[AWS CDK] SlackとRaspberry PiでエアコンをONにする仕組みを作った（涼しい家に帰宅できるぞ！！）

外出から帰って自宅が暑いと嫌です。でもエアコン付けっぱなしも電気代的な意味で嫌です。

そこで、「自宅に帰る1時間ぐらい前に、エアコンをONにできないか？」と考え構築してました。

仕組み自体は約1年前に構築済ですが、AWSの画面ポチポチで作成していたので、AWS CDK(Cloud Development Kit)を使って作り直してみました。

目次

• 構成
• 補足
• Raspberry Piに学習リモコンを装着した様子
• 環境
• リポジトリ構成
• AWSの環境構築
• API仕様
• AWS CDKのインストール
• AWS CDKプロジェクトの構築
• Lambdaコードを書く！
• インフラをコードで書く！！！
• ビルドする
• デプロイする
• Slackアプリの構築
• チャンネル作成
• Slackアプリの作成
• Slash Commandsの作成
• Slash Commandsのインストール
• Raspberry Piのスクリプト作成
• Raspberry Pi用のフォルダ作成
• IoTエンドポイントの取得
• 設定ファイルの作成
• メインスクリプトの作成
• Raspberry Piの環境構築
• 証明書の作成 & ダウンロード
• Raspberry Piにファイル類をコピー
• 証明書フォルダの作成
• ライブラリのインストール
• 学習リモコンにエアコンONを学習させる
• 開始コマンド
• 終了コマンド
• 動作確認！！！
• さいごに
• 参考

構成

SlackのSlash Commandsが叩くWebAPIを作成し、Lambdaがコマンド解析してIoT CoreのTopicにPublishします。

Raspberry PiはTopicをSubscribeしており、命令に従ってエアコンをONにします。

なお、Raspberry Pi用の赤外線学習リモコンを使っています。

補足

• 実際のエアコンがAWSに接続されていないため、Device Shadowは使っていません
• Device Shadowとエアコンの状態不一致を考えるのがめんどくさい
• APIの応答が3秒以内というSlackの仕様がありますが、3秒未満で処理は完了するため、3秒以上の経過は未考慮です
• 考慮するなら、処理用のLambdaを非同期で実行させてからすぐ応答します
• 非同期のLambdaでは、「遅延応答用のURL」に対して応答します

Raspberry Piに学習リモコンを装着した様子

他のGPIOは使えなくなりますが、とてもコンパクトで置き場所にも困りません。

環境

• Mac
• macOS Mojave 10.14.6
• Python 3.6
• Raspberry Pi 3 Mobile B+
• Raspbian 9.4
• Python 3.6
• ほか
• AWS CDK 1.3.0 (build bba9914)
• npm 6.9.0
• node 10.16.1

リポジトリ構成

下記のように、Raspberry Pi環境とAWS環境を分けています。

$ tree -L 2
.
├── RaspberryPi
│   ├── cert
│   ├── config.ini
│   └── main.py
└── aws
    ├── bin
    ├── cdk.json
    ├── cdk.out
    ├── lib
    ├── node_modules
    ├── package-lock.json
    ├── package.json
    ├── src
    └── tsconfig.json

AWSの環境構築

API仕様

APIは下記を用意します。

Method	Path
POST	/control

AWS CDKのインストール

インストール済みの場合はSkipしてください。

$ npm install -g aws-cdk

AWS CDKプロジェクトの構築

HomeControlフォルダを作成し（あとでawsにリネームしてます）、その中にCDKプロジェクトを構築します。

$ mkdir HomeControl
$ cd HomeControl
$ cdk init app --language=typescript

必要なライブラリをインストールします。

$ npm install --save @aws-cdk/aws-iot
$ npm install --save @aws-cdk/aws-lambda
$ npm install --save @aws-cdk/aws-apigateway
$ npm install --save @aws-cdk/aws-iam
$ npm install --save-dev aws-sdk

Lambdaコードを書く！

まずはファイルを作ります。

$ mkdir -p src/lambda/iot_publish
$ touch src/lambda/iot_publish/app.ts

続いてコードを下記にします。本人確認等はひとまず省略してます。

インフラをコードで書く！！！

lib/home_control-stack.tsを下記にします。

ビルドする

$ npm run build

デプロイする

Lambdaコード格納用のS3バケットを作るcdk bootstrapは、最初の1回だけでOKです。

$ cdk bootstrap
$ cdk deploy

スタック作成が完了すると、エンドポイント（WebAPIのアドレス）が表示されるので、メモしておきます。

Outputs:
HomeControlStack.HomeControlApiEndpointxxxxx = https://yyyyyyy.execute-api.ap-northeast-1.amazonaws.com/prod/

Slackアプリの構築

チャンネル作成

専用のチャンネルを作成します。

Slackアプリの作成

SlackのYour Appsにアクセスし、「Create New App」を選択します。

適当に入力します。

Slash Commandsの作成

「Slash Commands」を選択します。

「Create New Command」を選択します。

適当に入力します。

Request URLは、さきほど作成したエンドポイントと作成したAPIのリソース名を入力します。

項目	内容
Command	/control
Request URL	https://yyyyyyy.execute-api.ap-northeast-1.amazonaws.com/prod/control
Short Description	自宅の家電を操作します
Usage Hint	aircon on

Slash Commandsのインストール

左側のメニューから「Basic Information」を選択し、続けて「Install App to Workspace」を選択します。

権限を確認し、「インストール」を選択します。

Raspberry Piのスクリプト作成

あとでコピーするため、Raspberry Pi上で作業しなくても大丈夫です。

Raspberry Pi用のフォルダ作成

$ mkdir RaspberryPi
$ cd RaspberryPi

IoTエンドポイントの取得

取得してメモしておきます。

$ aws iot describe-endpoint --endpoint-type iot:Data-ATS
{
    "endpointAddress": "xxxxx-ats.iot.ap-northeast-1.amazonaws.com"
}

設定ファイルの作成

config.iniを作成し、下記とします。ENDPOINTはさきほど取得した値です。

[AWS_IOT_CONNECT]
ROOT_CA = ./cert/AmazonRootCA1.pem
PRIVATE_KEY = ./cert/private.pem.key
CERTIFICATE = ./cert/certificate.pem.crt.txt

[AWS_IOT_CORE]
CLIENT_ID = home_control_raspberry_pi
ENDPOINT = xxxxx-ats.iot.ap-northeast-1.amazonaws.com
PORT = 8883
TOPIC = HomeControl/RaspberryPi

メインスクリプトの作成

main.pyを作成し、下記とします。

Raspberry Piの環境構築

「証明書の作成 & ダウンロード」以外は、Raspberry Pi上で作業します。

証明書の作成 & ダウンロード

ブラウザでAWSにログインし、作成したIoT Thingsを開きます。

続いて、「セキュリティ」の「証明書の作成」を選択します。

作成された証明書などをダウンロードし、「有効化」をしたのち、「ポリシーをアタッチ」を選択します。

• このモノの証明書
• プライベートキー
• AWS IoTのルートCA (Amazon ルート CA 1)

さきほど作成したポリシーを選択し、「完了」を選択します。

Raspberry Piにファイル類をコピー

Raspberry PiとPCを接続し、先ほど作成したファイル類をRaspberry Piにコピーします。

証明書フォルダの作成

$ mkdir cert

上記フォルダ内にダウンロードした証明書などを格納します。

最終的に次のようになっていればOKです。

$ tree -L 2
.
├── cert
│   ├── AmazonRootCA1.pem
│   ├── certificate.pem.crt.txt
│   └── private.pem.key
├── config.ini
└── main.py

ライブラリのインストール

$ pip install AWSIoTPythonSDK
$ pip install rpi.gpio

学習リモコンにエアコンONを学習させる

Raspberry Pi用の赤外線学習リモコンの説明書に従って実施します。

必要に応じて、Pythonスクリプト（main.py）のPIN番号定義を修正します。下記の混在に注意してください。

• 学習リモコンのSW番号
• Raspberry PiのGPIO
• Raspberry PiのPIN

開始コマンド

SSH接続を解除してもバックグラウンド実行してほしいため、nohupを使用しています。また、GPIOの制御にはsudoが必要です。

$ nohup sudo python main.py > output.log &

終了コマンド

スクリプト終了時にGPIO.cleanup()を実行する必要があるため、finish.txtが在る場合に終了させています。

$ touch finish.txt

動作確認！！！

Slackで/control aircon onと入力して実行します。

反応が返ってきて、、、実際にエアコンがONになりました！！！

さいごに

AWS CDKとTypeScriptは初めて使いましたが、CloudFormationやAWS SAMと比べて、非常に便利＆楽だと思いました。

YAMLの構成（階層）と微妙に異なるので慣れるまで大変そうですが、TypeScriptの型とエディタの補完機能が便利すぎます！！

AWS CDKの良い勉強になりました。これから積極的に使っていきたいです。

参考

• AWS Cloud Development Kit
• AWS Cloud Development Kit (AWS CDK)
• AWS CDK Tools
• API Reference
• AWS SDK for JavaScript
• Class: AWS.Iot
• Class: AWS.IotData
• AWS
• パブリッシュ/サブスクライブポリシーの例 | AWS
• describe-endpoint | AWS CLI
• ほか
• Slash Commands | Slack API
• AWS CDK が GA! さっそく TypeScript でサーバーレスアプリケーションを構築するぜ【 Cloud Development Kit 】 | Developers.IO