IOTA 是一種加密貨幣，其特性最適合支持最具挑戰(zhàn)性的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序。本文展示了一個(gè)普通且廉價(jià)的 Raspberry Pi，盡管計(jì)算資源有限，但能夠生成有效的 IOTA 交易。

在多元化和擁擠的加密貨幣世界中，IOTA 已經(jīng)占據(jù)了絕對(duì)重要的地位，成為支持物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的理想加密貨幣。與比特幣和其他類似加密貨幣（如以太坊）使用的區(qū)塊鏈架構(gòu)相比，IOTA 基礎(chǔ)設(shè)施提供的優(yōu)勢(shì)可總結(jié)如下：

高交易率：確認(rèn)交易所需的時(shí)間非常短，并且隨著網(wǎng)絡(luò)的增長(zhǎng)而減少。

可擴(kuò)展性：隨著存儲(chǔ)在加密貨幣基礎(chǔ)設(shè)施（所謂的纏結(jié)，一種特殊形式的有向無環(huán)圖）中的交易的增長(zhǎng)，以延遲和交易率表示的整體系統(tǒng)性能得到提高。

效率：在 IOTA 中，沒有采礦，因此沒有加密礦工。為了驗(yàn)證交易，不需要像比特幣和區(qū)塊鏈那樣的高計(jì)算能力。即使是一個(gè)足夠好的嵌入式系統(tǒng)也可以連接并發(fā)送交易到 IOTA 網(wǎng)絡(luò)，為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的無數(shù)應(yīng)用打開了大門。

安全性：IOTA 集成了復(fù)雜的安全機(jī)制，能夠檢測(cè)欺詐用戶的存在，這些欺詐用戶試圖通過輸入無效交易來破壞 Tangle 的完整性。重要的是，這些技術(shù)不會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能產(chǎn)生任何影響，尤其是對(duì)交易率的影響。

小額支付：沒有挖礦和創(chuàng)建小額交易（又名小額支付）的能力，使 IOTA 能夠有效地管理 M2M 和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序，其中低延遲和減少（甚至零）交易費(fèi)用是強(qiáng)制性要求。

本文介紹的項(xiàng)目旨在演示嵌入式、廉價(jià)且廣泛使用的硬件平臺(tái)（例如 Raspberry Pi）如何連接到 IOTA 網(wǎng)絡(luò)并生成可以成功存儲(chǔ)在 Tangle 上的有效交易。當(dāng)然，這個(gè)用例可以在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域有多種應(yīng)用。例如，想想自動(dòng)售貨機(jī)，其中的交易與用于提供咖啡或小吃的小額支付相關(guān)聯(lián)。相同的概念證明可能適用于運(yùn)輸部門，其中 IOTA 交易可用于購(gòu)買旅行車票。

項(xiàng)目概述

該項(xiàng)目使用 Raspberry Pi 3 B/B+ 板從 DHT22 傳感器實(shí)時(shí)采集空氣溫度，并在 DevNet Tangle 上每分鐘發(fā)布一次。DevNet 是一個(gè)專門為需要測(cè)試和調(diào)試基于 IOTA 的應(yīng)用程序的開發(fā)人員創(chuàng)建的網(wǎng)絡(luò)。為了驗(yàn)證每個(gè)事務(wù)是否已成功存儲(chǔ)，應(yīng)用程序訂閱 DevNet 節(jié)點(diǎn)上可用的事件隊(duì)列 （ZMQ），以便在 DevNet Tangle 上記錄數(shù)據(jù)時(shí)通知它。應(yīng)用程序工作流程如圖 1所示。Raspberry Pi 和 IOTA DevNet Tangle 之間的通信將通過 IOTA Javascript 客戶端庫執(zhí)行。DHT22 傳感器將通過一個(gè)用 Python 開發(fā)的特定 Adafruit 庫進(jìn)行管理。

圖 1：應(yīng)用程序工作流程

項(xiàng)目實(shí)施所需的組件清單如下：

Raspberry Pi 3 B/B+ 板（或更高版本）。我們建議使用此版本，因?yàn)樗L問 Web 所需的無線以太網(wǎng)連接 （Wi-Fi） 以及 DevNet URL。

容量至少為 8 GB 和高讀/寫數(shù)據(jù)速率的 microSD 存儲(chǔ)卡

DHT22（或 DHT11）溫度和相對(duì)濕度傳感器。DHT11 與 DHT22 引腳對(duì)引腳兼容，但提供的測(cè)量精度較低。

適用于低功率應(yīng)用的 10-k? 電阻器

一些杜邦跨接電纜

面包板

硬件設(shè)置

硬件設(shè)置包括創(chuàng)建 DHT22 傳感器和 Raspberry Pi 板之間的連接，使用上面列出的組件并參考圖 2。如圖所示，DHT22傳感器有四個(gè)引腳（其中一個(gè)不外接），需要連接樹莓派板的電源引腳（3.3V和GND）和一個(gè)用作GPIO引腳一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸引腳（在我們的特定情況下，我們選擇了 GPIO 4）。

圖 2：接線圖

圖 3：連接所需引腳的詳細(xì)信息

為方便讀者，圖 3顯示了 Raspberry Pi 3 GPIO 連接器的布局（它與屬于同一系列的其他電路板引腳對(duì)引腳兼容）。連接所需的引腳在藍(lán)色框中突出顯示。表 1總結(jié)了相同的連接。

表 1：連接的詳細(xì)信息

軟件設(shè)置 軟件設(shè)置

的第一步包括準(zhǔn)備帶有 Raspbian 操作系統(tǒng)映像的 microSD 存儲(chǔ)卡。首先，我們需要下載并安裝與我們PC上安裝的操作系統(tǒng)兼容的Raspberry Pi Imager工具版本。1 圖 4顯示了下載 Windows 版本時(shí)提及的屏幕截圖。同樣的工具也可用于 Ubuntu 和 macOS。

圖 4：Windows 版 Raspbian Pi Imager 下載

然后我們可以啟動(dòng)應(yīng)用程序，選擇 Raspbian 作為操作系統(tǒng)并選擇圖像目標(biāo)（SD 卡）。最后，只需單擊寫入按鈕（圖 5）。

圖 5：SD 卡編程

將 microSD 卡插入專用的 Raspberry Pi 插槽后，我們現(xiàn)在可以進(jìn)行首次啟動(dòng)了。我們將按照樹莓派官網(wǎng)提供的說明啟用 SSH、 2 VNC、3和 Wi-Fi 連接，4 。這樣，該板將能夠連接到互聯(lián)網(wǎng)并通過 SSH（或 VNC 查看器）遠(yuǎn)程訪問，而無需鍵盤、鼠標(biāo)和顯示器。像往常一樣，每次安裝新的操作系統(tǒng)映像后，建議更新軟件包并升級(jí)發(fā)行版，發(fā)出以下命令：

sudo apt 更新

sudo apt 全面升級(jí)

下一步是安裝 Node.js 和 npm（節(jié)點(diǎn)包管理器）。當(dāng)前可用的 Node.js 版本是 LTS 12.6.1，其中包括 npm 6.13.4（圖 6）。

圖 6：Node.js 的 LTS 版本還包括 npm。

安裝所需的命令如下：

curl -sL https： //deb.nodesource.com/set.。. | 須藤重?fù)簟?/p>

sudo apt install nodejs

然后我們可以通過以下命令測(cè)試正確的安裝（圖 7）：

節(jié)點(diǎn)-版本

圖 7：如何檢查 Node.js 和 npm 是否正確安裝

從軟件的角度來看，該應(yīng)用程序基于提供給 IOTA.org 社區(qū)的貢獻(xiàn)，作者對(duì)6進(jìn)行了重大修改，將其適應(yīng) DHT22/11 傳感器（便宜且易于獲得）以代替原始的 Enviro Phat 傳感器板。 讓我們首先克隆樹莓派內(nèi)存卡上原始應(yīng)用程序的 git 存儲(chǔ)庫：

git clone https://github.com/iota-commun…

然后通過 npm 安裝依賴項(xiàng)：

cd raspberrypi-pubsub

npm 安裝

我們現(xiàn)在可以安裝傳感器管理所需的 Adafruit 提供的庫：

cd

git clone https://github.com/adafruit/Ad.。.

cd Adafruit_Python_DHT

須藤 python setup.py 安裝

要完成軟件設(shè)置，只需將本文附帶的文件復(fù)制到 raspberrypi-pubsub 文件夾即可。為此，您可以使用 FileZilla，通過 SFTP 協(xié)議（SSH 文件傳輸協(xié)議）訪問 Raspberry Pi。

運(yùn)行和測(cè)試

要運(yùn)行應(yīng)用程序，請(qǐng)輸入以下命令：

cd raspberrypi-pubsub

節(jié)點(diǎn)索引.js

應(yīng)用程序?qū)?DHT22 傳感器獲取溫度測(cè)量值，準(zhǔn)備 IOTA 事務(wù)，最后檢查它是否已成功傳輸?shù)?DevNet Tangle。所有操作都記錄在控制臺(tái)上，如圖 8所示（獲取的溫度為 23.3°C）。

圖 8：應(yīng)用程序的日志

在 Tangle 上發(fā)送的交易是不可變的：一旦創(chuàng)建，就永遠(yuǎn)無法更改。要檢查我們的應(yīng)用程序創(chuàng)建的事務(wù)是否在 DevNet Tangle 上，只需復(fù)制哈希字段的值（對(duì)應(yīng)于 index.js 源文件中的 dataLocation 字符串）并將其粘貼到 DevNet 資源管理器的搜索欄中。7在這個(gè)頁面，如圖9所示，我們可以看到交易已經(jīng)被正確接收并確認(rèn)，消息payload指示正確的溫度（23.3°C），交易的金額值為0 IOTA。

圖 9：可以使用 DevNet 資源管理器檢查事務(wù)。

結(jié)論

本文提出的項(xiàng)目演示了現(xiàn)成的嵌入式系統(tǒng)如何輕松連接到 IOTA 網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送稍后將由系統(tǒng)確認(rèn)的有效交易。IOTA 確實(shí)是一種加密貨幣，除其他外，它具有與領(lǐng)先的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序快速、安全和高效集成所需的所有功能?！?/p>