安全连接 Arduino MKR NB 1500 到 Azure IoT Hub 完整指南

所需组件与材料

所需软件与在线服务

• Arduino IDE - 最新版本
• Microsoft Azure 账户 - 创建 IoT Hub 服务

项目概述

本教程详细介绍如何使用 X.509 证书通过 MQTT 协议将 Arduino MKR NB 1500 安全连接到 Azure IoT Hub。MKR NB 1500 内置 Microchip ATECC508A 或 ATECC608A 加密元件，可在硬件层面安全生成和存储 256 位 ECC 私钥，私钥永不离开设备，确保最高级别的安全性。

软硬件环境准备

1. 安装 Arduino IDE 与板卡包

下载安装最新版 Arduino IDE。打开 工具 → 开发板: "..." → 开发板管理器...，搜索 "Arduino SAMD" 并安装最新版本（撰写时为 1.6.20）。

2. 安装必要库

通过 草图 → 包含库 → 管理库... 安装以下库：

• MKRNB
• ArduinoBearSSL
• ArduinoECCX08
• ArduinoMqttClient
• Arduino Cloud Provider Examples

3. 硬件连接

1. 将 Micro SIM 卡插入板底卡槽
2. 将 3.7V 锂电池连接到 JST 接口
3. 用 Micro-USB 线连接板卡到电脑
4. 在 IDE 中选择正确的串口和 "Arduino MKR NB 1500" 开发板

配置并添加设备到 Azure IoT Hub

1. 生成自签名 X.509 证书

打开示例：文件 → 示例 → ArduinoECCX08 → Tools → ECCX08SelfSignedCert，上传到开发板并打开串口监视器（设置换行为 "Both NL & CR"）。

首次运行会提示永久配置并锁定加密元件（不可逆操作），配置后可使用 5 个私钥槽位（0-4），私钥可随时重新生成。按提示输入证书生效年月日时及有效期（年）。使用槽位 0 存储签名私钥，槽位 8 存储证书签名及有效期。

复制生成的 SHA1 指纹（如 99d6d96fa55bdf08b4040a142a8d0d934bc9d12b），后续在 Azure 中需用到。

2. 创建 Azure IoT Hub 与设备

1. 登录 Azure 门户，创建或登录账户
2. 点击 "创建资源" → "物联网" → "IoT 中心"
3. 填写订阅、资源组、区域、IoT 中心名称，点击 "查看 + 创建" → "创建"
4. 等待部署完成，点击 "转到资源"
5. 左侧 "探索" 下选择 "IoT 设备"，点击 "添加"
6. 输入设备 ID（如 MyMKRNB1500），选择 "X.509 自签名" 选项卡
7. 将 SHA1 指纹分别粘贴到 "主指纹" 和 "辅助指纹"，点击 "保存"

连接开发板到 Azure IoT Hub

1. 打开示例：文件 → 示例 → Arduino Cloud Provider Examples → AzureIoTHub → Azure_IoT_Hub_NB
2. 在 arduino_secrets.h 标签页填入 SIM 卡 PIN 码（如无留空）
3. 修改 SECRET_BROKER 为你的 IoT Hub 主机名：<中心名称>.azure-devices.net
4. 修改 SECRET_DEVICE_ID 为 Azure 中创建的设备 ID
5. 上传代码，打开串口监视器观察连接过程

在 Azure IoT Hub 与设备交互

发送消息到设备

1. 在 Azure 门户的 IoT 设备列表中点击你的设备
2. 点击工具栏 "发送消息到设备"
3. 输入消息内容（如 "Hello there :)"），点击发送
4. Arduino IDE 串口监视器将显示接收到的消息

查看设备发送的遥测数据

1. 登录 Azure Cloud Shell（首选 Bash）
2. 安装 IoT 扩展：az extension add --name azure-cli-iot-ext
3. 运行监控命令：az iot hub monitor-events --hub-name <你的中心名称>
4. 终端将实时显示设备上报的消息（默认每 5 秒一条）

总结

本教程演示了利用 MKR NB 1500 板载加密芯片生成自签名 X.509 证书，通过 MQTT over TLS 安全接入 Azure IoT Hub 的完整流程。私钥始终安全存储在硬件加密元件中，永不暴露。成功连接后，可实现云端下发指令与设备上报遥测的双向通信，为进一步集成 Azure Functions、Stream Analytics、Time Series Insights 等服务奠定基础。

源代码仓库

GitHub - ArduinoCloudProviderExamples