Introduzione ai dispositivi gemelli (.NET/Node)

I dispositivi gemelli sono documenti JSON nei quali vengono archiviate informazioni sullo stato dei dispositivi (metadati, configurazioni e condizioni). L'hub IoT rende permanente un dispositivo gemello per ogni dispositivo che si connette.

Usare i dispositivi gemelli per:

  • Archiviare i metadati dei dispositivi dal back-end della soluzione.
  • Segnalare informazioni sullo stato corrente, come funzionalità disponibili e condizioni (ad esempio, il metodo di connettività usato) dall'app per dispositivi.
  • Sincronizzare lo stato dei flussi di lavoro a esecuzione prolungata (come gli aggiornamenti del firmware e della configurazione) tra un'app per dispositivi e un'app di back-end.
  • Eseguire query sui metadati, la configurazione o lo stato dei dispositivi.
Nota

I dispositivi gemelli sono progettati per la sincronizzazione e per l'esecuzione di query sulle configurazioni e le condizioni dei dispositivi. Altre informazioni su quando usare i dispositivi gemelli sono reperibili in Informazioni sui dispositivi gemelli.

I dispositivi gemelli vengono archiviati in un hub IoT e contengono gli elementi seguenti.

  • Tag: metadati dei dispositivi accessibili solo dal back-end della soluzione
  • Proprietà desiderate: oggetti JSON modificabili dal back-end della soluzione e osservabili dall'app per dispositivi
  • Proprietà segnalate: oggetti JSON modificabili dall'app per dispositivi e leggibili dal back-end della soluzione I tag e le proprietà non possono contenere matrici, ma gli oggetti possono essere annidati.

Il back-end della soluzione può anche eseguire query sui dispositivi gemelli in base a tutti i dati sopra indicati. Vedere Informazioni sui dispositivi gemelli per altre informazioni sui dispositivi gemelli e Linguaggio di query per hub IoT per informazioni sull'esecuzione di query.

Nota

Al momento i dispositivi gemelli sono accessibili solo dai dispositivi che si connettono all'hub IoT tramite il protocollo MQTT. Per istruzioni su come convertire l'app per dispositivo esistente in modo che usi MQTT, vedere l'articolo Supporto di MQTT.

Questa esercitazione illustra come:

  • Creare un'app back-end che aggiunge tag a un dispositivo gemello e un'app per dispositivo simulato che segnala il proprio canale di connettività come proprietà segnalata nel dispositivo gemello.
  • Eseguire query sui dispositivi dall'app back-end con filtri sui tag e sulle proprietà creati in precedenza.

Con questa esercitazione vengono create un'app console Node.js e un'app console .NET:

  • AddTagsAndQuery.sln, un'app back-end .NET, che aggiunge tag ed effettua una query dei dispositivi gemelli.
  • TwinSimulatedDevice.js, un'app Node.js che simula un dispositivo che si connette all'hub IoT con l'identità del dispositivo creata prima e segnala la condizione della connettività.
Nota

L'articolo Azure IoT SDK contiene informazioni sui componenti Azure IoT SDK che consentono di compilare le app back-end e per dispositivi.

Per completare l'esercitazione, sono necessari gli elementi seguenti:

  • Visual Studio 2015 o Visual Studio 2017.
  • Node.js 0.10.x o versione successiva.
  • Un account Azure attivo. Se non si ha un account, è possibile creare un account gratuito in pochi minuti.

Creare un hub IoT

Creare un hub IoT per connettere l'app per dispositivo simulato. La procedura seguente illustra come completare questa attività usando il portale di Azure.

  1. Accedere al portale di Azure.
  2. Nell'indice fare clic su Nuovo > Internet delle cose > Hub IoT.

    Indice del portale di Azure

  3. Nel pannello Hub IoT scegliere la configurazione per l'hub IoT.

    Pannello Hub IoT

    1. Nella casella Nome immettere un nome per l'hub IoT. Se il Nome è valido e disponibile, appare un segno di spunta verde nella casella Nome.

      Importante

      L'hub IoT sarà individuabile pubblicamente come endpoint DNS, quindi evitare di indicare informazioni riservate nell'assegnazione del nome.

    2. Selezionare un piano tariffario e un livello di scalabilità. Per questa esercitazione non è necessario un livello specifico. Per questa esercitazione, usare il livello F1 gratuito.

    3. In Gruppo di risorse creare un gruppo di risorse o selezionarne uno esistente. Per altre informazioni, vedere Using resource groups to manage your Azure resources (Uso di Gruppi di risorse per gestire le risorse di Azure).
    4. In Percorsoselezionare il percorso per ospitare l'hub IoT. Per questa esercitazione, scegliere la località più vicina.
  4. Dopo aver scelto le opzioni di configurazione dell'hub IoT, fare clic su Crea. La creazione dell'hub IoT da parte di Azure può richiedere alcuni minuti. Per verificare lo stato, è possibile monitorare l'avanzamento nella Schermata iniziale o nel pannello Notifiche.

    Stato del nuovo hub IoT

  5. Dopo avere creato l'hub IoT, fare clic sul nuovo riquadro per l'hub IoT nel portale di Azure per aprire il pannello del nuovo hub IoT. Annotare il Nome host, quindi fare clic su Criteri di accesso condiviso.

    Pannello del nuovo hub IoT

  6. Nel pannello Criteri di accesso condivisi fare clic sul criterio iothubowner, quindi copiare e annotare la stringa di connessione dell'hub IoT nel pannello iothubowner. Per altre informazioni, vedere Controllo di accesso nella "Guida per gli sviluppatori dell'hub IoT".

    Pannello Criteri di accesso condivisi

Creare un'identità del dispositivo

In questa sezione si usa uno strumento di Node.js denominato iothub-explorer per creare un'identità del dispositivo per questa esercitazione. Gli ID dispositivo fanno distinzione tra maiuscole e minuscole.

  1. Eseguire il codice seguente nell'ambiente della riga di comando:

    npm install -g iothub-explorer@latest

  2. Eseguire quindi il comando indicato di seguito per accedere all'hub. Sostituire {iot hub connection string} con la stringa di connessione all'hub IoT copiata prima:

    iothub-explorer login "{iot hub connection string}"

  3. Creare infine una nuova identità del dispositivo denominata myDeviceId con il comando:

    iothub-explorer create myDeviceId --connection-string

    Importante

    L'ID dispositivo può essere visibile nei log raccolti per il supporto tecnico e la risoluzione dei problemi, quindi evitare di indicare informazioni riservate nell'assegnazione del nome.

Annotare la stringa di connessione del dispositivo visualizzata nei risultati. Questa stringa di connessione del dispositivo viene usata dall'app del dispositivo per la connessione all'hub IoT come dispositivo.

Per creare identità del dispositivo a livello di codice, vedere Introduzione all'hub IoT.

Creare l'app di servizio

In questa sezione si crea un'app console .NET (usando C#) e si aggiungono i metadati della posizione al dispositivo gemello associato a myDeviceId. Viene quindi eseguita una query nei dispositivi gemelli archiviati nell'hub IoT selezionando i dispositivi situati negli Stati Uniti e quindi quelli che segnalano una rete cellulare.

  1. In Visual Studio aggiungere un progetto desktop di Windows classico in Visual C# usando il modello di progetto Applicazione console . Assegnare al progetto il nome AddTagsAndQuery.

    Nuovo progetto desktop di Windows classico in Visual C#

  2. In Esplora soluzioni fare clic con il pulsante destro del mouse sul progetto AddTagsAndQuery e quindi fare clic su Gestisci pacchetti NuGet.
  3. Nella finestra Gestisci pacchetti NuGet selezionare Sfoglia e cercare microsoft.azure.devices. Selezionare Installa per installare il pacchetto Microsoft.Azure.Devices e accettare le condizioni per l'utilizzo. Questa procedura scarica, installa e aggiunge un riferimento al pacchetto NuGet Azure IoT - SDK per dispositivi e alle relative dipendenze.

    Finestra Gestione pacchetti NuGet

  4. Aggiungere le istruzione using seguenti all'inizio del file Program.cs :

     using Microsoft.Azure.Devices;
    
  5. Aggiungere i campi seguenti alla classe Program . Sostituire il valore del segnaposto con la stringa di connessione dell'hub IoT creato nella sezione precedente.

     static RegistryManager registryManager;
     static string connectionString = "{iot hub connection string}";
    
  6. Aggiungere il metodo seguente alla classe Program :

     public static async Task AddTagsAndQuery()
     {
         var twin = await registryManager.GetTwinAsync("myDeviceId");
         var patch =
             @"{
                 tags: {
                     location: {
                         region: 'US',
                         plant: 'Redmond43'
                     }
                 }
             }";
         await registryManager.UpdateTwinAsync(twin.DeviceId, patch, twin.ETag);
    
         var query = registryManager.CreateQuery("SELECT * FROM devices WHERE tags.location.plant = 'Redmond43'", 100);
         var twinsInRedmond43 = await query.GetNextAsTwinAsync();
         Console.WriteLine("Devices in Redmond43: {0}", string.Join(", ", twinsInRedmond43.Select(t => t.DeviceId)));
    
         query = registryManager.CreateQuery("SELECT * FROM devices WHERE tags.location.plant = 'Redmond43' AND properties.reported.connectivity.type = 'cellular'", 100);
         var twinsInRedmond43UsingCellular = await query.GetNextAsTwinAsync();
         Console.WriteLine("Devices in Redmond43 using cellular network: {0}", string.Join(", ", twinsInRedmond43UsingCellular.Select(t => t.DeviceId)));
     }
    

    L'oggetto RegistryManager espone tutti i metodi necessari per interagire con i dispositivi gemelli dal servizio. Il codice precedente inizializza prima di tutto l'oggetto registryManager, quindi recupera il dispositivo gemello per myDeviceId e infine ne aggiorna i tag con le informazioni sulla posizione desiderate.

    Dopo l'aggiornamento, il codice precedente esegue due query: la prima seleziona solo i dispositivi gemelli tra quelli situati nello stabilimento Redmond43 e la seconda affina la query per selezionare solo i dispositivi che sono connessi anche tramite la rete cellulare.

    Si noti che il codice precedente, quando crea l'oggetto query, specifica un numero massimo di documenti restituiti. L'oggetto query contiene una proprietà booleana HasMoreResults che è possibile usare per richiamare i metodi GetNextAsTwinAsync più volte per recuperare tutti i risultati. Per i risultati che non sono dispositivi gemelli, ad esempio i risultati delle query di aggregazione, è disponibile un metodo chiamato GetNextAsJson.

  7. Aggiungere infine le righe seguenti al metodo Main :

     registryManager = RegistryManager.CreateFromConnectionString(connectionString);
     AddTagsAndQuery().Wait();
     Console.WriteLine("Press Enter to exit.");
     Console.ReadLine();
    
  8. In Esplora soluzioni aprire Imposta progetti di avvio e assicurarsi che Azione per il progetto AddTagsAndQuery sia impostata su Avvio. Compilare la soluzione.

  9. Eseguire l'applicazione facendo clic con il pulsante destro del mouse sul progetto AddTagsAndQuery e selezionando Debug, seguito da Avvia nuova istanza. Nei risultati si noterà un dispositivo per la query che cerca tutti i dispositivi situati in Redmond43 e nessuno per la query che limita i risultati ai dispositivi che usano una rete cellulare.

    Risultati della query nella finestra

Nella sezione successiva si crea un'app per dispositivo che segnala le informazioni sulla connettività e modifica il risultato della query nella sezione precedente.

Creare l'app per dispositivo

In questa sezione si crea un'app console Node.js che si connette all'hub come myDeviceId e quindi aggiorna le proprietà segnalate per poter contenere le informazioni relative alla connessione usando una rete cellulare.

  1. Creare una nuova cartella vuota denominata reportconnectivity. Nella cartella reportconnectivity creare un nuovo file package.json immettendo il comando seguente al prompt dei comandi. Accettare tutte le impostazioni predefinite.

    npm init
    
  2. Eseguire questo comando al prompt dei comandi nella cartella reportconnectivity per installare i pacchetti azure-iot-device e azure-iot-device-mqtt:

    npm install azure-iot-device azure-iot-device-mqtt --save
    
  3. Usando un editor di testo, creare un nuovo file ReportConnectivity.js nella cartella reportconnectivity.
  4. Aggiungere il codice seguente al file ReportConnectivity.js e sostituire il segnaposto per la stringa di connessione al dispositivo con quello copiato quando è stata creata l'identità del dispositivo myDeviceId:

     'use strict';
     var Client = require('azure-iot-device').Client;
     var Protocol = require('azure-iot-device-mqtt').Mqtt;
    
     var connectionString = '{device connection string}';
     var client = Client.fromConnectionString(connectionString, Protocol);
    
     client.open(function(err) {
     if (err) {
         console.error('could not open IotHub client');
     }  else {
         console.log('client opened');
    
         client.getTwin(function(err, twin) {
         if (err) {
             console.error('could not get twin');
         } else {
             var patch = {
                 connectivity: {
                     type: 'cellular'
                 }
             };
    
             twin.properties.reported.update(patch, function(err) {
                 if (err) {
                     console.error('could not update twin');
                 } else {
                     console.log('twin state reported');
                     process.exit();
                 }
             });
         }
         });
     }
     });
    

    L'oggetto Client espone tutti i metodi necessari per interagire con i dispositivi gemelli dal dispositivo. Il codice precedente, dopo avere inizializzato l'oggetto Client, recupera il dispositivo gemello per myDeviceId e aggiorna le proprietà segnalate con le informazioni sulla connettività.

  5. Eseguire l'app per dispositivo

     node ReportConnectivity.js
    

    Dovrebbe essere visualizzato il messaggio twin state reported.

  6. Ora che il dispositivo ha segnalato le informazioni sulla connettività, verrà visualizzato in entrambe le query. Eseguire l'app .NET AddTagsAndQuery per eseguire nuovamente la query. Questa volta myDeviceId verrà visualizzato nei risultati di entrambe le query.

Passaggi successivi

In questa esercitazione è stato configurato un nuovo hub IoT nel Portale di Azure ed è stata quindi creata un'identità del dispositivo nel registro di identità dell'hub IoT. Sono stati aggiunti i metadati del dispositivo come tag da un'app back-end ed è stata scritta un'app per dispositivo simulato per segnalare le informazioni sulla connettività del dispositivo nel dispositivo gemello. Si è anche appreso come effettuare una query di queste informazioni usando il linguaggio di query simile a SQL dell'hub IoT.

Per altre informazioni, vedere le risorse seguenti: