Arduino MKR1000 + DHT11 双节点 MQTT 物联网演示：接入 Samsung ARTIK Cloud

项目架构概览

本项目构建了一个 双节点 MQTT 物联网系统，演示「传感器节点 → 云端规则引擎 → 执行器节点」的完整闭环：

• 节点 A（传感器端）：MKR1000 + DHT11 → 采集温湿度 → MQTT over TLS (8883) 发布至 ARTIK Cloud
• 节点 B（执行器端）：MKR1000 + 红/黄 LED → 订阅 ARTIK Cloud Actions 主题 (1883) → 根据云端规则点亮 LED
• 云端：Samsung ARTIK Cloud（已停止服务，架构可迁移至 AWS IoT / Azure IoT / ThingsBoard 等）

硬件清单（每节点）

核心软件栈

• WiFi101 - MKR1000 WiFi 驱动
• MQTT Client (Joel Gaehwiler) - 轻量级 MQTT 客户端
• ArduinoJson (v5/v6) - JSON 序列化/反序列化
• DHT sensor library - 温湿度读取

关键配置参数（需替换为实际值）

// WiFi
const char* _SSID = "YOUR_WIFI_SSID";
const char* _PASSWORD = "YOUR_WIFI_PASS";

// ARTIK Cloud 设备凭证（每个设备唯一）
// 节点 A (Sensor)
char mqttCloudUsername[] = "SENSOR_DEVICE_ID";
char mqttCloudPassword[] = "SENSOR_DEVICE_TOKEN";
char mqttCloudDataOut[]  = "/v1.1/messages/SENSOR_DEVICE_ID";

// 节点 B (Actor)
char mqttCloudUsername[] = "ACTOR_DEVICE_ID";
char mqttCloudPassword[] = "ACTOR_DEVICE_TOKEN";
char mqttCloudActionsIn[] = "/v1.1/actions/ACTOR_DEVICE_ID";

节点 A：传感器固件逻辑

数据采集与发布

void getNextSample(float* T, float* H) {
  delay(2000); // DHT11 最低 1-2s 采样间隔
  *H = dht.readHumidity();
  *T = dht.readTemperature();
}

void sendToArtikCloud(float t, float h) {
  StaticJsonBuffer<200> jsonBuffer;
  JsonObject& root = jsonBuffer.createObject();
  root["temperature"] = t;
  root["humidity"] = h;
  root.printTo(buf, sizeof(buf));
  mqttCloudClient.publish(mqttCloudDataOut, buf);
}

主循环

• WiFi 自动重连
• MQTT keep-alive 与重连
• 每 15 秒采集一次并发布（演示用，实际建议 5-15 分钟）
• 演示代码运行 10 次循环后自动退出（if(++n>10) exit(0)）

节点 B：执行器固件逻辑

动作解析与执行

void parseBuffer(String payload) {
  StaticJsonBuffer<200> jsonBuffer;
  JsonObject& root = jsonBuffer.parseObject(payload);
  int ledRed    = root["actions"][0]["parameters"]["led_red"];
  int ledYellow = root["actions"][0]["parameters"]["led_yellow"];

  // 红灯：带延时关闭防抖
  if (ledRed == 1) { digitalWrite(LED_RED_PIN, HIGH); savedRedTime = millis(); }
  else if (millis() - savedRedTime > RED_DELAY) digitalWrite(LED_RED_PIN, LOW);

  // 黄灯：同理
  if (ledYellow == 1) { digitalWrite(LED_YELLOW_PIN, HIGH); savedYellowTime = millis(); }
  else if (millis() - savedYellowTime > YELLOW_DELAY) digitalWrite(LED_YELLOW_PIN, LOW);
}

ARTIK Cloud 规则引擎配置（4 条规则）

注：阈值仅为演示，实际部署需根据应用场景校准。规则引擎在云端评估，下发 Actions 至 Actor 设备。

迁移指南：ARTIK Cloud 停服后的替代方案

Samsung ARTIK Cloud 已于 2020 年停止服务。以下是零代码/少量代码迁移路径：

方案一：ThingsBoard (开源、自托管)

• 设备配置文件定义遥测键 temperature/humidity
• 规则链节点：Script Filter 判断阈值 → RPC Call 下发 setLed 指令
• MQTT 主题：v1/devices/me/telemetry / v1/devices/me/rpc/request/+

方案二：AWS IoT Core + Rules Engine

• Thing 影子存储期望/报告状态
• SQL 规则：SELECT * FROM 'sensor/data' WHERE temperature > 32 AND humidity > 34
• 动作：Republish 至 actor/cmd，Lambda 处理复杂逻辑

方案三：本地 MQTT Broker (Mosquitto/EMQX) + Node-RED

• 完全离线、低延迟、数据主权
• Node-RED 流程节点可视化编排规则，Dashboard 实时看板

安全性最佳实践

• TLS 1.2 强制：MKR1000 ATECC508A 硬件加速，Sensor 节点用 883 端口，Actor 节点演示用 1883 明文（生产必须改 8883）
• 设备认证：每设备唯一 Device ID + Token，定期轮换
• 最小权限：Sensor 仅发布，Actor 仅订阅，主题隔离
• 固件签名与 OTA：利用 Arduino OTA 或自定义 Bootloader 保证固件完整性

性能与功耗优化

• MKR1000 深度睡眠电流 ~100μA，配合 WiFiLowPower.mode(WIFI_LOW_POWER)
• DHT11 间歇供电（GPIO 控制 MOSFET）
• MQTT Keep Alive 设为 60-300s，减少心跳包
• 批量上报：累积多条样本打包发送（需云端支持）

完整双节点固件代码（artik_dht11_sensor.ino / artik_led_actor.ino）请参考项目附件。迁移至现代 IoT 平台时，仅需修改 MQTT 服务器地址、端口、主题格式与 JSON 负载结构，核心采集/执行逻辑复用度极高。