Java = 8（树莓派端）
Java >= 11（服务器端）
Granite Lite IoT XMPP Server
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Raspberry Pi Zero W硬件板
LED模块
几颗杜邦线
下图是这个教程中使用到的硬件。
这篇教程，会涉及到IoT设备的硬件控制接口，以及IoT终端设备的分发部署。简单介绍相关概念如下。
- 检查设备的合法性
- 检查设备是否在此时被允许进入网络
- 登记设备相关信息到系统中
- 配置设备 - 例如对设备进行网络配置；发放安全token等。
在2 安装和配置Raspberry Pi步骤中，我们只是得到了一个初始化版本的RaspBerry Pi OS操作系统。要想在上面能运行Lithosphere IoT平台的终端程序，还得做以下的配置。
登录到树莓派硬件板。
注：
- 192.168.1.180是树莓派板的网络地址。请改为你配置树莓派板时，指定的静态IP地址。
- pi为树莓派用户。请改为你配置树莓派时，初始化创建的用户名。
注：
- 为何要安装OpenJDK 8版本？
Raspberry Pi OS默认自带的OpenJDK版本是OpenJDK 11。这意味着，如果你执行以下指令。系统会默认安装OpenJDK 11。
创建hello-actuator-protocol工程，pom.xml如下：
代码说明
- 指定parent为com.thefirstlineofcode.basalt:com.thefirstlineofcode.basalt，这样可以直接引用basalt parent pom的依赖管理配置。
- 因为要使用OXM(Object-XMPP Mapping)，所以依赖basalt-oxm库。
- 目前，Lithosphere的开源库，仅被部署在TheFirstLineOfCode的私有的maven服务器上。为了构建时能够正确找到开源依赖库，需要配置com.thefirstlineofcode.releases的repository。
代码说明
- OXM框架会帮我们将Project Object转换成XMPP协议文档。当Flash对象的repeat属性值设置成5时，会生成下面的XMPP协议文档：
- 不需要担心"urn:leps:things:simple-light"字符串太长了，会带来传输效率的低下。在Lithosphere IoT平台下，如果使用BXMPP技术，ProtocolObject(namespace="urn:leps:things:simple-light", localName="flash")这段协议头信息，会被转化成3字节长度的二进制协议信息。
- TurnOn和TurnOff，表达一个不带任何参数的指令，所以它们被设计成不带任何实例属性的空对象。
代码说明
- 继承SimpleThingModelDescriptor，这个基类实现了IThingModelDescriptor接口，提供了一些复用代码，可以让我们编写Model Descriptor时更省事。
- IoT设备的型号名。在这里，我们把这个被遥控闪灯的IoT设备型号叫做HAT，Hello Actuator Thing的缩写。
- 这个IoT设备是一个Actuator（执行器）设备，它接受Action指令，然后执行指令对应的操作。它不是Sensor，不需要上报数据。它也不触发事件，不需要事件通知功能。所以构造器里的参数都是false，null。只有最后一个构造器参数，我们用createSupportedActions()，将这个Actuator设备支持的Action都登记到Model Descriptor中。当然，在这个例子里，IoT设备只支持3个指令，TurnOn，TurnOff，Flash。
因为需要在后续开发客户端和服务器端插件包时，引用协议包，所以我们在hello-actuator-protocol工程里，执行构建安装指令，把协议包安装到本地maven仓库。
创建hello-actuator-server目录，添加pom.xml文件。
代码说明
- parent设置为com.thefirstlineofcode.sand:sand-server，可引用parent POM里的以来配置管理。
- 依赖com.thefirstlineofcode.sand.server:sand-server-things库，因为我们要使用这个库里的接口IThingProvider和IThingRegistrationCustomizer来实现相关功能。
- 依赖hello-actuator-protocol协议包。
代码说明
- 实现IThingProvider接口，在接口方法里，我们将前面开发的HatModelDescripotor登记到服务器中。
- 请注意@Extension标注，它申明了这个类是PF4J的插件扩展。
代码说明
- 继承ThingRegistrationCustomizerAdapter，这个类提供了IThingRegistrationCustomizer接口的默认实现。
- 重载了isUnregisteredThing方法，这个方法检查IoT设备的 Thing ID和Registration Code的合法性。我们看到，实现检查一个硬编码写死的Registration Code。
- isAuthorizationRequired()，返回false。我们在这个例子中，只检查Thing ID和Registration Code的合法性。不做人工的设备注册授权。所以我们关掉Authorization功能。
- @Extension标注申明这个类是PF4J的插件扩展。
在src/main/resources目录下，创建plugin.properties。
代码说明
- plugin.dependencies，依赖sand-server-things插件。
- non-plugin.dependencies，依赖hello-actuator-protocol协议包（非插件格式jar）。
构建hello-actuator-server插件包
启动Granite Lite XMPP Server
创建hello-actuator-thing目录，添加pom.xml文件。
代码说明
- POM继承com.thefirstlineofcode.sand:sand-client，以便复用父POM里的依赖配置管理。
- hello-actuator-thing是一个独立运行的Java程序。我们使用maven-assembly-plugin和maven-jar-plugin来打包和配置可这个可运行程序。
- 依赖com.thefirstlineofcode.sand.client:sand-client-edge库，我们使用Edge库来帮助终端设备进行设备注册和连接服务器。
- 依赖pi4j-core库。我们用Pi4J库来访问控制硬件板的GPIO接口。
注：我们使用1.3版本Pi4J。因为Pi4J v1.4和Pi4J v2.x需要JDK 11。而我们在树莓派Zero W上，只安装了JDK 8。所以，我们使用Pi4J v1.3。
- 依赖hello-actautor-protocol协议包。
注：
这种控制硬件的接口，在概念里，我们把它叫做Thing Controller，智能物件控制器。
hello-actuator-thing的核心类HelloActuatorThing，我们让它实现ISimpleLight接口。
代码说明
- 在configureGpio()方法里，我们使用Pi4J库对GPIO进行配置。我们配置使用ledPin变量来对LED灯的IN接口进行控制。
- 在turnOn方法中，我们调用ledPin.high()，拉高GPIO引针电压，这会让LED灯亮灯。对应的，在turnOff方法中，我们调用ledPin.low()来让LED灯熄灯。
代码说明
- AbstractEdgeThing留下了一些抽象方法给子类来实现。这些抽象方法名字很直白，我们遵从方法名给出对应实现细节即可。
- registerIotPlugins()方法，在这里登记我们要使用的插件。因为这个IoT设备是一个可执行指令的Actuator。所以我们只需要注册ActuatorPlugin插件。
- startIotComponents()方法，Edge Thing连接到服务器后，会调用这个方法来启动设备。在这里，我们需要把Actuator组件启动起来，Actuator组件来自ActuatorPlugin。
我们在startActuator()方法里，创建IActuator实例，并注册Executors，最后调用Actuator的start()方法。
- 在registerExecutors()方法里，我们给TurnOn，TurnOff，Flash指令，注册它们对应的执行器。
有两种注册执行器的API。第一种API，我们直接将Action指令类，和Executor指令类，登记到Actuator。
注：
这里registerExecutor()方法的最后一个参数，是Thing Controller。
依据设计原则中的责任原则，Thing Controller负责直接控制IoT设备的硬件接口。在这里，Thing Controller是ISimpleLigh。
HelloActuatorThing实现了这个接口（ISimpleLight），提供控制硬件的turnOn()，TurnOff()，flash()方法。
我们把HelloActuatorThing当做第三个参数传给Actuator，Thing Controller会被注入给Executor使用。
- 第二种API，我们注册一个Executor Factory，由这个Factory来提供相关信息以及创建Executor，这样可以更灵活的处理Executor的创建。我们使用这种API来创建FlashExecutor。
- 我们来处理一下设备注册的对应逻辑。还记得吗，我们在服务器端的Registration Customizer里，在检查Registration Code合法性时，使用的是一个硬编码的Registration Code。
所以，在IoT设备端，我们需要使用这个硬编码的Registration Code去注册。
我们重载loadRegistrationCode()方法，用写死的"abcdefghijkl"作为Registration Code去进行注册。
我们编写一个主程序来启动hello-actuator-thing。
代码说明
- 很简单直白的代码，重要的是调用HelloActuatorThing的start()方法，将Edge Thing启动起来。
用maven构建hello-actuator-thing
注：
请将pi用户名，和树莓派网络ip 192.168.1.180，改为你自己环境的配置值。
登录到树莓派上
说明
- 启动thing程序之前，记得要先启动Granite XMPP Server。
- 第一次运行thing程序时，需要使用--host参数指定服务器地址。AbstractEdgeThing会记住程序启动参数，后续再启动thing程序，不需要再指定host。
- 程序启动后，会连接到服务器进行设备注册，注册成功后，登录到服务器
一切就绪后，可以看到Thing thing has started的提示。
可以使用exit命令来退出hello-actuator-thing程序。
代码说明
- 用chatClient创建IRemoting实例，然后调用IRemoting的execute()方法。方法3个参数，第一个参数是远程设备的地址；第二个参数是要执行的action对象（Protocol Object）；第三个参数，是RemotingCallback，我们用这个回调接口来处理远程指令执行结果。
- 在RemotingCallback里，如果远程指令正常执行，会回调executed()方法；远程指令执行出错，会回调occurred()方法；远程指令执行超时（执行端未返回响应，不能确认指令是否执行成功），会调用timeout()方法。我们在这些回调方法里，做对应的处理。
通过这篇教程，我们可以了解到以下的内容：
- 我们可以通过IoT硬件板上的GPIO接口，来控制IoT设备的外接硬件模块。
- 开源的Pi4J库，可以帮助我们使用Java语言来访问树莓派上的GPIO接口。
- 在IoT的世界里，有不同的通讯协议可以选择。在互联网端，XMPP协议是一个很好的选择。
- 如果使用Lithosphere，基于OXM(Object/XMPP Mapping)技术，我们不需要去处理XML，也不需要了解XMPP协议的细节。我们简单的创建Protocol Object来表达通讯指令。
- Lithosphere基于插件架构，我们可以通过创建服务器端插件，将我们要管理的IoT设备注册到系统中。我们还可以定制设备注册过程，以应对真实项目的需求。
- 在IoT设备端，我们开发Thing程序。使用Sand的sand-client-edge库，可以简化设备注册，服务器连接过程。我们只要注册需要使用的插件，编写Thing端处理逻辑。
- 对于Actuator（执行器）类型的IoT设备，我们使用actuator插件来简化开发。我们登记设备可执行的指令，并且注册指令所对应的Executor（执行器）。
- 我们在手机App端，使用remoting插件来远程执行指令，遥控IoT设备。
- 这篇教程里的内容，全部基于Java平台，只有Java，不涉及其它编程语言。
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