!')
		mqttc.subscribe('test/2', qos=0) # 구독

def on_message(mqttc, obj, msg):
	if msg.topic == 'test/2':
		payload = msg.payload.decode('utf-8')
		j = json.loads(payload)
		print(j['message'])

mqtt_client = mqtt.Client(client_id=THING_NAME)
mqtt_client.on_connect = on_connect
mqtt_client.on_message = on_message

mqtt_client.tls_set('./certs/ca.pem', certfile='./certs/cert.pem.crt',
	keyfile='./certs/private.pem.key', tls_version=ssl.PROTOCOL_TLSv1_2, ciphers=None)
mqtt_client.connect(ENDPOINT, port=8883)
mqtt_client.loop_start() # threaded network loop

'''
while True:
	# 어쩌구 저쩌구 해야할 일
	time.sleep(0.1)
'''

'''
payload = json.dumps({'action': 'test'})
mqtt_client.publish('test/1', payload, qos=1)
'''

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[유의사항]

1.  클라이언트 생성자에 clean_session 인자가 있는데, True(기본값)로 해야한다. False 로 할시 AWS 에서 연결을 끊어버린다.

2. publish 할때 retain 인자는 False(기본값)로 해야한다. True 로 보내면 마찬가지로 AWS 에서 연결을 끊어버린다.

3. 같은 아이디로 두개 이상이 연결되면 둘 다 연결이 종료된다.

4. AWS IoT 에서 qos 0 은 "0번 이상 전달"을 의미한다. qos 2 는 지원되지 않는다.

* 자세한건 AWS IoT 메시지 브로커 - 프로토콜 문서 참고.

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publish 도 테스트해보려고 메인 루프는 주석처리 해뒀으니, 인터프리터 모드로 실행

$ python3 -i mqtt.py

정상적으로 연결되었을 경우 connected 로그가 뜬다.

혹시 ssl.SSLError: [SSL: SSLV3_ALERT_CERTIFICATE_UNKNOWN] sslv3 alert certificate unknown

같은 에러가 뜬다면, AWS 에서 인증서를 활성화하지 않은 경우니 활성화해주고 다시 시도해보자.

이후 아래쪽에 주석 처리 해둔대로 publish 를 시도해보면

>>> payload = json.dumps({'action': 'test'})

>>> mqtt_client.publish('test/1', payload, qos=1)

이렇게 아까 열어둔 mqtt 테스트 클라이언트에서 정상적으로 publish 된 것을 확인할 수 있다.

마찬가지로 파이에서 구독하고 있는 test/2 주제로 게시하면, 파이에서 on_message 함수가 실행되어 로그가 찍히는걸 확인할 수 있다.

메시지는 꼭 json 일 필요는 없다. 코드를 보면 알겠지만, 보낼땐 dump 하고 받을땐 load 한다. 다만 걍 json 을 쓰자..ㅋㅋ

그냥 나보고 만들어라고 하면 http 리퀘스트 만으로 어떻게 퉁쳤겠지만... 다른 사람의 서비스 제작을 도와줄 필요가 있었다.

최대한 AWS 의 솔루션을 사용하는게 향후 유지관리에도 좋을 것이고, AWS IoT 를 써보고도 싶었고, 서버->디바이스 요청도 쉽게 보낼 수 있게 되니, 한번 써보고 정리하는 글. 사실 친구놈 보라고 쓰는거다 휘수야 보고 있니

우선 AWS IoT 에 대한 특징 같은건 다른 글에 많으니 다 생략하고 내가 찾는데 시간이 걸렸거나, 관심이 있는 부분만 기술한다.

즉 mqtt 가 뭔지, 주제 구독이 뭔지 이런건 생략.

이번 글의 목표는, 라즈베리파이에서 mqtt 주제를 publish, subscribe 해보고 라즈베리파이에서 publish 된 주제를 통해 aws lambda 함수를 실행시켜서 텔레그램 알림을 받는 것 까지.

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[목차]

1. IoT 사물 / 인증서 / 정책 생성

2. Python + paho-mqtt 를 사용하여 주제 구독, 게시 및 테스트

3. AWS Lambda에 연결하고 텔레그램 봇 메시지 보내기

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1. [AWS 콘솔] IoT 사물 / 인증서 / 정책 생성

AWS 에서 IoT 대시보드로 이동한 후 좌측 관리 - 사물 - 사물 등록

지금은 한개만 등록할거니 단일 사물 생성.

관리의 편의성을 위해 유형이나 그룹 등등을 설정할 수 있지만, 지금은 필요없다. 이름만 적당히 생성하고 다음으로 넘어가자.

이 이름은 thing name 이자 client id 로 사용된다.

ioT 디바이스를 인증하고 암호화 통신을 위해 사용하는 인증서를 선택해야한다.

이미 만든 인증서가 있다면 그걸 사용해도 되지만 없을테니 이 창이 뜰텐데, 권장하는 방법을 쓰자! ㅋㅋㅋ

적혀있듯이 퍼블릭 키와 프라이빗 키는 이 창이 지나가면 다시는 받을 수 없다.

혹시나 못 받았다면 인증서를 새로 만들면 되니 부담은 안가져도 되지만, 잘 가지고 있도록 하자.

활성화는 말 그대로 이 인증서를 사용가능하게 할건지 설정하는건데, 조금 있다가 해도 된다.

정책은 아마 만들어진 정책이 없을테니, 0개 선택으로 두고 일단 넘어가면 된다.

IoT 디바이스가 어떠한 작업을 할 수 있는지 그 권한을 설정하는 정책(Policy)를 만들어야 한다.

참고로 이 정책은 개별 디바이스가 아니라 인증서에 연결된다.

즉, 같은 디바이스라도 사용하는 인증서에 따라 정책이 달라진다.

물론 인증서와 디바이스도 AWS 콘솔에서 연결 작업은 해줘야하지만.

IoT 대시보드 좌측 메뉴에서 보안 - 정책을 찾아가자.

이름을 적당히 설정해주고, 권한을 넣어주자.

작업 항목에는 

iot:Publish / Subscribe / Connect / Receive / UpdateThingShadow / GetThingShadow / DeleteThingShadow

7개 항목이 있지만 지금은 귀찮으니 와일드카드 * 로 사용.

다른건 이름만 봐도 알겠는데 Connect와 Receive 는 왜 있는지 모르겠다.. 나중에 찾아봐야지

리소스 ARN 은 토픽이나 shadow의 리소스 arn 을 넣으면 된다.

arn:aws:iot:<REGION>:<USER ID>:topic/<TOPIC NAME>

의 형태. 참고로 "토픽 이름"에서 와일드카드는 * 이 아니라 + 다.

일단은 테스트 목적이니 이것도 대충 와일드카드로 만들자

그 다음, 정책을 인증서에 연결해줘야 한다.

디바이스에 정책을 연결하는게 아님을 주의.

인증서 메뉴에서 아까 만든 인증서에 방금 만든 정책을 연결해주자.

아까 생성할때 활성화를 안했다면 여기서 활성화를 해줄 수 있다. 나중되면 까먹을테니 지금 활성화 ㄱㄱ

마지막으로 좌측 하단 설정에 들어가서 엔드포인트 URL 을 확인한다.

[목차]

1탄 - 아두이노 세팅 및 코딩

2탄 - 벽 스위치에 교체 설치

3탄 - HomeKit 연동

미루고 미루다가 더 늦기전에 써본다.

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자, 이제 홈킷서버를 구성하고, 전등스위치와 통신해야한다.

보통 라즈베리파이로 많이 하지만, 나의 경우엔 블투내장인 PI3 이상이 없기도 했고,

서버로 쓰고 있는 맥북이 있었으니 이걸 사용.

결과적으론

전등 스위치 <-- Bluetooth --> 맥북 <-- HomeKit --> iOS

이런 느낌이 된다.

1. 블루투스 통신 프로그램 제작

https://github.com/iolate/BLEHomeKit

Swift 를 써보고 싶어서 Swift 로 간단한 커맨드라인 툴을 작성하였다.

Swift 를 배우는 삼아 작성한거기도 하고, 대충 짰으며, 

SwiftSocket 이라는 오픈소스를 사용하였는데, 이 글을 올릴려고 보니 CocoaPods, git submodule 등의 설정이 전혀 안되어 있어서

그냥 주석으로 퉁쳤다. 알아서 참고만 하자.

사실 이름도 BLEHomeKit 이면 안될 것 같지만 이 역시 바꾸기 귀찮으니 패쓰.

실행이 되면 전등 스위치의 HM-10 과 연결하고, tcp 소켓을 열어서 대기한다.

daemonize 는 귀찮아서 그냥 screen 으로 실행해주는 방식을 취했다.

2. node, npm 설치 (Mac)

Homebrew 가 없다면 먼저 설치해주자.

$ ruby -e "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/master/install)"

그 후 node 와 npm 을 설치해준다. brew 의 npm 은 버전이 낮아서(?) 아래와 같이 따로 설치해줬던 것으로 기억.

$ brew install node --without-npm

$ curl -L https://www.npmjs.com/install.sh | sh

node 가 설치된 경로를 환경변수에 넣어준다.

나의 경우 경로는 /usr/local/Cellar/node/7.6.0/bin/ 였으며, ~/.bash_profile 에 넣어주었다.

$ vi ~/.bash_profile

export PATH="/usr/local/Cellar/node/7.6.0/bin:$PATH"

이후 source 를 하든 쉘을 다시 로그인하든 알아서 하자.

3. 의존성 및 HAP-NodeJS 설치

나의 경우 아래와 같이 진행했는데 원래 node 를 안써서 뭔가 이상한 부분이 있을 수 있음.

$ npm install -g node-gyp

$ npm install node-persist debug mdns fast-srp-hap ed25519 buffer-shims curve25519-n ip

HAP-NodeJS 패키지도 npm 에 있는 듯 하지만, 나는 설치가 안되었음.그래서 git 에서 받아서 진행했다.

아마 npm 에서 바로 받으면 위 의존성들도 설치를 해주겠지?

$ git clone https://github.com/KhaosT/HAP-NodeJS.git

$ cd HAP-NodeJS/

$ npm rebuild

4. 액세서리 파일 편집

예시 파일들을 보고 적당히 수정해주면 된다.

나는 아래 접어둔 것과 같이 구성하였다.

이것저것 테스트해보면서 대충 짠거라 코드가 좀 부끄러웠던 것 같지만,

다시 보기도, 수정하기도 귀찮으니 일단 패쓰. 잘 작동하면 됐지...

위 BLEHomeKit 으로 tcp 커넥션이 필요하며 이게 비동기로만 가능한 node 의 조건상, feedback 이 제대로 안 올 수도 있는데,

뭐... 대충 잘 작동한다. ㅋ...

5. HAP-NodeJS 실행

$ cd /path/to/HAP-NodeJS

$ node Core.js

이렇게 실행해주면 끝!

마찬가지로 daemonize 는 귀찮아서 screen 으로 실행해주면 된다.

6. HomeKit 에 등록 및 사용

스크린샷에 보이는 에어컨은 아두이노로 에어컨 제어하기 (IR, HomeKit) 1탄  이 글에서... 다루다 말았다. ㅋ

여튼 끝. 개선할 점이 군데군데 많지만 수개월째 매우 만족스럽게 잘 사용하고 있다.

[목차]

1탄 - 아두이노 세팅 및 코딩

2탄 - 벽 스위치에 교체 설치

3탄 - HomeKit 연동

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IoT 전등 스위치를 직접 만들어보기 (아두이노, BLE, HomeKit) 1탄 글에 이어서...

설치는 별거 없으니 대충 작성.

배터리를 쓰기 싫고, 중립선이 없으며, 그래도 어떻게 형광등과 전원을 같이 쓸 수 있는 것 같지만 잘 모르겠기에,

아두이노의 전원은 외부에서 끌어오기로 했다.

그래서 먼저 한게 전원선 설치. 역시 이번에도 랜선님이 수고해주셨다.ㅋㅋ

조금이라도 깔끔하게 보이기 위해, 벽에 붙은 스위치를 뜯어내고, 벽지 뒤로 전선을 넘겼다.

이후 전선은 문틀을 따라 밑으로 쭉 내려가서 바로 밑에 있는 콘센트에 휴대폰 충전기로 연결될 예정.

매우 별로지만... 당장 어떻게 해야할지도 모르겠고 더 손보긴 귀찮아서 이정도로 타협을 봤다.

형광등 배선만으로도 가능한 것 같긴 한데... 흠....

그 다음 릴레이만 먼저 넣어서 기존 전선을 연결해준다.

회로에 별다른 안전장치가 전혀 없고, 릴레이 모듈도 제대로 절연이 안되어 있기 때문에

(기판 아래쪽에 핀이 그대로 노출... 감점될 뻔, 아니 잠깐 감전됐다. 꼭 차단기를 내리고 하자...ㅠㅠ)

무서워서 릴레이를 검정테이프로 돌돌 감아버렸다.

그 다음 원래 스위치 부분에 아까 내놓은 두가닥의 전선을 대신 끼워놓고,(사진 없음)

커넥터 점퍼선으로 탈부착이 쉬운 릴레이와 연결 후 빈 공간에 쑤셔넣으면 끝.

릴레이 모듈에 LED 가 달려있어서 빛이 번쩍번쩍한다. 스위치까지 덮어버리면 티가 안나서 무시.

설치는 끝.

이제 HomeKit 연동만 해주면 된다.

[목차]

1탄 - 아두이노 세팅 및 코딩

2탄 - 벽 스위치에 교체 설치

3탄 - HomeKit 연동

============================

올해 2월달에 했던건데, 미루고 미루다 더 잊기 전에 써본다.

따라서 기억이 안나는 부분, 사진이 없는 부분 등등이 많을 예정....ㅠ

어쩌다 형과 방을 같이 쓰게되면서 방에 2층 침대를 놓게 되었는데, 2층 침대에서 불을 끄기 위해 내려가는게 매우 귀찮았다.

2층 침대가 아니더라도 침대와 전등 스위치가 끝과 끝이라서 귀찮기도 하고....

요즘에 휴대폰으로 전등 스위치를 제어하는 제품들이 많이 있지만, 직접 만들어보기로 했다.

나의 조건은 3가지 정도였고,,

1. 기존 전등 스위치 외관을 그대로 가지고 있으며, 그 스위치 사용도 가능할 것

2. 휴대폰으로 손쉽게 제어가능할 것 - iOS HomeKit 을 사용하였다.

3. 차라리 배선이 조금 지저분해지더라도 배터리를 사용하지 않을 것

필요한 부품들을 사야했다면 안했겠지만, 모든 부품을 다 가지고 있었다... 걍 생각만 하고 사모으기만한 부품들이 많아서..ㅎㅎ

먼저 주요 부품은,

1. 아두이노

2. 형광등 전원을 on/off 해줄 릴레이

3. 어떤 방식이든 통신할 수 있는 모듈

일테고, 난 각각 이렇게 사용했다.

1. 아두이노 나노 호환보드

저렴하며, 코드 업로드가 편하고 나에게 남아돌았음.

2. 제어 5V, 220AVC 1채널 릴레이 모듈

모듈이 아닌건 기판을 만들지 않는 이상 사용하기 매우 까다롭다.

3. HM-10 BLE 모듈

가지고 있는 무선통신 모듈들 중에 가장 만만했음

3-2. 3.3-5V 2CH 로직 레벨 컨버터

HM-10 은 3.3v 로 구동되어서 레벨 컨버터가 필요하다. 컨버터가 이미 붙어있는 모듈은 몇개 없었기 때문에 남아도는 레벨컨버터를 사용하기로 함.

사진은 번호 순서대로... 개별 부품 가격은 마지막에 따로 다 정리할 예정.

1. 릴레이/BLE 모듈 작동 테스트 및 기본 코드 작성

간단하게 버튼으로 릴레이를 토글시키는 스케치를 업로드해서, 작동테스트를 해본다. 잘됨.

HM-10 의 경우 테스트할때는 브레드보드에 장착이 쉬우며 로직레벨컨버터가 달려있는 모듈버전으로 코드를 작성했다.

HM10 의 경우 AT 커맨드로 간단한 세팅을 해줬던 것 같은데.. 기억이 나지 않는다ㅠㅠ

AT 커맨드를 위한 스케치는 아래와 같다. pin 번호는 알아서 세팅해주자.

2. 아두이노 스케치 작성

아두이노에서 해줘야하는 것은 원래 있던 물리적인 스위치와 블루투스로 제어되는 신호를 적당히 처리해서 릴레이를 on/off 해줘야한다.

또한 현재 on/off 상태를 블루투스를 통해 전달해주는 기능정도 까지.

대충 작성한 다음에 업로드하고, 테스트해보자. 릴레이 모듈은 친절하게 LED 가 달려있어서 결과를 확인하기도 용이하다.

3. 회로 구성... 및 납땜

회로를 제대로 그렸다고 할 순 없고, 종이에 대충 그린 후 제작하였다. 다만,, 수개월의 시간이 지나면서 어디갔는지 모르겠음ㅠㅠ

스위치 뒤의 빈공간에 우겨넣어야 했기 때문에, 그리고 귀찮았기 때문에 납땜 자체도 상당히 대충했다.

사진을 올리기 부끄럽지만 결과물은 아래와 같다.

위로 뻗은 두개의 가닥은 원래 전등 스위치와 연결할 선이고, 저항은 아두이노 안에 풀업저항이 있는지 모르고 물리 스위치 풀업 저항용으로 달아둔 것.

만능보드를 적당히 잘라낸 후, 점퍼선을 남발하여 회로를 구성하였다. 랜선도 잘라서 종종 쓰는데 쓸만하다..ㅋㅋ

pcb 기판을 만들지 않고 만능보드를 사용하면서도, 가로세로 크기가 작아야했기 때문에 반쯤은 어쩔 수 없는 선택이였으나.. 납땜할때 매우 짜증났다.

설치 및 HomeKit 연동은 다음 글에...

부록(?). 부품 가격

제작에 사용된 각 부품가격을 대충 계산해보면

개당 가격으로 따지면 저렇지만 다른 부품이든 저항/전선이든 딱 필요한 만큼만 살 수 없으며,

땜납이나 인두 등등을 고려하고, 소요 시간을 고려하면 절대 저렴하진 않다.

인생에 한번쯤 만들어볼만한걸로...

다만 pcb 기판을 만들어서 예쁘게 제작을 해볼 기회가 생긴다면, 해보고 싶은 생각은 계속 든다.

이미 시중에 나온 제품들도 있지만.. 아무래도 그런건 내 맘대로 가지고 놀기가 어려워서.. 대표적으로 HomeKit 이라던가....