IOTA 是一種加密貨幣，其特性最適合支持最具挑戰性的物聯網應用程序。本文展示了一個普通且廉價的 Raspberry Pi，盡管計算資源有限，但能夠生成有效的 IOTA 交易。

在多元化和擁擠的加密貨幣世界中，IOTA 已經占據了絕對重要的地位，成為支持物聯網應用的理想加密貨幣。與比特幣和其他類似加密貨幣（如以太坊）使用的區塊鏈架構相比，IOTA 基礎設施提供的優勢可總結如下：

高交易率：確認交易所需的時間非常短，并且隨著網絡的增長而減少。

可擴展性：隨著存儲在加密貨幣基礎設施（所謂的纏結，一種特殊形式的有向無環圖）中的交易的增長，以延遲和交易率表示的整體系統性能得到提高。

效率：在 IOTA 中，沒有采礦，因此沒有加密礦工。為了驗證交易，不需要像比特幣和區塊鏈那樣的高計算能力。即使是一個足夠好的嵌入式系統也可以連接并發送交易到 IOTA 網絡，為物聯網領域的無數應用打開了大門。

安全性：IOTA 集成了復雜的安全機制，能夠檢測欺詐用戶的存在，這些欺詐用戶試圖通過輸入無效交易來破壞 Tangle 的完整性。重要的是，這些技術不會對網絡性能產生任何影響，尤其是對交易率的影響。

小額支付：沒有挖礦和創建小額交易（又名小額支付）的能力，使 IOTA 能夠有效地管理 M2M 和物聯網應用程序，其中低延遲和減少（甚至零）交易費用是強制性要求。

本文介紹的項目旨在演示嵌入式、廉價且廣泛使用的硬件平臺（例如 Raspberry Pi）如何連接到 IOTA 網絡并生成可以成功存儲在 Tangle 上的有效交易。當然，這個用例可以在物聯網領域有多種應用。例如，想想自動售貨機，其中的交易與用于提供咖啡或小吃的小額支付相關聯。相同的概念證明可能適用于運輸部門，其中 IOTA 交易可用于購買旅行車票。

項目概述

該項目使用 Raspberry Pi 3 B/B+ 板從 DHT22 傳感器實時采集空氣溫度，并在 DevNet Tangle 上每分鐘發布一次。DevNet 是一個專門為需要測試和調試基于 IOTA 的應用程序的開發人員創建的網絡。為了驗證每個事務是否已成功存儲，應用程序訂閱 DevNet 節點上可用的事件隊列 （ZMQ），以便在 DevNet Tangle 上記錄數據時通知它。應用程序工作流程如圖 1所示。Raspberry Pi 和 IOTA DevNet Tangle 之間的通信將通過 IOTA Javascript 客戶端庫執行。DHT22 傳感器將通過一個用 Python 開發的特定 Adafruit 庫進行管理。

圖 1：應用程序工作流程

項目實施所需的組件清單如下：

Raspberry Pi 3 B/B+ 板（或更高版本）。我們建議使用此版本，因為它包含訪問 Web 所需的無線以太網連接 （Wi-Fi） 以及 DevNet URL。

容量至少為 8 GB 和高讀/寫數據速率的 microSD 存儲卡

DHT22（或 DHT11）溫度和相對濕度傳感器。DHT11 與 DHT22 引腳對引腳兼容，但提供的測量精度較低。

適用于低功率應用的 10-k? 電阻器

一些杜邦跨接電纜

面包板

硬件設置

硬件設置包括創建 DHT22 傳感器和 Raspberry Pi 板之間的連接，使用上面列出的組件并參考圖 2。如圖所示，DHT22傳感器有四個引腳（其中一個不外接），需要連接樹莓派板的電源引腳（3.3V和GND）和一個用作GPIO引腳一個數據傳輸引腳（在我們的特定情況下，我們選擇了 GPIO 4）。

圖 2：接線圖

圖 3：連接所需引腳的詳細信息

為方便讀者，圖 3顯示了 Raspberry Pi 3 GPIO 連接器的布局（它與屬于同一系列的其他電路板引腳對引腳兼容）。連接所需的引腳在藍色框中突出顯示。表 1總結了相同的連接。

表 1：連接的詳細信息

軟件設置 軟件設置

的第一步包括準備帶有 Raspbian 操作系統映像的 microSD 存儲卡。首先，我們需要下載并安裝與我們PC上安裝的操作系統兼容的Raspberry Pi Imager工具版本。1 圖 4顯示了下載 Windows 版本時提及的屏幕截圖。同樣的工具也可用于 Ubuntu 和 macOS。

圖 4：Windows 版 Raspbian Pi Imager 下載

然后我們可以啟動應用程序，選擇 Raspbian 作為操作系統并選擇圖像目標（SD 卡）。最后，只需單擊寫入按鈕（圖 5）。

圖 5：SD 卡編程

將 microSD 卡插入專用的 Raspberry Pi 插槽后，我們現在可以進行首次啟動了。我們將按照樹莓派官網提供的說明啟用 SSH、 2 VNC、3和 Wi-Fi 連接，4 。這樣，該板將能夠連接到互聯網并通過 SSH（或 VNC 查看器）遠程訪問，而無需鍵盤、鼠標和顯示器。像往常一樣，每次安裝新的操作系統映像后，建議更新軟件包并升級發行版，發出以下命令：

sudo apt 更新

sudo apt 全面升級

下一步是安裝 Node.js 和 npm（節點包管理器）。當前可用的 Node.js 版本是 LTS 12.6.1，其中包括 npm 6.13.4（圖 6）。

圖 6：Node.js 的 LTS 版本還包括 npm。

安裝所需的命令如下：

curl -sL https： //deb.nodesource.com/set.。. | 須藤重擊——

sudo apt install nodejs

然后我們可以通過以下命令測試正確的安裝（圖 7）：

節點-版本

圖 7：如何檢查 Node.js 和 npm 是否正確安裝

從軟件的角度來看，該應用程序基于提供給 IOTA.org 社區的貢獻，作者對6進行了重大修改，將其適應 DHT22/11 傳感器（便宜且易于獲得）以代替原始的 Enviro Phat 傳感器板。 讓我們首先克隆樹莓派內存卡上原始應用程序的 git 存儲庫：

git clone https://github.com/iota-commun…

然后通過 npm 安裝依賴項：

cd raspberrypi-pubsub

npm 安裝

我們現在可以安裝傳感器管理所需的 Adafruit 提供的庫：

cd

git clone https://github.com/adafruit/Ad.。.

cd Adafruit_Python_DHT

須藤 python setup.py 安裝

要完成軟件設置，只需將本文附帶的文件復制到 raspberrypi-pubsub 文件夾即可。為此，您可以使用 FileZilla，通過 SFTP 協議（SSH 文件傳輸協議）訪問 Raspberry Pi。

運行和測試

要運行應用程序，請輸入以下命令：

cd raspberrypi-pubsub

節點索引.js

應用程序將從 DHT22 傳感器獲取溫度測量值，準備 IOTA 事務，最后檢查它是否已成功傳輸到 DevNet Tangle。所有操作都記錄在控制臺上，如圖 8所示（獲取的溫度為 23.3°C）。

圖 8：應用程序的日志

在 Tangle 上發送的交易是不可變的：一旦創建，就永遠無法更改。要檢查我們的應用程序創建的事務是否在 DevNet Tangle 上，只需復制哈希字段的值（對應于 index.js 源文件中的 dataLocation 字符串）并將其粘貼到 DevNet 資源管理器的搜索欄中。7在這個頁面，如圖9所示，我們可以看到交易已經被正確接收并確認，消息payload指示正確的溫度（23.3°C），交易的金額值為0 IOTA。

圖 9：可以使用 DevNet 資源管理器檢查事務。

結論

本文提出的項目演示了現成的嵌入式系統如何輕松連接到 IOTA 網絡，發送稍后將由系統確認的有效交易。IOTA 確實是一種加密貨幣，除其他外，它具有與領先的物聯網應用程序快速、安全和高效集成所需的所有功能。