使用Python从阿里云物联网平台获取STM32温度数据

在物联网（IoT）应用中，设备数据的采集与监控至关重要。本文将详细介绍如何使用Python从阿里云物联网平台获取STM32设备的温度数据。我们将从已有的Java代码出发，逐步将其转换为Python，并处理在过程中遇到的问题，最终实现一个稳定且高效的Python脚本。
在这里插入图片描述

前言

在物联网应用中，设备数据的实时监控是不可或缺的一部分。阿里云物联网平台提供了丰富的API接口，方便开发者获取和管理设备数据。本文将通过将Java程序转写为Python，实现从阿里云物联网平台获取STM32设备的温度数据，并确保代码的稳定性和可维护性。

环境准备

在开始编码之前，需要确保以下环境和依赖已准备好：

  1. Python 3.x：确保已安装Python 3.x版本。可以通过以下命令检查版本：

    python --version

  2. 安装阿里云Python SDK：

    使用pip安装阿里云的Python SDK：

    pip install aliyun-python-sdk-core

  3. 获取阿里云认证信息：

    您需要拥有阿里云的Access Key ID和Access Key Secret，用于认证API请求。

  4. 设备信息：

    • ProductKey
    • DeviceName
    • IotInstanceId

    请确保这些信息已正确配置，并且设备已成功连接到阿里云物联网平台。

原始Java代码解析

本文最初的Java程序用于从阿里云物联网平台获取设备属性状态。主要步骤包括：

  1. 初始化阿里云客户端：使用DefaultAcsClient，通过accessKeyId和secret进行认证。
  2. 发送设备属性查询请求：使用QueryDevicePropertyStatusRequest构造请求，并发送给阿里云。
  3. 处理响应：解析JSON响应，提取传感器数据并打印。

以下是关键的Java代码片段：

// 初始化客户端
IClientProfile profile = DefaultProfile.getProfile(regionId, accessKeyId, secret);
client = new DefaultAcsClient(profile);

// 构造查询设备属性请求
QueryDevicePropertyStatusRequest request = new QueryDevicePropertyStatusRequest();
request.setRegionId(regionId);
request.setIotInstanceId(iotid);
request.setDeviceName(deviceName);
request.setProductKey(deviceProductkey);

// 发送请求并获取响应
QueryDevicePropertyStatusResponse response = client.getAcsResponse(request);

// 解析JSON响应并提取数据
String string = JSON.toJSONString(response);
JsonObject jsonObject = (JsonObject) parser.parse(string);
JsonObject data = (JsonObject) jsonObject.get("data");
JsonArray list = (JsonArray) data.get("list");
System.out.println("传感器数据：" + list.get(0).getAsJsonObject().get("value"));

Python代码转换与优化

将上述Java代码转换为Python之后，初步实现了设备数据的获取。然而，在实际运行中遇到了IndexError，这是因为响应中的数据列表为空。本文将逐步优化代码，确保其稳定性和准确性。

初始Python代码

初步的Python代码如下：

import time
import json
from aliyunsdkcore.client import AcsClient
from aliyunsdkcore.request import CommonRequest
from aliyunsdkcore.acs_exception.exceptions import ClientException

# ====================== 配置信息 ======================
ACCESS_KEY_ID = "YOUR_ACCESS_KEY_ID"  # 请替换为您的Access Key ID
SECRET = "YOUR_ACCESS_KEY_SECRET"     # 请替换为您的Access Key Secret
REGION_ID = "cn-shanghai"

DEVICE_PRODUCTKEY = "hfuyHEEc31U"
DEVICE_NAME = "STM32_tem_hum_1215"

IOT_INSTANCE_ID = "iot-06z00f0h5dpyp1f"
# =======================================================

def get_device_property(client):
    """
    查询设备属性状态并打印第一个传感器的数据值
    """
    # 创建请求对象
    request = CommonRequest()
    request.set_accept_format('json')
    request.set_domain('iot.cn-shanghai.aliyuncs.com')  # 根据您的地域可能需要调整
    request.set_method('POST')
    request.set_version('2018-01-20')
    request.set_action_name('QueryDevicePropertyStatus')

    # 设置请求参数
    request.add_query_param('IotInstanceId', IOT_INSTANCE_ID)
    request.add_query_param('DeviceName', DEVICE_NAME)
    request.add_query_param('ProductKey', DEVICE_PRODUCTKEY)

    try:
        # 发送请求并获取响应
        response = client.do_action_with_exception(request)
        # 响应内容是字节，需要解码成字符串
        response_str = response.decode('utf-8')
        # 解析JSON响应
        response_json = json.loads(response_str)

        # 打印整个响应（用于调试，实际使用时可以移除）
        print("完整响应:", json.dumps(response_json, indent=4, ensure_ascii=False))

        # 提取传感器数据
        data = response_json.get('data', {})
        properties = data.get('list', [])

        if properties:
            # 假设您要获取列表中的第一个属性值
            first_property = properties[0]
            value = first_property.get('Value')
            print(f"传感器数据：{value}")
        else:
            print("未获取到传感器数据。")
            print(f"Data 内容: {data}")

    except ClientException as e:
        print(f"请求失败：{e}")

def main():
    # 初始化AcsClient
    client = AcsClient(ACCESS_KEY_ID, SECRET, REGION_ID)

    # 无限循环，每秒查询一次
    while True:
        get_device_property(client)
        time.sleep(1)  # 暂停1秒

if __name__ == "__main__":
    main()

处理空列表错误

运行上述代码时，可能会遇到以下错误：

Traceback (most recent call last):
  File "c:\aliyuniot\main.py", line 71, in <module>
    main()
  File "c:\aliyuniot\main.py", line 67, in main
    get_device_property(client)
  File "c:\aliyuniot\main.py", line 52, in get_device_property
    first_property = properties[0]
IndexError: list index out of range

这个错误表明在尝试访问properties[0]时，列表为空，导致IndexError。分析可能的原因：

  1. JSON键名大小写不匹配：确保JSON响应中的键名与代码中一致。
  2. API响应中确实没有数据：可能是请求参数配置错误，或设备未上报数据。
  3. 认证或请求参数错误：验证AccessKeyId、Secret、IotInstanceId、DeviceName、ProductKey是否正确。

为解决上述问题，我们对代码进行了如下修改：

  • 将JSON键名改为小写，确保与响应一致。
  • 添加调试信息，打印完整的API响应。
  • 添加对空列表的检查。

修改后的代码如下：

import time
import json
from aliyunsdkcore.client import AcsClient
from aliyunsdkcore.request import CommonRequest
from aliyunsdkcore.acs_exception.exceptions import ClientException

# ====================== 配置信息 ======================
ACCESS_KEY_ID = "YOUR_ACCESS_KEY_ID"  # 请替换为您的Access Key ID
SECRET = "YOUR_ACCESS_KEY_SECRET"     # 请替换为您的Access Key Secret
REGION_ID = "cn-shanghai"

DEVICE_PRODUCTKEY = "hfuyHEEc31U"
DEVICE_NAME = "STM32_tem_hum_1215"

IOT_INSTANCE_ID = "iot-06z00f0h5dpyp1f"
# =======================================================

def get_device_property(client):
    """
    查询设备属性状态并打印第一个传感器的数据值
    """
    # 创建请求对象
    request = CommonRequest()
    request.set_accept_format('json')
    request.set_domain('iot.cn-shanghai.aliyuncs.com')  # 根据您的地域可能需要调整
    request.set_method('POST')
    request.set_version('2018-01-20')
    request.set_action_name('QueryDevicePropertyStatus')

    # 设置请求参数
    request.add_query_param('IotInstanceId', IOT_INSTANCE_ID)
    request.add_query_param('DeviceName', DEVICE_NAME)
    request.add_query_param('ProductKey', DEVICE_PRODUCTKEY)

    try:
        # 发送请求并获取响应
        response = client.do_action_with_exception(request)
        # 响应内容是字节，需要解码成字符串
        response_str = response.decode('utf-8')
        # 解析JSON响应
        response_json = json.loads(response_str)

        # 打印整个响应（用于调试，实际使用时可以移除）
        print("完整响应:", json.dumps(response_json, indent=4, ensure_ascii=False))

        # 提取传感器数据
        data = response_json.get('data', {})
        properties = data.get('list', [])

        if properties:
            # 假设您要获取列表中的第一个属性值
            first_property = properties[0]
            value = first_property.get('Value')
            print(f"传感器数据：{value}")
        else:
            print("未获取到传感器数据。")
            print(f"Data 内容: {data}")

    except ClientException as e:
        print(f"请求失败：{e}")
    except json.JSONDecodeError as e:
        print(f"JSON 解析失败：{e}")
    except Exception as e:
        print(f"发生未预期的错误：{e}")

def main():
    # 初始化AcsClient
    client = AcsClient(ACCESS_KEY_ID, SECRET, REGION_ID)

    # 无限循环，每秒查询一次
    while True:
        get_device_property(client)
        time.sleep(1)  # 暂停1秒

if __name__ == "__main__":
    main()

提取STM32温度数据

根据用户提供的完整JSON响应结构，PropertyStatusInfo是一个包含多个属性的列表。我们需要遍历该列表，找到Name为“STM32温度”的条目，并提取其Value。

修改后的代码如下：

import time
import json
from aliyunsdkcore.client import AcsClient
from aliyunsdkcore.request import CommonRequest
from aliyunsdkcore.acs_exception.exceptions import ClientException

# ====================== 配置信息 ======================
ACCESS_KEY_ID = "YOUR_ACCESS_KEY_ID"  # 请替换为您的Access Key ID
SECRET = "YOUR_ACCESS_KEY_SECRET"     # 请替换为您的Access Key Secret
REGION_ID = "cn-shanghai"

DEVICE_PRODUCTKEY = "hfuyHEEc31U"
DEVICE_NAME = "STM32_tem_hum_1215"

IOT_INSTANCE_ID = "iot-06z00f0h5dpyp1f"
# =======================================================

def get_stm32_temperature(client):
    """
    查询设备属性状态并打印STM32温度的值
    """
    # 创建请求对象
    request = CommonRequest()
    request.set_accept_format('json')
    request.set_domain('iot.cn-shanghai.aliyuncs.com')  # 根据您的地域可能需要调整
    request.set_method('POST')
    request.set_version('2018-01-20')
    request.set_action_name('QueryDevicePropertyStatus')

    # 设置请求参数
    request.add_query_param('IotInstanceId', IOT_INSTANCE_ID)
    request.add_query_param('DeviceName', DEVICE_NAME)
    request.add_query_param('ProductKey', DEVICE_PRODUCTKEY)

    try:
        # 发送请求并获取响应
        response = client.do_action_with_exception(request)
        # 响应内容是字节，需要解码成字符串
        response_str = response.decode('utf-8')
        # 解析JSON响应
        response_json = json.loads(response_str)

        # 打印整个响应（用于调试，实际使用时可以移除）
        print("完整响应:", json.dumps(response_json, indent=4, ensure_ascii=False))

        # 提取传感器数据
        data = response_json.get('Data', {})
        list_data = data.get('List', {})
        property_status_info = list_data.get('PropertyStatusInfo', [])

        if not property_status_info:
            print("未获取到 PropertyStatusInfo 数据。")
            print(f"Data 内容: {data}")
            return

        # 寻找名称为 "STM32温度" 的属性
        stm32_temp_value = None
        for prop in property_status_info:
            if prop.get('Name') == "STM32温度":
                stm32_temp_value = prop.get('Value')
                break

        if stm32_temp_value is not None:
            print(f"STM32温度：{stm32_temp_value}")
        else:
            print("未找到名称为 'STM32温度' 的属性。")

    except ClientException as e:
        print(f"请求失败：{e}")
    except json.JSONDecodeError as e:
        print(f"JSON 解析失败：{e}")
    except Exception as e:
        print(f"发生未预期的错误：{e}")

def main():
    # 初始化AcsClient
    client = AcsClient(ACCESS_KEY_ID, SECRET, REGION_ID)

    # 无限循环，每秒查询一次
    while True:
        get_stm32_temperature(client)
        time.sleep(1)  # 暂停1秒

if __name__ == "__main__":
    main()

进一步优化

为了提高代码的健壮性和可维护性，我们进行了以下优化：

  1. 使用logging模块替代print：方便管理日志级别和格式。
  2. 环境变量管理敏感信息：避免将Access Key ID和Secret硬编码在脚本中。
  3. 优雅地终止脚本：捕获键盘中断信号，使脚本可以通过Ctrl+C优雅地退出。

优化后的代码如下：

import time
import json
import os
import logging
from aliyunsdkcore.client import AcsClient
from aliyunsdkcore.request import CommonRequest
from aliyunsdkcore.acs_exception.exceptions import ClientException

# ====================== 配置信息 ======================
ACCESS_KEY_ID = os.getenv('ALIYUN_ACCESS_KEY_ID')  # 从环境变量获取
SECRET = os.getenv('ALIYUN_SECRET')               # 从环境变量获取
REGION_ID = "cn-shanghai"

DEVICE_PRODUCTKEY = "hfuyHEEc31U"
DEVICE_NAME = "STM32_tem_hum_1215"

IOT_INSTANCE_ID = "iot-06z00f0h5dpyp1f"
# =======================================================

# 配置日志
logging.basicConfig(level=logging.INFO, format='%(asctime)s - %(levelname)s - %(message)s')

def get_stm32_temperature(client):
    """
    查询设备属性状态并打印STM32温度的值
    """
    # 创建请求对象
    request = CommonRequest()
    request.set_accept_format('json')
    request.set_domain('iot.cn-shanghai.aliyuncs.com')  # 根据您的地域可能需要调整
    request.set_method('POST')
    request.set_version('2018-01-20')
    request.set_action_name('QueryDevicePropertyStatus')

    # 设置请求参数
    request.add_query_param('IotInstanceId', IOT_INSTANCE_ID)
    request.add_query_param('DeviceName', DEVICE_NAME)
    request.add_query_param('ProductKey', DEVICE_PRODUCTKEY)

    try:
        # 发送请求并获取响应
        response = client.do_action_with_exception(request)
        # 响应内容是字节，需要解码成字符串
        response_str = response.decode('utf-8')
        # 解析JSON响应
        response_json = json.loads(response_str)

        # 打印整个响应（用于调试，实际使用时可以移除）
        logging.debug("完整响应: %s", json.dumps(response_json, indent=4, ensure_ascii=False))

        # 提取传感器数据
        data = response_json.get('Data', {})
        list_data = data.get('List', {})
        property_status_info = list_data.get('PropertyStatusInfo', [])

        if not property_status_info:
            logging.warning("未获取到 PropertyStatusInfo 数据。")
            logging.debug("Data 内容: %s", data)
            return

        # 寻找名称为 "STM32温度" 的属性
        stm32_temp_value = None
        for prop in property_status_info:
            if prop.get('Name') == "STM32温度":
                stm32_temp_value = prop.get('Value')
                break

        if stm32_temp_value is not None:
            logging.info(f"STM32温度：{stm32_temp_value}")
        else:
            logging.warning("未找到名称为 'STM32温度' 的属性。")

    except ClientException as e:
        logging.error(f"请求失败：{e}")
    except json.JSONDecodeError as e:
        logging.error(f"JSON 解析失败：{e}")
    except Exception as e:
        logging.error(f"发生未预期的错误：{e}")

def main():
    # 检查环境变量是否设置
    if not ACCESS_KEY_ID or not SECRET:
        logging.error("未设置环境变量 ALIYUN_ACCESS_KEY_ID 和/或 ALIYUN_SECRET。请设置后重试。")
        return

    # 初始化AcsClient
    client = AcsClient(ACCESS_KEY_ID, SECRET, REGION_ID)

    try:
        # 无限循环，每秒查询一次
        while True:
            get_stm32_temperature(client)
            time.sleep(1)  # 暂停1秒
    except KeyboardInterrupt:
        logging.info("脚本已手动终止。")

if __name__ == "__main__":
    main()

完整优化后的Python代码

结合上述所有优化，以下是最终的Python脚本，用于从阿里云物联网平台获取STM32温度数据。

import time
import json
import os
import logging
from aliyunsdkcore.client import AcsClient
from aliyunsdkcore.request import CommonRequest
from aliyunsdkcore.acs_exception.exceptions import ClientException

# ====================== 配置信息 ======================
ACCESS_KEY_ID = os.getenv('ALIYUN_ACCESS_KEY_ID')  # 从环境变量获取
SECRET = os.getenv('ALIYUN_SECRET')               # 从环境变量获取
REGION_ID = "cn-shanghai"

DEVICE_PRODUCTKEY = "hfuyHEEc31U"
DEVICE_NAME = "STM32_tem_hum_1215"

IOT_INSTANCE_ID = "iot-06z00f0h5dpyp1f"
# =======================================================

# 配置日志
logging.basicConfig(level=logging.INFO, format='%(asctime)s - %(levelname)s - %(message)s')

def get_stm32_temperature(client):
    """
    查询设备属性状态并打印STM32温度的值
    """
    # 创建请求对象
    request = CommonRequest()
    request.set_accept_format('json')
    request.set_domain('iot.cn-shanghai.aliyuncs.com')  # 根据您的地域可能需要调整
    request.set_method('POST')
    request.set_version('2018-01-20')
    request.set_action_name('QueryDevicePropertyStatus')

    # 设置请求参数
    request.add_query_param('IotInstanceId', IOT_INSTANCE_ID)
    request.add_query_param('DeviceName', DEVICE_NAME)
    request.add_query_param('ProductKey', DEVICE_PRODUCTKEY)

    try:
        # 发送请求并获取响应
        response = client.do_action_with_exception(request)
        # 响应内容是字节，需要解码成字符串
        response_str = response.decode('utf-8')
        # 解析JSON响应
        response_json = json.loads(response_str)

        # 打印整个响应（用于调试，实际使用时可以移除）
        logging.debug("完整响应: %s", json.dumps(response_json, indent=4, ensure_ascii=False))

        # 提取传感器数据
        data = response_json.get('Data', {})
        list_data = data.get('List', {})
        property_status_info = list_data.get('PropertyStatusInfo', [])

        if not property_status_info:
            logging.warning("未获取到 PropertyStatusInfo 数据。")
            logging.debug("Data 内容: %s", data)
            return

        # 寻找名称为 "STM32温度" 的属性
        stm32_temp_value = None
        for prop in property_status_info:
            if prop.get('Name') == "STM32温度":
                stm32_temp_value = prop.get('Value')
                break

        if stm32_temp_value is not None:
            logging.info(f"STM32温度：{stm32_temp_value}")
        else:
            logging.warning("未找到名称为 'STM32温度' 的属性。")

    except ClientException as e:
        logging.error(f"请求失败：{e}")
    except json.JSONDecodeError as e:
        logging.error(f"JSON 解析失败：{e}")
    except Exception as e:
        logging.error(f"发生未预期的错误：{e}")

def main():
    # 检查环境变量是否设置
    if not ACCESS_KEY_ID or not SECRET:
        logging.error("未设置环境变量 ALIYUN_ACCESS_KEY_ID 和/或 ALIYUN_SECRET。请设置后重试。")
        return

    # 初始化AcsClient
    client = AcsClient(ACCESS_KEY_ID, SECRET, REGION_ID)

    try:
        # 无限循环，每秒查询一次
        while True:
            get_stm32_temperature(client)
            time.sleep(1)  # 暂停1秒
    except KeyboardInterrupt:
        logging.info("脚本已手动终止。")

if __name__ == "__main__":
    main()

运行与测试

在运行脚本之前，请确保完成以下步骤：

  1. 设置环境变量：

    为了增强安全性，不将Access Key ID和Secret硬编码在脚本中。请通过环境变量设置这些信息。

    • 在Linux或macOS上：

      export ALIYUN_ACCESS_KEY_ID="您的Access Key ID"
export ALIYUN_SECRET="您的Access Key Secret"

    • 在Windows上：

      set ALIYUN_ACCESS_KEY_ID=您的Access Key ID
set ALIYUN_SECRET=您的Access Key Secret

  2. 安装必要的Python库：

    确保已安装aliyun-python-sdk-core：

    pip install aliyun-python-sdk-core

  3. 运行脚本：

    通过命令行运行Python脚本：

    python main.py

  4. 检查输出：

    如果设备正确上报数据，您将看到类似以下的输出：

    2023-10-01 12:00:00,000 - INFO - STM32温度：36

    若发生错误或未找到相关属性，您将看到相应的警告或错误信息。

总结与注意事项

本文详细介绍了如何使用Python从阿里云物联网平台获取STM32设备的温度数据，包括从Java代码的转换、错误处理、日志记录、安全管理等多个方面。以下是一些关键的注意事项：

  1. 安全性：

    • 保护认证信息：避免将Access Key ID和Secret硬编码在代码中，建议使用环境变量或安全的配置管理工具。
    • 权限管理：确保阿里云账号具备必要的权限，避免过度授权。

  2. 错误处理：

    • 捕获异常：通过try-except块捕获并处理可能的异常，如请求失败、JSON解析错误等。
    • 日志记录：使用logging模块记录信息、警告和错误，方便后续调试和维护。

  3. 代码优化：

    • 模块化：将功能模块化，便于维护和扩展。
    • 配置管理：将配置信息集中管理，便于修改和统一管理。

  4. 性能与稳定性：

    • 合理的查询间隔：当前设置为每秒查询一次，根据实际需求调整查询频率，避免过度请求导致API限制或费用增加。
    • 优雅终止：通过捕获KeyboardInterrupt信号，实现脚本的优雅终止，确保资源的正确释放。

  5. 调试与测试：

    • 打印完整响应：在调试阶段，打印完整的API响应，了解数据结构，便于提取所需信息。
    • 测试设备连接：确保设备已正确连接至阿里云物联网平台，并能正常上报数据。

通过本文的指导，您可以轻松地使用Python从阿里云物联网平台获取STM32设备的温度数据，并在此基础上扩展更多功能，如数据存储、实时监控、报警系统等。如有任何疑问或需要进一步的帮助，欢迎在评论区留言讨论！

免责声明：本文中的Access Key ID和Secret已经被替换为占位符YOUR_ACCESS_KEY_ID和YOUR_ACCESS_KEY_SECRET。请勿在实际代码中使用本文示例中的敏感信息。务必确保您的认证信息安全，避免泄露。

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