Arduino MKR1000: OTA-прошивка, голосовое управление и UWP-приложение через Azure IoT Hub

Компоненты и материалы

Компонент	Количество	Примечание
Arduino MKR1000	1	Основа для всех OTA-проектов
Датчик DHT11 (температура/влажность)	1	Для примера «термостат»
Реле (любое)	1	Управление нагрузкой (обогрев)
Беспаечная макетная плата	1	Сборка прототипа

Инструменты и сервисы

• Arduino IDE (≥ 1.6.7)
• Microsoft Azure IoT Hub — облачный брокер
• Visual Studio 2015+ — UWP-приложение (C#)
• Microsoft Project Oxford (Speech API) — распознавание речи

Суть проекта

Проект состоит из двух частей:

Часть 1: Переиспользуемые компоненты для OTA и голосового управления

• Библиотека рантайма (C++) — механика приёма и записи прошивки во Flash.
• Пакет плат (boards package) — настройки линкера для размещения OTA-кода.
• Плагин для Arduino IDE (Java) — отправка бинарника на плату, в Azure IoT Hub или на диспетчер.
• IoT Dispatcher (PHP + MySQL) — сервер хранения и раздачи прошивок (деплой на Azure Web App).
• UWP-клиент (C#) — UI для управления устройством через Azure IoT Hub, с голосовым вводом через Speech API.

Принцип OTA

Три режима загрузки:

1. По LAN (UDP) — прямо из Arduino IDE в плату.
2. Через IoT Dispatcher (HTTPS) — бинарник лежит на сервере, плата качает сама.
3. Через Azure IoT Hub — облако шлёт команду на загрузку, плата тянет прошивку с диспетчера.

Принцип UWP-приложения

Приложение на Windows 10 общается с MKR1000 через Azure IoT Hub (C2D / D2C сообщения). Голосовые команды распознаются локально (Project Oxford) и отправляются как команды управления.

Часть 2: Пример использования — комнатный термостат

Реальный проект, управляющий отоплением офиса.

• Температура < уставки → реле ВКЛ (обогрев).
• Температура > уставки → реле ВЫКЛ.
• UWP-приложение: текущая температура, уставка (ползунок/голос), статус реле.

Настройка окружения разработки

1. Arduino IDE → Boards Manager → Arduino SAMD Boards.
2. Библиотеки в Documents/Arduino/libraries: WiFi101, AzureIoT, RTCZero.
3. Наши компоненты:
   • Библиотека OTA → libraries/Arduino-FlowerOTA
   • Пакет плат → hardware/flower-platform/
   • Плагин IDE → tools/flower-platform-arduino-ide-plugin/
4. Для OTA через интернет: разверните IoT Dispatcher на PHP/MySQL (инструкция для Azure Web App есть в репозитории).

Тестирование OTA

1. OTA по LAN

Файл → Примеры → Arduino-FlowerOTA → WiFiOTA. Правьте строки // CHANGE ME (IP, WiFi, SSL, подпись сервера). Меню Flower Platform → Upload OTA....

WiFiClient client;
ota.begin(&udp, &client, "1hvtdliHzKLjMykvfW1MfPwsFthUU/YfjN8fOZJ3Qhc="); // подпись сервера

2. OTA через IoT Dispatcher (HTTPS)

WiFiSSLClient client;
ota.begin(&udp, &client, "my-iot-dispatcher-upload-key"); // ключ из конфига PHP

3. OTA через Azure IoT Hub

Пример: WiFiOTA-AzureIoTHub. Настройте connection string устройства.

4. Пример «Термостат»

Скетч в репозитории ThermostatIoT.

UWP-клиент (голосовое управление)

Проект: thermostat-uwp-ui (Visual Studio 2015, Windows 10).

Правьте параметры Azure в двух файлах:

// SendCloudToDevice.cs
private const string HOST = "ваш-хуб.azure-devices.net";
private const string DEVICE_ID = "device01";
private const string DEVICE_KEY = "ключ-устройства";
static string sharedAccessKeyName = "iothubowner";
static string sharedAccessKey = "ключ-политики";

// ReadDeviceToCloud.cs
private static string ConnectionString = "Endpoint=sb://...";
private static string eventHubEntity = "ваш-eventhub";

Это база для любого клиентского приложения — просто меняйте UI под свой проект.

Перспективы

Платформы вроде MKR1000 (SSL, производительность) открывают путь к серьезным IoT-проектам. Команда развивает Flower Platform IoT — онлайн-сервис с графическим программированием, OOP-компонентами и OTA-деплоем. Цель — обучать детей созданию IoT-устройств.

Репозитории (GitHub)

• Runtime library (C++)
• Boards package (linker script)
• Arduino IDE Plugin (Java)
• IoT Dispatcher (PHP + MySQL)
• Thermostat sample (C++)
• UWP Client (C#, HTML, JS)

Схема подключения термостата

Fritzing-диаграмма не предоставляется — используется бета-версия MKR1000, распиновка может измениться.