Arduino MKR GSM 1400 安全接入 Google Cloud IoT Core — 图文全流程指南

元器件清单

软件与云服务

• Arduino IDE（需安装 SAMD 核心 ≥1.6.20）
• 库管理器安装：MKRGSM、Arduino_JSON、ArduinoECCX08（≥1.3.0）、ArduinoMqttClient（≥0.1.3）、Arduino Cloud Provider Examples（≥1.2.0）
• Google Cloud IoT Core（需开通 API、建立项目/注册表/设备）

核心安全架构

• 设备端：ATECC508A/608A 内部生成 ECC P-256 私钥，**永不离开芯片**
• 认证方式：MQTT + JWT（RS256/ES256），JWT 由硬件签名
• 云端：GCP IoT Core 验证设备上传的公钥（PEM 格式）

分步实施

1. 硬件准备

• 插入 SIM 卡、接天线、接锂电池、USB 连电脑
• IDE 选板 Arduino MKR GSM 1400，选对串口

2. 生成密钥对

1. 打开示例：文件→示例→ArduinoECCX08→Tools→ECCX08JWSPublicKey
2. 上传并打开串口监视器（设置 "Both NL & CR"）
3. 首次运行会提示**永久锁定配置区**（不可逆），确认后进入
4. 选择槽位 0（共 0-4 五个槽位），生成密钥对
5. 复制输出的 PEM 公钥（含 `-----BEGIN PUBLIC KEY-----` 头尾）

3. GCP 控制台注册设备

1. 登录 GCP Console，创建项目（如 mkr-gcp-tutorial）
2. 左侧菜单 → Big Data → IoT Core，启用 API
3. 创建设备注册表：ID MKR_GCP_Tutorial，区域 us-central1
4. 注册表下 + 创建设备：名称 MyMKRGSM1400，公钥格式选 ES256，粘贴刚才复制的 PEM 公钥

4. 配置并烧录连接固件

1. 打开示例：文件→示例→Arduino Cloud Provider Examples→GoogleCloudPlatformIoTCore→GCP_IoT_Core_GSM
2. 修改 arduino_secrets.h：

// GSM
#define SECRET_PINNUMBER ""
#define SECRET_GPRS_APN "your_apn"
#define SECRET_GPRS_LOGIN "login"
#define SECRET_GPRS_PASSWORD "pass"

// GCP
#define SECRET_PROJECT_ID "mkr-gcp-tutorial"
#define SECRET_CLOUD_REGION "us-central1"
#define SECRET_REGISTRY_ID "MKR_GCP_Tutorial"
#define SECRET_DEVICE_ID "MyMKRGSM1400"

3. 上传固件，打开串口监视器观察：联网 → MQTT 连接 → 每 5 秒上报 state 主题

5. 云端双向通信验证

• 设备页 发送命令 → 输入 Hello There! → 设备串口收到并打印
• 配置与状态历史 标签页查看设备上报的 Base64 数据，切换到 Text 模式可读明文（如 hello 464488，数值为 millis()）

注意事项

• ATECC508A/608A 锁定后不可逆，请确认再操作
• JWT 有效期默认 20 分钟，固件会自动刷新
• 蜂窝网络质量影响重连速度，建议加看门狗复位
• 本教程基于 2021 年版库，最新版请参考 官方示例仓库