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内容概要:本文档详细介绍了将 ESP32 开发板接入 AWS IoT 平台的全流程,涵盖准备工作、AWS IoT 平台配置、ESP32 硬件连接、开发环境搭建、代码开发、数据传输验证、数据存储与处理、数据可视化及进阶功能(如设备影子和 OTA 固件更新)。文档从最基础的环境搭建开始,逐步深入到设备配置、代码开发、云端设置以及数据处理等各个环节,确保即使是物联网开发新手也能顺利跟随操作。 适合人群:适用于物联网开发新手及有一定嵌入式开发经验的研发人员,特别是希望将 ESP32 开发板接入 AWS IoT 平台,实现传感器数据采集、传输、存储和分析的用户。 使用场景及目标:①帮助用户完成 ESP32 开发板与 AWS IoT 平台的连接,实现从传感器数据采集、传输到云端处理、存储及可视化的完整流程;②介绍如何配置 AWS IoT 核心服务,包括创建事物、证书、安全策略、MQTT 主题等;③指导用户进行 ESP32 硬件连接、开发环境搭建、代码开发及上传;④演示如何验证数据传输、存储数据到 DynamoDB 并进行数据可视化;⑤介绍进阶功能如设备影子和 OTA 固件更新,提升系统的灵活性和可维护性;⑥提供常见故障排除方法及安全最佳实践,确保系统的稳定性和安全性。 阅读建议:此教程内容详尽,建议读者按步骤逐一操作,确保每个环节都能顺利完成。特别是在 AWS IoT 平台配置和 ESP32 代码开发部分,需仔细核对参数配置,避免因配置错误导致连接失败。此外,建议读者在实践中结合实际需求进行调整和优化,以构建更加智能化的物联网解决方案。
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ESP32 接入 AWS IoT 平台详细教程
一、前言
本教程旨在全方位、细致地指导用户完成 ESP32 开发板与 AWS IoT 平台的连接过程,实现
从传感器数据采集、传输到云端处理、存储及可视化的完整流程。教程将以 step-by-step 的
方式,从最基础的环境搭建开始,逐步深入到设备配置、代码开发、云端设置以及数据处理等
各个环节,确保即使是物联网开发新手也能顺利跟随操作。
二、准备工作
2.1 硬件清单及说明
• ESP32 开发板:推荐选用 ESP32-WROOM-32,该型号具有稳定的性能和丰富的接口,支
持 Wi-Fi 和蓝牙功能,非常适合物联网项目开发。其内置足够的 Flash 和 RAM,能够满足
与 AWS IoT 平台通信及数据处理的需求。
• 传感器:本教程选用 DHT11 温湿度传感器,它价格低廉、易于使用,适合初学者上手。
DHT11 可以同时测量温度和湿度,测量范围分别为 0-50℃(温度)和 20%-90% RH(湿
度),精度满足一般环境监测需求。
• 杜邦线:若干,用于连接 ESP32 开发板和传感器。建议选用质量较好的杜邦线,避免因接
触不良导致的连接问题。
• USB 数据线:用于 ESP32 开发板与电脑的连接,实现代码上传和供电。需确保数据线支
持数据传输功能,部分仅支持充电的数据线无法满足需求。
• 面包板(可选):当进行电路连接时,面包板可以方便地搭建临时电路,避免焊接,便于
修改和调试。
2.2 软件和服务准备
• AWS 账户:需要注册一个 AWS 账户,注册过程中需要提供信用卡信息,但 AWS 提供了
免费套餐,在一定范围内使用不会产生费用。免费套餐包含了本教程所需的大部分服务,
如 AWS IoT Core、DynamoDB 等的一定额度的免费使用权限。
• Arduino IDE 或 PlatformIO:这两款都是常用的嵌入式开发环境。Arduino IDE 操作简单
,适合初学者;PlatformIO 功能更强大,支持多种开发板和框架,适合有一定经验的开发
者。本教程以 Arduino IDE 为例进行讲解。
• 网络环境:需要稳定的互联网连接,ESP32 开发板和电脑都需要接入网络,以实现代码下
载、设备与云端通信等功能。

• 安装 Python(可选):用于辅助处理证书文件,将证书转换为 Arduino IDE 可识别的格式
。建议安装 Python 3.x 版本,以确保兼容性。
三、AWS IoT 平台配置
3.1 创建 AWS 账户
1. 打开浏览器,访问 AWS 官方网站(https://aws.amazon.com/),点击页面右上角的 “注册
” 按钮。
2. 按照页面提示,依次填写个人信息、设置账户密码等。在填写付款方式时,需提供有效的
信用卡信息,AWS 会进行小额扣费验证,但随后会退还,以确认付款方式有效。
3. 完成注册后,进行账户验证,包括邮箱验证和电话验证。
4. 验证通过后,使用注册的账号和密码登录 AWS 管理控制台。
3.2 配置 AWS IoT 核心服务
1. 进入 IoT Core 服务:在 AWS 管理控制台的搜索框中输入 “IoT Core”,点击搜索结果中的
“IoT Core” 服务,进入 AWS IoT 核心服务页面。
2. 创建事物 (Thing)
◦ 在左侧导航栏中,选择 “管理”->“事物” 选项。
◦ 点击页面右上角的 “创建事物” 按钮。
◦ 在弹出的页面中,选择 “创建单个事物”,然后点击 “下一步”。
◦ 输入事物名称,例如 “ESP32-Sensor”,名称可以根据实际项目需求自定义,但建议使
用有意义的名称,便于识别。
◦ 其余设置保持默认,点击 “下一步”,直至完成事物创建。
1. 创建和下载证书
◦ 在创建事物的过程中,系统会自动提示创建证书,点击 “创建证书” 按钮。
◦ 此时会生成设备证书、私有密钥和根 CA 证书,点击相应的 “下载” 按钮,将这三个证
书文件保存到本地电脑的指定文件夹中。
◦ 重要提示:私有密钥只能下载一次,下载后请妥善保存,避免丢失。如果丢失,将无
法再次获取,需要重新创建证书。
◦ 下载完成后,点击 “激活证书” 按钮,激活该证书,否则证书无法使用。
1. 创建安全策略

{
"Version": "2012-10-17",
"Statement": [
{
"Effect": "Allow",
"Action": "iot:*",
"Resource": "*"
}
]
}
◦ 在左侧导航栏中,选择 “安全”->“策略” 选项。
◦ 点击页面右上角的 “创建策略” 按钮。
◦ 在弹出的页面中,选择 “JSON” 标签,在编辑框中输入以下策略内容:
◦ 注意:上述策略为了方便测试,给予了较宽泛的权限。在生产环境中,应根据实际需
求限制策略的权限范围,遵循最小权限原则,以提高安全性。
◦ 输入策略名称,例如 “ESP32-Policy”,然后点击 “创建” 按钮,完成安全策略的创建。
1. 附加策略到证书
◦ 回到 “证书” 页面,在证书列表中找到之前创建的证书。
◦ 点击该证书右侧的 “操作” 按钮,在下拉菜单中选择 “附加策略”。
◦ 在弹出的页面中,选择刚创建的策略(如 “ESP32-Policy”),然后点击 “附加” 按钮,
将策略附加到证书上。
1. 创建 MQTT 主题
◦ 在左侧导航栏中,选择 “测试”->“MQTT 测试客户端” 选项。
◦ 在 “订阅主题” 部分的输入框中,输入主题名称,例如 “esp32/sensor/data”,主题名称
可以自定义,但建议使用有层次的命名方式,便于管理。
◦ 点击 “订阅” 按钮,完成 MQTT 主题的订阅。
1. 获取 AWS IoT 端点
◦ 在左侧导航栏中,选择 “设置” 选项。
◦ 在设置页面中,找到 “设备数据端点”,记录下该端点的地址(例如:xxxxxxxxxxxxxx-
ats.iot.us-east-1.amazonaws.com),后续在 ESP32 代码中需要使用该端点进行连接
。

四、ESP32 硬件连接
4.1 连接 DHT11 传感器到 ESP32
DHT11 传感器与 ESP32 开发板的连接方式如下:
• 传感器的 VCC 引脚连接到 ESP32 的 3.3V 引脚,为传感器提供电源。注意不要连接到 5V
引脚,以免损坏传感器。
• 传感器的 GND 引脚连接到 ESP32 的 GND 引脚,实现共地。
• 传感器的 DATA 引脚连接到 ESP32 的 GPIO4 引脚(可根据实际需求修改为其他 GPIO 引
脚,但需要在代码中相应修改引脚定义)。
连接完成后,建议仔细检查接线是否正确,避免因接线错误导致设备损坏。
五、开发环境搭建
5.1 安装 Arduino IDE
1. 打开浏览器,访问 Arduino 官方网站(https://www.arduino.cc/en/software),根据自己的
操作系统(Windows、macOS 或 Linux)下载对应的 Arduino IDE 安装包。
2. 下载完成后,运行安装包,按照安装向导的提示进行安装。在安装过程中,可以根据需要
选择安装路径和组件。
3. 安装完成后,打开 Arduino IDE。点击 “文件”->“首选项” 菜单,打开首选项设置窗口。
4. 在 “附加开发板管理器网址” 输入框中,添加以下网址:
https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json
该网址用于获取 ESP32 开发板的相关支持文件。如果已有其他网址,可使用逗号分隔添加。
1. 点击 “确定” 按钮,关闭首选项窗口。
2. 点击 “工具”->“开发板”->“开发板管理器” 菜单,打开开发板管理器窗口。
3. 在搜索框中输入 “esp32”,在搜索结果中找到 “ESP32 by Espressif Systems”,点击 “安装”
按钮,安装相应的开发板支持包。安装过程可能需要一定时间,取决于网络速度。
5.2 安装必要的库
1. 在 Arduino IDE 中,点击 “工具”->“管理库” 菜单,打开库管理器窗口。
2. 在库管理器的搜索框中,分别搜索并安装以下库:

◦ “DHT sensor library” by Adafruit:用于与 DHT 系列传感器进行通信。
◦ “Adafruit Unified Sensor” by Adafruit:DHT 传感器库依赖的统一传感器库。
◦ “PubSubClient” by Nick O'Leary:用于实现 MQTT 协议通信,实现 ESP32 与 AWS
IoT 平台的消息传递。
◦ “ArduinoJson” by Benoit Blanchon:用于处理 JSON 格式的数据,在 ESP32 与云端
通信时,数据通常以 JSON 格式传输。
安装库时,建议选择最新的稳定版本。安装完成后,关闭库管理器窗口。
六、ESP32 代码开发
6.1 证书处理
1. 由于 ESP32 与 AWS IoT 平台通信需要使用证书进行身份验证和加密,而 Arduino IDE 需
要将证书以特定的格式(C 语言数组)包含在代码中,因此需要对之前下载的三个证书文
件(设备证书、私有密钥、根 CA 证书)进行转换。
2. 可以使用以下 Python 脚本将证书转换为 C 语言数组:
def cert_to_header(cert_path, header_path, var_name):
with open(cert_path, 'r') as f:
cert_data = f.read()
cert_lines = cert_data.split('\n')
with open(header_path, 'w') as f:
f.write(f"const char* {var_name} = \\\n")
for line in cert_lines:
if line.strip() == '':
continue
f.write(f" \"{line}\\n\" \\\n")
f.write(" ;\n")
# 使用示例
cert_to_header("device.pem.crt", "cert.h", "device_cert")
cert_to_header("private.pem.key", "key.h", "private_key")
cert_to_header("AmazonRootCA1.pem", "ca.h", "root_ca")
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