描述

介紹

自 Windows 10 IoT 推出以來，Raspberry PI 是一個(gè)新平臺，可使用熟悉的開發(fā)環(huán)境（如 Visual Studio 和 C#）實(shí)施各種應(yīng)用程序。但是，Windows IoT 平臺不支持開箱即用的 Web 應(yīng)用程序開發(fā)，需要自定義解決方案（例如，作為后臺應(yīng)用程序運(yùn)行的 Web 服務(wù)器）。

家庭自動化

基于 Raspberry PI 的應(yīng)用程序的典型場景是家庭自動化。除了使用各種傳感器的典型監(jiān)控應(yīng)用外，通風(fēng)裝置、功率計(jì)、光伏逆變器、供暖鍋爐、Z-Wave 控制等不同設(shè)備的集成也成為一個(gè)重要問題。

問題

各種設(shè)備提供廣泛的應(yīng)用程序和用戶界面，范圍從 Web 界面、基于 REST 的 Web API 到工業(yè) Modbus TCP。一些系統(tǒng)提供對需要不同安全支持（兩階段登錄、OAuth、自定義機(jī)密、密碼等）的基于云的服務(wù)的遠(yuǎn)程訪問。

目標(biāo)

家庭控制 Web 應(yīng)用程序應(yīng)為所選數(shù)據(jù)提供 Web 界面，與ThingSpeak等基于云的監(jiān)控服務(wù)集成，以及基于 REST 的整合 Web API 以簡化數(shù)據(jù)訪問。

家庭控制 Web 應(yīng)用程序使用基于 REST 的 Web API 或 Modbus TCP 從各種來源收集數(shù)據(jù)。

• ETA PU 11 顆粒鍋爐
• b-Control EM300 能源管理器
• Helios KWL EC 200 通風(fēng)設(shè)備
• Fronius Symo 逆變器
• Netatmo 氣象站和模塊
• Zipato Zipatile Z-Wave 家庭控制單元
• BMW i Wallbox 充電站

ASP.NET 核心 2.2

借助ASP.NET Core 2.2，跨平臺開發(fā)各種應(yīng)用程序類型（控制臺應(yīng)用程序、Web 應(yīng)用程序等）的承諾成為現(xiàn)實(shí)。如前所述，將ASP.NET Web 應(yīng)用程序部署到運(yùn)行 Windows 10 IoT 的 Raspberry PI 非常簡單 - 只需為win-arm運(yùn)行時(shí)平臺編譯 Web 應(yīng)用程序并將所有內(nèi)容發(fā)布到 Raspberry 上的目錄圓周率。

軟件組件

• Windows 10物聯(lián)網(wǎng)
• ASP.NET核心 2.2
• Serilog日志框架
• 適用于ASP.NET Core的 Syncfusion Essential Studio
• Modbus TCP（NModbus庫）
• 招搖（Swashbuckle.AspNetCore ）

執(zhí)行

對各種設(shè)備的訪問是在面向 .NET Standard 2.2 的自定義庫中實(shí)現(xiàn)的。這允許在不同的應(yīng)用程序（控制臺應(yīng)用程序、Windows 通用應(yīng)用程序、ASP.NET Web 應(yīng)用程序）中使用這些庫。數(shù)據(jù)訪問的所有內(nèi)部細(xì)節(jié)都是隱藏的，僅公開各種數(shù)據(jù)屬性以及讀取和（可選）寫入操作。

• EM300LR
• ETAPU11
• KWLEC200
• SYMO823M
• 伏能士
• Netatmo
• 齊帕托
• 壁箱
• NModbus

為了便于訪問實(shí)際監(jiān)視（或控制）的數(shù)據(jù)，添加了屬性集和獲取例程，以允許對支持嵌套類和簡單數(shù)組和列表的屬性進(jìn)行點(diǎn)表示法。

通訊總線

提供 Modbus TCP 接口的設(shè)備是使用NModbus庫集成的，該庫具有針對其他數(shù)據(jù)類型（例如字符串、浮點(diǎn)數(shù)和雙精度數(shù)）的多個(gè)擴(kuò)展。Modbus TCP協(xié)議只在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)使用，不對外暴露。這也用于其他工具，例如通用命令行 Modbus 應(yīng)用程序或通過 HTTPS 提供基于 REST 的接口的 Modbus TCP 網(wǎng)關(guān)。

網(wǎng)絡(luò)

使用剃須刀頁面和用于個(gè)人用戶身份驗(yàn)證的Sqlite數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)ASP.NET Web 應(yīng)用程序模板已被使用。添加了幾個(gè)頁面以顯示來自各個(gè)組件的選定數(shù)據(jù)。一個(gè)額外的頁面用于嵌入Swagger Web API。Swagger 頁面和選定的其他頁面需要身份驗(yàn)證才能訪問。ASP.NET Core Web 應(yīng)用程序還使用 HTTPS 作為訪問頁面的唯一協(xié)議。Syncfusion UI組件（社區(qū)版）用于顯示儀表和圖表，但可以使用任何其他ASP.NET Core 2.2 兼容組件代替。

信號R

最近的發(fā)展是ASP.NET Core 2.0中SignalR通信框架的可用性。用于在后臺自動更新關(guān)聯(lián)網(wǎng)頁上選定的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)提供者和監(jiān)控服務(wù)

簡單的單例服務(wù)提供對各種設(shè)備實(shí)例的訪問。后臺運(yùn)行的監(jiān)控服務(wù)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的自動更新、訪問設(shè)備（Modbus TCP、Web API 等）和同步本地緩存數(shù)據(jù)實(shí)例。更新周期通常為 60 秒，其中一項(xiàng)監(jiān)控服務(wù)將選定的數(shù)據(jù)發(fā)送到 Zipato 家庭控制單元進(jìn)一步處理和顯示。例如，來自Netatmo室內(nèi)模塊的 CO2 值用于根據(jù) CO2 水平修改 LED 燈的顏色。

REST API和招搖

來自各種設(shè)備的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)也可通過一組基于 REST 的整合 Web API 獲取。Swashbuckle項(xiàng)目提供的 Swagger 集成將Swagger添加到結(jié)合??了 ApiExplorer 和 Swagger-UI 的 WebApi 項(xiàng)目，從而為 REST API 消費(fèi)者提供豐富的發(fā)現(xiàn)、文檔和游樂場體驗(yàn)。

部署

Home Control Web 應(yīng)用程序可以部署在 ASP.NET Core 2.2 框架支持的各種平臺上。它還使用 Windows 10 IoT 在 Raspberry PI 3 或 Raspberry PI 2 B 上運(yùn)行，只需發(fā)布??到 Raspberry PI 上的目錄即可。必要的配置文件

如Internet上所示， ASP.NET Web 應(yīng)用程序可以在重新啟動時(shí)使用一個(gè)簡單的命令文件和schtasks使用Powershell的命令自動啟動。

代碼已更新，以反映最新升級的ASP.NET Core 2.2，以及最新的Swashbuckle、Serilog和NModbus庫。

Windows 10 UWP 應(yīng)用程序和 Xamarin Android 應(yīng)用程序

例如，Windows 10 UWP 應(yīng)用程序使用基于 REST 的 Web 服務(wù)來檢索選定數(shù)據(jù)并相應(yīng)地顯示它們。

Xamarin Android 應(yīng)用程序是使用 .NET Core 庫和 Web 服務(wù)顯示選定數(shù)據(jù)的類似示例。

筆記：

所有源代碼現(xiàn)在都可以在 Github ( dtv42/HomeControl ) 上找到。