【IOT視覺化開發工具】快速上手Node-RED

Posted By Severus on 4 月 9, 2017 in Raspberry Pi, 教學文, 開發工具 | 0 comments

作者：何信昱

適合IOT應用的視覺化開發工具Node-RED

現在有越來越多非專業背景但有創造熱誠的Maker，想要進入物聯網領域大展身手，但常常苦於無法撰寫艱深難懂的程式碼，以及想要連接各種硬體與時下最流行的社群軟體，卻不知道如何使用開放給開發者應用的API的窘境。

沒關係！IBM發行了一套開源視覺化界面開發工具－ Node-RED，嗯？是不是有點眼熟？怎麼跟著名的程式語言Node.js有些相似？不用擔心，即使完全不懂怎麼撰寫Node.js，也能學會使用Node-RED。接下來就讓我們一起看看如何運用Node-RED吧！

大家可能會好奇，Node-RED跟Node.js怎麼名字會這麼像？是不是有某種關聯存在？這邊就要先從Node.js開始介紹了。Node.js是一個讀取Javascript的運行環境，可用於開發網頁後端程式，但是Node.js的指令是一行一行寫出來的，為了免去呼叫程式碼麻煩，IBM的工程師開發了Node-RED來更容易地完成工作。

具體來說，每當啟動Node-RED時，背景程式便會創造一個伺服器來處理我們輸入的指令，這時只要使用瀏覽器登入指定的IP即可進入Node-RED的編輯畫面，設定好想要的流程後，背景程式會將流程轉換成程式碼交給Node.js環境運行。

其實在Maker圈，視覺化界面開發工具已經相當流行，特別是MIT開發的Scratch，以及Google開發的Blockly。那麼，Node-RED跟這兩大視覺開發工具相比，又有什麼樣的優勢呢？

	Node-RED	Scratch	Blockly
優點	各式API、適合用於概念性驗證	淺顯易懂、逗趣的圖案	用網頁操作、淺顯易懂
特色	可用樹梅派開發IOT應用	程式邏輯教學、控制Arduino	控制Arduino
語言	英文	中文	中文

Node-RED特色

Node-RED起源於2013年IBM’s Emerging Technology Services group的一個計畫的副產物，工程師Nick O’Leary和Dave Conway-Jones想用視覺化界面來概念性驗證一套MQTT應用，讓Node-RED因此孕育而生。

Node-RED很快成為更加全面性的開發工具，並於2013年9月成為Open Source，於2016年10月加入JS Foundation。(以上說明節錄自Node-RED官網)

Node-RED提供各式的API，包括網際網路服務，例如推特與查詢天氣、呼叫使用各式的通訊協定，例如MQTT、TCP、UDP等；在嵌入式系統上，Node-RED提供控制GPIO的功能，並使用MQTT或是HTTP等協定與雲端做溝通，架構IOT產品。

讓Node-RED流行於各大網路社群的理由，在於它擁有以下諸多的優點：

相較於撰寫程式碼，使用圖形化界面可更快速開發。
適合作為概念性應用驗證的開發工具。
淺顯易懂，每個API都有文字說明可供查詢。
具有高度擴充性，已有大量的Library、Flow、Node供人下載。

如何啟用Node-RED

想在Raspberry Pi上使用Node-RED，需先安裝Node.js運行環境，如果是使用FRED，或是IBM Bluemix使用Node-RED，則不須安裝。

1. 安裝Node-RED：在Raspberry pi的Bash輸入「sudo npm install -g node-red」

2. 啟動Node-RED：
(1) 在Bash輸入「node-red」

(2) 在電腦上使用遠端桌面連線（Pi須安裝xrdp），打開Linux的瀏覽器進入http://localhost:1880，即可進入Node-RED編輯頁面

這裡跟Bash登入畫面一樣，輸入Pi的帳密

IP：127.0.0.1:1880

進入編輯頁面了！

實作範例

1. Hello Node-RED
接下來，讓我們來學習如何使用Node-RED的基本單位：Node，並使用Nodes來傳送字串「Hello Node-Red！」來跟Node-RED打聲招呼吧！

使用左側的inject與debug接成以下的流程：
Inject node：我們使用這個Node來輸入各式的數值，舉凡變數、數字、字串、時間常數都可以，Inject通常都是一個Flow的開頭。
Debug node：這個Node就像是示波器的探棒，會將流入此點的物件資訊於右邊的Debug欄位顯示出來，我們使用這個Node檢視結果是否符合預期的結果。
實作結果：左側node按下藍色的按鈕後，右側的debug欄接收到input的訊息。

2. LED燈開關
Node-RED有個很大的特色，就是可以方便地控制Raspberry Pi，在這之前，呼叫GPIO都是使用Python、C語言、Java等等；而現在只要設定Node-RED就可以達到相同的效果，在這個流程輸入開或關的訊息，判斷式處理完後，會將1或0傳入Rpi Pin node。

(RPi node預設只有RPi的Node-RED才有)